Chemisches Element · Referenzseite

41Nb

Niob

Niob ist Element 41 (Nb) in Periode 5, Gruppe 5 und im d-Block. Bei Raumtemperatur ist der Referenzzustand fest. Die Elektronenkonfiguration lautet [Kr] 4d4 5s1.

Ordnungszahl41

Standard-Atomgewicht92.90637(1)

Gruppe5

Periode5

Blockd

Elektronenkonfiguration[Kr] 4d4 5s1

Elektronenstruktur

Was seine Chemie bestimmt

Bei Niob spielt die d-Unterschale eine wichtige Rolle für die Chemie. Elektronen ähnlicher Energie können an Bindungen beteiligt sein; dadurch sind mehrere Oxidationsstufen und Koordinationsverbindungen möglich.

Die Konfiguration [Kr] 4d4 5s1 verändert sich bei der Ionenbildung. Damit können sich Farbe, Magnetismus, Bindungsverhalten und Reaktivität deutlich ändern.

Chemische Formen

Verbindungen, Ionen und Materialien

Niob bildet Metalllegierungen sowie Verbindungen in mehreren Oxidationsstufen. Häufig sind Oxide, Halogenide, Sulfide und Koordinationskomplexe; welche Formen stabil sind, hängt stark von Reaktionsbedingungen und Liganden ab.

Physikalisches Verhalten

Aggregatzustand und Phasenübergänge

Der Referenzzustand von Niob bei Raumtemperatur ist fest. Zu den angegebenen Stoffdaten gehören Dichte: 8.57 g/cm³; Schmelzpunkt: 2 745 K (2 472 °C); Siedepunkt: 5 017 K (4 744 °C). Messwerte können von Reinheit, Druck, Kristallstruktur oder allotroper Form abhängen.

Vorkommen und Anwendungen

Wo Niob vorkommt und wofür es verwendet wird

Niob kommt in natürlichen Rohstoffen, Mineralen oder chemischen Verbindungen vor und wird technisch unter anderem in Bereichen wie Supraleitende Magnete, Metallurgie und Stahl eingesetzt.

In der Praxis

Konkrete Anwendungsbeispiele

Supraleitende Magnete

Verbindungen mit Niob werden in bestimmten supraleitenden Materialien eingesetzt, aus denen starke Magnete für Forschung und Medizintechnik hergestellt werden können.

Metallurgie

Niob wird in metallurgischen Prozessen gewonnen, legiert, raffiniert oder als Hilfsstoff eingesetzt; seine konkrete Rolle hängt vom jeweiligen Metall- und Prozesssystem ab.

Stahl

Niob wird bei bestimmten Stahlsorten als Grundbestandteil oder Legierungselement genutzt, um Gefüge und mechanische Eigenschaften einzustellen.

Schmuck

Niob wird wegen Farbe, Glanz, Korrosionsbeständigkeit und Verarbeitbarkeit in Schmuckstücken oder Schmucklegierungen eingesetzt.

Position im Periodensystem

Was die Nachbarelemente zeigen

Niob steht in Periode 5, Gruppe 5 und im d-Block. Im dargestellten Ausschnitt liegen links davon Chrom, Zirconium; rechts davon Molybdän, Hafnium. Solche Vergleiche zeigen, welche Eigenschaften sich innerhalb einer Periode oder Gruppe regelmäßig verändern und welche Besonderheiten das Element selbst besitzt.

Referenzdaten

Physikalische und atomare Eigenschaften

KlassifikationÜbergangsmetall

Aggregatzustand bei RaumtemperaturFest

Elektronenschalen2 · 8 · 18 · 12 · 1

Dichte8.57 g/cm³

Schmelzpunkt2 745 K (2 472 °C)

Siedepunkt5 017 K (4 744 °C)

Pauling-Elektronegativität1.6

Erste Ionisierungsenergie652.1 kJ/mol

Elektronenaffinität88.52 kJ/mol

Die Werte beziehen sich, soweit anwendbar, auf das Element oder das neutrale Atom. Stoffdaten können von allotroper Form, Druck, Reinheit und Messbedingungen abhängen.

Geschichte

Entdeckung und Identifizierung

Die Entdeckung beziehungsweise Identifizierung von Niob wird mit Charles Hatchett verbunden. Entdeckung, Isolierung einer reinen Probe und Einordnung über die moderne Ordnungszahl erfolgten historisch nicht immer im selben Schritt.

Isotope und Atomgewicht

Wie die Isotopenzusammensetzung die Zahlen verändert

Das Standard-Atomgewicht beträgt 92.90637(1). Es beschreibt die mittlere natürliche Isotopenzusammensetzung terrestrischen Materials und nicht die Masse eines einzelnen Atoms.

Isotope von Niob besitzen dieselbe Protonenzahl, unterscheiden sich aber in der Zahl der Neutronen. Dadurch ändern sich Atommasse und bei radioaktiven Isotopen auch Kernstabilität und Halbwertszeit.

Sicherheit

Umgang und Exposition

Die Gefährdung durch Niob hängt von chemischer Form, Dosis und Aufnahmeweg ab. Element, Ionen und Verbindungen können biologisch sehr unterschiedlich wirken; maßgeblich sind die Sicherheitsdaten der tatsächlich verwendeten Substanz.