Objav: Charles Hatchett (1801)
Izolácia: Christian Wilhelm Blomstrand (1864)
Kľúčové vlastnosti
Atómová hmotnosť
92.9064 u
Atómový polomer
145 pm
Hustota
8570 kg/m³
Elektronegativita
1.60
Ionizačná energia
652.1 kJ/mol
Elektrónová afinita
88.516 kJ/mol
História objavenia
Anglický chemik Charles Hatchett objavil v roku 1801 nový prvok pri skúmaní minerálu kolumbitu z USA, ktorý bol uložený v Britskom múzeu. Nazval ho "kolumbium" (symbol Cb) podľa Kolumbie, poetického názvu pre Ameriku. Hoci v tejto fáze nevyrobil samotný kov, správne identifikoval prítomnosť novej látky po zahriatí vzorky s uhličitanom draselným, rozpustení produktu vo vode a vyzrážaní oxidu kyselinou.
Objav kolumbia bol však spochybňovaný, najmä po objave tantalu (1802), keďže oba kovy sa vyskytujú spolu a sú chemicky veľmi podobné, čo komplikovalo ich rozlíšenie. Až v roku 1844 nemecký chemik Heinrich Rose definitívne dokázal, že kolumbit obsahuje oba prvky. Rose následne pre kolumbium navrhol nový názov "niób" (Nb) podľa Niobe, dcéry mitologického kráľa Tantala, čím chcel poukázať na silnú chemickú podobnosť nióbu s tantalom.
Relatívne čistý kovový niób prvýkrát vyrobil švédsky chemik Christian Wilhelm Blomstrand v roku 1864 redukciou horúceho chloridu niobičného (NbCl₅) vodíkom. Spor o názov prvku (kolumbium vs. niób) trval takmer 150 rokov, až kým Medzinárodná únia čistej a aplikovanej chémie (IUPAC) v roku 1950 oficiálne nestanovila názov niób a značku Nb.
Elektrónová konfigurácia
Výskyt v prírode
Zlúčeniny a minerály
Základná charakteristika
- Ako oxid ho objavil Charles Hatchett v roku 1801 (pod názvom kolumbium), kovovú formu izoloval Christian Wilhelm Blomstrand v roku 1864.
- Je to lesklý, kujný kov sivobielej farby, vzhľadom podobný oceli alebo platine.
- Patrí medzi prechodné prvky (5. skupina).
- Má veľmi vysokú teplotu topenia (približne 2477 °C) a je odolný voči korózii vďaka stabilnej pasivačnej vrstve oxidu Nb₂O₅.
- Odoláva väčšine kyselín (okrem HF) a zásadám pri bežnej teplote; reaguje len s veľmi agresívnymi činidlami.
- Pri vyšších teplotách reaguje s kyslíkom, halogénmi, dusíkom, uhlíkom a inými nekovmi.
- Chemicky je veľmi podobný tantalu, s ktorým sa často vyskytuje v prírode a ťažko sa oddeľuje.
- V prírode sa vyskytuje len vo forme zlúčenín, hlavným minerálom je kolumbit-tantalit ((Fe,Mn)(Nb,Ta)₂O₆).
- V zlúčeninách má dominantný oxidačný stav V (niobičný), tvorí však aj zlúčeniny v nižších oxidačných stavoch.
- Je supravodivý pri nízkych teplotách (kritická teplota 9,2 K), čo je jeho dôležitá vlastnosť.
- Hlavne sa využíva v špeciálnych oceliach (HSLA), kde malé prídavky nióbu výrazne zvyšujú ich pevnosť a húževnatosť.
- Používa sa v supravodivých magnetoch (napr. zliatiny Nb-Ti, Nb₃Sn) pre MRI, urýchľovače častíc a v jadrovej fúzii.
- Využíva sa aj v leteckom a kozmickom priemysle (raketové motory), elektronike (kondenzátory) a pri výrobe šperkov.
Niób bol pôvodne pomenovaný kolumbium (Cb) a dodnes sa tento názov niekedy používa v metalurgii v USA. Názov niób, podľa Niobe (dcéry Tantala v gréckej mytológii), zdôrazňuje jeho chemickú podobnosť s tantalom.
Získavanie nióbu link
Niób sa získava z rúd (kolumbit, pyrochlór) po náročnej separácii od tantalu. Separácia sa uskutočňuje solventnou extrakciou fluoridových komplexov z roztokov HF/H₂SO₄ pomocou organických rozpúšťadiel (napr. MIBK), kde sa využíva rozdielna rozpustnosť komplexov Nb a Ta v organickej a vodnej fáze. Kovový niób sa vyrába najčastejšie aluminotermickou redukciou Nb₂O₅ (pre feroniób) alebo karbotermickou redukciou či elektrolýzou.
Využitie nióbu link
Najdôležitejšie využitie je vo výrobe supravodivých materiálov (čistý Nb, zliatiny Nb-Ti, Nb₃Sn) pre magnety v MRI, NMR a časticových urýchľovačoch. Používa sa ako prísada do vysokopevných nízkolegovaných ocelí (HSLA) a superzliatin pre letecké motory. Využíva sa aj v jadrovej energetike, pri zváraní a výrobe šperkov.
Oxid niobičný link
Oxid niobičný (Nb₂O₅) je biely, chemicky inertný, žiaruvzdorný prášok. Vyskytuje sa vo viacerých polymorfných modifikáciách. Používa sa na výrobu špeciálnych skiel s vysokým indexom lomu (šošovky) a v keramike.
Halogenidy nióbu link
Najbežnejší je chlorid niobičný (NbCl₅), žltá tuhá látka (resp. kvapalina, t.t. 205 °C), ktorá vzniká priamou reakciou kovu s chlórom:
\( \ce{2Nb(s) + 5Cl2(g) ->[\text{t}] 2NbCl5(s/l)} \)
Je východiskovou látkou pre syntézu iných zlúčenín nióbu.
Karbid nióbu link
Karbid nióbu (NbC) je veľmi tvrdý, žiaruvzdorný materiál, používaný v spekaných karbidoch pre rezné nástroje.
