نوبیوم

niobium

 

عمومی نام, علامت اختصاری, شماره Niobium, Nb, 41 گروه شیمیایی فلز انتقالی گروه, تناوب, بلوک 5, 5 , d جرم حجمی, سختی 8570 kg/m3, 6 رنگ خاکستری فلزی

خواص اتمی       وزن اتمی 92.90638 amu شعاع اتمی (calc.) 145 «198» pm شعاع کووالانسی 137 pm شعاع واندروالس اطلاعات موجود نیست ساختار الکترونی Kr]4d4 5s1] e- بازای هر سطح انرژی 2, 8, 18, 12, 1 درجه اکسیداسیون (اکسید) 5, 3 (اسید ملایم) ساختار کریستالی مکعبی body centered

خواص  فیزیکی       حالت ماده جامد نقطه ذوب 2750 K (4491 °F) نقطه جوش 5017 K (8571 °F) حجم مولی  ש»10-6 * 10.83««متر مکعب بر مول گرمای تبخیر 696.6 kJ/mol گرمای هم جوشی 26.4 kJ/mol فشار بخار 0.0755 Pa at 2741 K سرعت صوت 3480 m/s at 293.15 K

متفرقه           الکترونگاتیویته 1.6 (درجه پائولینگ) ظرفیت گرمایی ویژه 265 J/(kg*K) رسانائی الکتریکی 6.93 106/m اهم رسانائی گرمایی 53.7 W/(m*K) 1st پتانسیل یونیزاسیون 652.1 kJ/mol 2nd پتانسیل یونیزاسیون 1380 kJ/mol 3rd پتانسیل یونیزاسیون 2416 kJ/mol 4th پتانسیل یونیزاسیون 3700 kJ/mol 5th پتانسیل یونیزاسیون 4877 kJ/mol 6th پتانسیل یونیزاسیون 9847 kJ/mol 7th پتانسیل یونیزاسیون 12100 kJ/mol

پایدارترین  ایزوتوپها     iso NA نیمه عمر DM DE MeV DP 91Nb {syn.} 680 y ε 1.253 91Zr 92Nb {syn.} 3.47 E7 y β- ε 0.356 2.006 92Mo 92Zr 93Nb 100% Nb با 52 نوترون پایدار است Meta {syn.} 16.13 y IT 0.031   94Nb {syn.} 20,300 y β- 2.045 94Mo واحدهایSI & STP استفاده شده مگر آنکه ذکر شده باشد.

نوبیوم یا کلومبیوم یک عنصر شیمیایی در جدول تناوبی است که نماد آنی Nb و عدد اتمی آن 41 می باشد. نوبیوم یک فلز خاکستری و نرم بوده که هادی جریان الکتریسیته می باشد که در آلیاژها استفاده می شود. برجسته ترین آلیاژهای آن برای ساختن فلزات استیل مخصوص و لوله ها و اتصالات جوش خورده محکم استفاده می شود. نیوبیوم در معادن Clumbite کشف شد (که امروزه Niobite نامیده می شود. ) و به نام همین معدن نوبیوم نام گزفت.

ویژگیهای قابل توجه

نوبیوم یک فلز خاکستری و هادی جریان الکتریسیته است که هنگامی که برای مدت زمانی در دمای اطاق در معرض هوا قرار بگیرد به رنگ آبی کمرنگ در می آید. خصوصیات شیمیایی نوبیوم کم و بیش همانند خصوصیات شیمیایی تانتالیوم می باشد که در جدول تناوبی در زیر نوبیوم قرار دارد. حتی در دمای معمولی نیز نوبیوم باید در یک فضای محافظت شده قرار گیرد. این فلز در هوا در 200 درجه سانتیگراد اکسیده شده و حالتهای اکسیداسیون آن عبارتند از +2,+3و +5 .

کاربردهـــــــــا

نوبیوم موارد کاربرد زیادی دارد. یکی از مواد مورد استفاده در فلزات ضد زنگ بوده و به عنوان آلیاژ فلزات غیر آهنی به کار می رود. این آلیاژها بسیار قوی بوده و معمولا برای ساخت خطوط لوله به کار می روند. استفاده های دیگر این عنصر عبارتند از: این فلز مقطع عرضی کمی در برابر نوترونها گرمای داشته و بنابریان در صنایع هسته ای کاربرد دارد. این فلز همچنین برای جوشکاری طاقها و میله های ضد زنگ نیز کاربرد دارد. به دلیل رنگ آبی آن به عنوان آلیاژ در صنعت طلا و جواهر کاربرد دارد. مقداد قابل توجهی از این فلز به صورت خالص در نیک و کبالت و آهن برای ساخت آلیاژهای سنگین که در در اجزای موتورهای جت موشکها و دیگر تجهیزاتی که مقاومت بالا در مقابل گرما باید داشته باشند به کار می رود. مثلاً سیستمهای پیشرفته ساختار فضایی نظیر آنچه که در برنامه نجومی Gemini بکار می رود از این فلز استفاده می کند. همچنین نوبیوم به عنوان یک جایگزین برای باطریها و خازنها به کار می رود. نوبیوم در دماهای پایین و برودتی به عنوان یک ابر رسانا عمل می کند. در فشار جو بالاترین دمای بحرانی را در عناصر ابر هادی دارد k3/9. همچنین یکی از سه عنصر ابر هادی از نوع دوم می باشد. (دو عنصر دیگر عبارتند از وانادیوم و تکنتیوم ) این بدان معناست که این عنصر در زمانی که در معرض مغناطیس قوی قرار بگیرد همچنان ابرهادی باقی می ماند. آلیاژهای Niobium-tin و Niobium-titanium برای کابلهای مغناطیسی ابرهادی که حالت مغناطیسی بالایی را تولید می کنند کاربرد دارند.

 

تاریخچه

نوبیوم (که در افسانه های یونان از کلمه نیوب که دختر تانتالاس بوده است گرفته شده است) در سال 1801 توسط شخصی به نام Charles Hatchett کشف شد. Hatchet دریافت که نوبیوم را در معدن کلومبیت که در در دهه 1750 توسط John Winthrop که یکی از فرماندهان Connecticut بود به انگلستان فرستاده شد کشف کرد. در آن زمان سردرگمی زیادی در خصوص تغییرات بسیار شبیه به هم در خصوص نیوبیوم و تانتالیوم وجود داشت که تا سال 1846 که Heinrich Rose و Charles Margnac این عنصر را مجدداً کشف کردند حل نشده باقی ماند. در سال 1864 شخصی به نام Christian Blomstrand اولین کسی بود که فلز آن را آماده ساخت. وی این عمل را با کم کردن کلرید نوبیوم با حرارت دادن آن در هوای هیدروژنی انجام داد. کلومبیوم نامی بود که Harchet به این عنصر داده بود اما انجمن International Union of Pure and Applied Chemistry به طور رسمی نام نوبیوم را در سالا 1950 بعد از حدوداً صد سال مباحثه برای این عنصر برگزید. بسیاری از انجمنهای شیمی و سازمانهای دولتی نام رسمی انجمن IUPAC را برای این عنصر به کار بردند در حالی که بسیاری از فلزشناسان و بیشتر تولیدکنندگان اقتصادی امریکایی هنوز این فلز را با نام اصلی Columbium می نامند.

 

 

پیدایش

نوبیوم هرگز به صورت یک عنصر آزاد وجود ندارد و معمولاً در Niobite که نیوبیوم معمولاً با تانتالیوم همراه است یافت می شود. مقدار قابل توجهی از نیوبیوم با کربنیت ها همراه است و به عنوان عضو اصلی Pyrochloreها وجود داد. برزیل و کانادا بزرگترین تولید کنندگان نیوبیوم هستند و ذخایر دیگر این عنصر در نیجریه جمهوری دمکراتیک کنگو و روسیه می باشد.

 

ایزوتوپهــــــــا

نیوبیوم طبیعی تنها یک ایزوتوپ ترکیبی پایدار دارد. (Nb-93) . پایدارترین ایزوتوپ رادیو اکتیوی آن Nb-92 می باشد که عمر تجزیه آن 34.7 میلیون سال است. Nb -94 (half life: 20300 years) و Nb -91 (half life: 680 years) . همچنین یک ایزوتوپ حالت متا در 0.031 ولت الکترون وجود دارد که عمر تجزیه آن 16.3 سال می باشد. 23 ایزوتوپ رادیو اکتیوی دیگر نیز شناسایی شده اند که عمر تجزیه پذیری اکثر آنها کمتر از 2 ساعت می باشد. حالت تجزیه اولیه قبل از ایزوتوپ پایدار Nb-93 تسخیر الکترونی است و حالت اولیه بعد از حذف بتا با حذف نیوترون در حالت اولیه از دو حالت زوال و تجزیه Nb-104 و 109 و 110 اتفاق می افتد.

 

هشدارها

نوبیوم شامل ترکیباتی است که اکثر مردم با آنها تماسی ندارند ولی آنها بسیار سمی بوده و باید با احتیاط از آنها استفاده شود. غبار فلز نوبیوم برای پوست و چشم خطرناک بوده و قابل اشتعال است. نوبیوم هیچ نقش بیولوژیکی ندارد.