Niob (Nb)

Niob w układzie okresowym

Pierwiastek leży w piątym okresie, czyli w piątym poziomym rzędzie tablicy — to oznacza, że jego elektrony rozmieszczone są na 5 powłokach. Znajduje się w 5 grupie (blok d — pierwiastek przejściowy, zapełniana jest podpowłoka d). W tej samej grupie stoją: Wanad, Tantal, Dubn — pierwiastki z jednej grupy mają podobną liczbę elektronów walencyjnych, dlatego zachowują się chemicznie podobnie. W temperaturze pokojowej Niob jest ciałem stałym (topnieje w 2477 °C, wrze w 4744 °C).

Niob — co to za pierwiastek

Z cyną tworzy nadprzewodnik uzwojeń w tomografach i akceleratorach.

Właściwości pierwiastka Niob

Niob jest szarym metalem o lekko niebieskawym odcieniu, miękkim i dobrze kowalnym jak na metal trudnotopliwy. Topi się w 2477 °C, wrze w 4744 °C, jego gęstość to 8,57 g/cm³. Na powietrzu pokrywa się warstwą tlenku, która chroni go przed dalszą korozją i mocno się trzyma — dlatego niob jest odporny na kwasy i na płyny ustrojowe. W związkach występuje najczęściej na stopniu +5, rzadziej +3. Schłodzony do bardzo niskiej temperatury staje się nadprzewodnikiem i traci opór elektryczny, a wśród czystych pierwiastków przechodzi w ten stan przy stosunkowo wysokiej temperaturze, co czyni go materiałem wyjątkowo użytecznym.

Zastosowanie pierwiastka Niob

Najwięcej niobu zużywa hutnictwo: nawet niewielki jego dodatek do stali bardzo ją wzmacnia, dzięki czemu rury gazociągów, konstrukcje mostów i nadwozia samochodów mogą być lżejsze przy tej samej wytrzymałości. Druga dziedzina to nadprzewodniki. Stop niobu z tytanem oraz związek niobu z cyną przewodzą prąd bez oporu po schłodzeniu ciekłym helem i z nich nawija się elektromagnesy tomografów rezonansu magnetycznego oraz magnesy akceleratorów cząstek. Z czystego niobu wykonuje się także wnęki rezonansowe akceleratorów. Stopy niobu z innymi metalami trudnotopliwymi pracują w dyszach silników rakietowych. Niob jest obojętny dla tkanek, więc robi się z niego biżuterię dla alergików i elementy wszczepiane do ciała, a część produkcji idzie na kondensatory w elektronice.

Niob — najważniejsze związki chemiczne

Tlenek niobu(V) Nb₂O₅ to biały, trwały proszek: półprodukt przy otrzymywaniu metalu i składnik szkieł o dużym współczynniku załamania. Niobian litu LiNbO₃ jest kryształem zmieniającym właściwości optyczne pod wpływem napięcia, przez co pracuje w modulatorach światła w łączach światłowodowych. Węglik niobu NbC należy do materiałów bardzo twardych i ogniotrwałych. Związek niobu z cyną Nb₃Sn to z kolei jeden z najważniejszych nadprzewodników technicznych. Fluorkowe i tlenkowe związki niobu powstają przy oddzielaniu go od tantalu, co jest najtrudniejszym etapem całej produkcji, bo oba pierwiastki zachowują się niemal identycznie.

Niob — gdzie go spotykasz

• nadprzewodniki MRI
• stal rurociągów
• biżuteria hipoalergiczna

Niob w szkole — co trzeba wiedzieć

Niob to metal przejściowy z 5 grupy i bloku d; jego konfiguracja [Kr] 4d⁴ 5s¹ jest jednym z wyjątków od prostego schematu zapełniania podpowłok, bo zamiast dwóch elektronów na podpowłoce s jest tylko jeden. W liceum takie wyjątki wystarczy rozpoznawać, nie trzeba ich wyprowadzać. Typowa wartościowość to V, stąd wzór tlenku Nb₂O₅. Symbol Nb bardzo łatwo pomylić z Ni, czyli niklem, i z Na — warto zwracać uwagę na drugą literę. W podstawówce niob nie występuje, w liceum pojawia się głównie jako przykład nadprzewodnika i składnika stopów. Na maturze niob może się pojawić w zadaniu o wyjątkach w konfiguracji elektronowej albo w tekście źródłowym o nadprzewodnictwie.

Niob — historia odkrycia

Niob wykrył w 1801 roku Charles Hatchett w minerale przechowywanym w zbiorach brytyjskiego muzeum, a przywiezionym wcześniej z Ameryki Północnej — dlatego nazwał go kolumbem. Wkrótce potem odkryto tantal i przez pół wieku uważano oba pierwiastki za jeden, bo są do siebie bardzo podobne i zwykle występują w tych samych minerałach. Gdy je ostatecznie rozdzielono, nowy pierwiastek nazwano niobem od Niobe, córki Tantala z mitologii greckiej. Amerykańska nazwa kolumb utrzymywała się w metalurgii jeszcze długo po ustaleniu nazwy międzynarodowej.

Niob — skąd wzięła się nazwa

od Niobe z mitologii greckiej

Niob — izotopy

niob-93 trwały

Niob — bezpieczeństwo

Niskotoksyczny.

Ciekawostki o pierwiastku Niob

• Anodowany niob mieni się wszystkimi kolorami bez żadnej farby.
• Magnesy ze stopu niobu z tytanem trzeba chłodzić ciekłym helem, dlatego szpitalny tomograf rezonansu magnetycznego wymaga stałych dostaw tego gazu.
• Zdecydowana większość światowego niobu pochodzi z Brazylii, co czyni ten pierwiastek jednym z najbardziej skoncentrowanych geograficznie surowców.
• Wnęki rezonansowe akceleratorów wykonuje się z czystego niobu i schładza niemal do zera bezwzględnego, żeby zużywały jak najmniej energii.

Najczęstsze pytania o pierwiastek Niob