Niobium

Niobium
41 Nb
V ↑ Nb ↓ Ta Tableau p??riodique zirconium ← → niobium molybd??ne
Apparence
gris m??tallis??, bleu lorsqu'il est oxyd??
Propri??t??s g??n??rales
Nom, symbole, nombre	niobium, Nb, 41
Prononciation	/ n aɪ oʊ b Je ə m / NY-OH--bee əm; / k ə l ʌ m b Je ə m / kə- LUM -bee-əm
??l??ment Cat??gorie	m??tal de transition
Groupe, p??riode, bloc	5, 5, r??
Poids atomique standard	92,90638
Configuration ??lectronique	[ Kr ] 4d quatre 5s 1 2, 8, 18, 12, 1
Histoire
D??couverte	Charles Hatchett (1801)
Premier isolement	Christian Wilhelm Blomstrand (1864)
Reconnu comme un distincte ??l??ment par	Heinrich Rose (1844)
Propri??t??s physiques
Phase	solide
Densit?? (?? proximit?? rt)	8,57 g ?? cm -3
Point de fusion	2750 K , 2477 ?? C, 4491 ?? F
Point d'??bullition	5017 K, 4744 ?? C, 8571 ?? F
La chaleur de fusion	30 kJ ?? mol -1
Chaleur de vaporisation	689,9 kJ ?? mol -1
Capacit?? thermique molaire	24,60 J ?? mol -1 ?? K -1
La pression de vapeur
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k ?? T (K) 2942 3207 3524 3910 4393 5013
Propri??t??s atomiques
??tats d'oxydation	5, 4, 3, 2, -1 (L??g??rement acide oxyde)
??lectron??gativit??	1,6 (??chelle de Pauling)
??nergies d'ionisation	1er: 652,1 kJ ?? mol -1
	2??me: 1380 kJ ?? mol -1
	3??me: 2416 kJ ?? mol -1
Rayon atomique	146 h
Rayon covalente	164 ?? 18 heures
Miscellan??es
Crystal structure	cubique centr??
Ordre magn??tique	paramagn??tique
R??sistivit?? ??lectrique	(0 ?? C) 152 nΩ ?? m
Conductivit?? thermique	53,7 W ?? m -1 ?? K -1
Dilatation thermique	7,3 um / (m ?? K)
Vitesse du son (tige mince)	(20 ?? C) 3,480 m ?? s -1
Le module d'Young	105 GPa
Module de cisaillement	38 GPa
Module Bulk	170 GPa
Coefficient de Poisson	0,40
Duret?? Mohs	6.0
Duret?? Vickers	1320 MPa
Duret?? Brinell	736 MPa
Num??ro de registre CAS	7440-03-1
La plupart des isotopes stables
Article d??taill??: Isotopes de niobium
iso N / A demi-vie DM DE ( MeV) DP 91 Nb syn 6,8 ?? 10 2 y ε - 91 Zr 91 m Nb syn 60,86 d IT 0,104 e 91 Nb 92 Nb syn 10,15 d ε - 92 Zr γ 0,934 - 92 Nb syn 3,47 ?? 10 7 y ε - 92 Zr γ 0,561, 0,934 - 93 Nb 100% Nb 93 est stable avec 52 neutrons 93 m Nb syn 16,13 y IT 0,031 e 93 Nb 94 Nb syn 2,03 ?? 10 4 y β - 0,471 94 Mo γ 0,702, 0,871 - 95 Nb syn 34,991 d β - 0,159 95 Mo γ 0,765 - 95 m Nb syn 3,61 d IT 0,235 95 Nb

Niobium, anciennement niobium, est un ??l??ment chimique avec le symbole Nb (anciennement Cb) et de num??ro atomique 41. Ce est un doux, gris, ductile de m??tal de transition , qui est souvent pr??sent dans le pyrochlore min??rale, la principale source commerciale pour le niobium, et colombite. Le nom vient de la mythologie grecque : Niob??, fille de Tantale.

Le niobium a des propri??t??s physiques et chimiques similaires ?? celles de l'??l??ment de tantale , et les deux sont donc difficiles ?? distinguer. Le chimiste anglais Charles Hatchett a rapport?? un nouvel ??l??ment similaire ?? tantale en 1801 et l'a nomm?? le niobium. En 1809, le chimiste anglais William Hyde Wollaston conclu ?? tort que le tantale et le niobium ??taient identiques. Le chimiste allemand Heinrich Rose d??termin?? en 1846 que les minerais de tantale contiennent un deuxi??me ??l??ment, qu'il nomma niobium. En 1864 et 1865, une s??rie de d??couvertes scientifiques a pr??cis?? que le niobium et le niobium ??taient le m??me ??l??ment (par opposition ?? tantale), et pour un si??cle les deux noms ont ??t?? utilis??s de mani??re interchangeable. Niobium a ??t?? officiellement adopt?? comme le nom de l'??l??ment en 1949.

Ce ne ??tait pas jusqu'?? ce que le d??but du 20e si??cle que le niobium a ??t?? utilis?? pour la premi??re dans le commerce. Le Br??sil est le premier producteur de niobium et ferroniobium, un alliage de niobium et de fer. Le niobium est utilis?? principalement dans les alliages, la plus grande partie en particulier en acier tel que celui utilis?? dans le gaz pipelines. Bien que les alliages contiennent seulement un maximum de 0,1%, ce faible pourcentage de niobium am??liore la r??sistance de l'acier. La stabilit?? en temp??rature de niobium contenant superalliages est important pour son utilisation dans le jet et moteurs de fus??e. Le niobium est utilis?? dans divers supraconducteurs mat??riaux. Ces alliages supraconducteurs, contenant ??galement du titane et de l'??tain , sont largement utilis??s dans le aimants supraconducteurs Scanners IRM. D'autres applications de niobium comprennent son utilisation en soudage, industries nucl??aires, l'??lectronique, l'optique, la numismatique et des bijoux. Dans les deux derni??res applications, une faible toxicit?? et la capacit?? de niobium ?? ??tre color??s par anodisation sont des avantages particuliers.

Histoire

Charles Hatchett ??tait le d??couvreur de niobium.

Photo d'une sculpture hell??nistique repr??sentant Niobe par Giorgio Sommer

Niobium ??tait d??couvert par le chimiste anglais Charles Hatchett en 1801. Il a trouv?? un nouvel ??l??ment dans un ??chantillon min??ral qui avait ??t?? envoy?? en Angleterre ?? partir de Massachusetts, ??tats-Unis en 1734 par un John Winthrop, et nomm?? le colombite min??rale et le nouvel ??l??ment niobium apr??s Britannique, le nom po??tique pour l'Am??rique . Le niobium d??couvert par Hatchett ??tait probablement un m??lange du nouvel ??l??ment de tantale.

Par la suite, il y avait beaucoup de confusion sur la diff??rence entre le niobium (niobium) et le tantale ??troitement li??s. En 1809, le chimiste anglais William Hyde Wollaston a compar?? les d??riv??s ?? la fois des oxydes de niobium-columbite, avec une densit?? de 5,918 g / cm ^3, et tantale tantalite, avec une densit?? sup??rieure ?? 8 g / cm ^3, et a conclu que les deux oxydes, en d??pit de l'importante diff??rence de densit??, sont identiques; ainsi, il a gard?? le nom de tantale. Cette conclusion a ??t?? contest??e en 1846 par le chimiste allemand Heinrich Rose, qui ont fait valoir qu'il y avait deux ??l??ments diff??rents dans l'??chantillon de tantalite et les nomm??s d'apr??s les enfants de Tantalus: niobium (?? partir Niobe), et pelopium (?? partir de P??lops). Cette confusion est n??e des diff??rences observ??es minimes entre le tantale et le niobium. Les nouveaux ??l??ments revendiqu??s pelopium, ilmenium et Dianium ??taient en fait identique au niobium ou des m??langes de niobium et de tantale.

Les diff??rences entre le tantale et le niobium ont d??montr?? sans ??quivoque en 1864 par Christian Wilhelm Blomstrand, et Henri Sainte-Claire Deville, ainsi que Louis J. Troost, qui a d??termin?? les formules de certains des compos??s en 1865 et enfin par le chimiste suisse Jean Charles Galissard de Marignac en 1866, qui ont tous prouv?? qu'il n'y avait que deux ??l??ments. Articles sur ilmenium continu?? ?? appara??tre jusqu'en 1871.

De Marignac ??tait le premier pour pr??parer le m??tal en 1864, quand il le chlorure de niobium r??duit en le chauffant dans une atmosph??re d' hydrog??ne . Bien que de Marignac ??tait capable de produire du niobium gratuitement tantale sur une plus grande ??chelle par 1866, ce ne ??tait pas jusqu'?? ce que le d??but du 20e si??cle que le niobium a ??t?? utilis?? pour la premi??re dans le commerce, filaments de la lampe ?? incandescence. Cette utilisation est rapidement devenu caduc par le remplacement de niobium avec du tungst??ne , qui a un point de fusion plus ??lev?? et ne est donc pr??f??rable pour une utilisation dans les lampes ?? incandescence. La d??couverte que le niobium am??liore la r??sistance de l'acier a ??t?? faite dans les ann??es 1920, et cette application reste son utilisation pr??dominante. En 1961, le physicien am??ricain Eugene Kunzler et ses collaborateurs ?? De Bell Labs a d??couvert que niobium-??tain continue de pr??senter la supraconductivit?? en pr??sence de forts courants ??lectriques et des champs magn??tiques, ce qui en fait le premier mat??riau de soutenir les forts courants et champs n??cessaires pour les aimants de haute puissance utile et aliment?? ??lectriquement machines. Cette d??couverte permettrait - deux d??cennies plus tard - la production de longs c??bles multi-brins qui pourraient ??tre enroul??e en bobines pour cr??er un grand, puissant ??lectro-aimants pour les machines tournantes, les acc??l??rateurs de particules, ou des d??tecteurs de particules.

Nommer de l'??l??ment

Columbium (symbole Cb) ??tait le nom donn?? ?? l'origine de cet ??l??ment par Hatchett, et ce nom est rest?? en usage dans des revues-am??ricains le dernier document publi?? par American Chemical Society avec le niobium dans ses dates de titre de 1953 tout-niobium a ??t?? utilis?? en Europe. Pour mettre fin ?? cette confusion, le nom de niobium a ??t?? choisi pour l'??l??ment 41 ?? la 15e Conf??rence de l'Union de chimie ?? Amsterdam en 1949. Un an plus tard ce nom a ??t?? officiellement adopt?? par le Union internationale de chimie pure et appliqu??e (UICPA) apr??s 100 ann??es de controverse, en d??pit de la priorit?? chronologique du nom Columbium. Le dernier nom est encore parfois utilis?? dans l'industrie des ??tats-Unis. Ce ??tait une sorte de compromis; l'UICPA accept?? de tungst??ne au lieu de Wolfram, par d??f??rence pour l'utilisation en Am??rique du Nord; et de niobium au lieu de niobium, par d??f??rence pour l'utilisation europ??enne. Pas tout le monde d'accord, et alors que de nombreuses grandes soci??t??s chimiques et des organismes gouvernementaux se r??f??rent ?? lui par le nom officiel de l'UICPA, de nombreux grands m??tallurgistes, les soci??t??s de m??taux, et la Commission g??ologique des ??tats-Unis se r??f??rent toujours au m??tal par le "niobium" original.

Caract??ristiques

Physique

Le niobium est un brillant, gris, ductile, paramagn??tique m??tallique en groupe 5 du tableau p??riodique (voir tableau), m??me si elle a une configuration atypique dans sa plus ?? l'ext??rieur coquilles d'??lectrons par rapport au reste des membres. (Ceci peut ??tre observ?? dans le voisinage de ruth??nium (44), le rhodium (45), et du palladium (46).)

Niobium devient un supraconducteur ?? des temp??ratures cryog??niques. A la pression atmosph??rique, il a la plus haute temp??rature critique des supraconducteurs ??l??mentaires: 9,2 K . Niobium poss??de la plus grande profondeur de p??n??tration magn??tique de tout ??l??ment. En outre, il est l'un des trois ??l??mentaire supraconducteurs de type II, avec le vanadium et le techn??tium . Les propri??t??s supraconductrices sont fortement d??pendantes de la puret?? du m??tal de niobium. Lorsque tr??s pur, il est relativement mou et ductile, mais impuret??s rendre plus difficile.

Le m??tal a une faible section efficace de capture pour les thermiques neutrons ; par cons??quent il est utilis?? dans les industries nucl??aires.

Chimique

Le m??tal prend une teinte bleu??tre lorsqu'il est expos?? ?? l'air ?? temp??rature ambiante pendant des p??riodes prolong??es. Malgr?? la pr??sentation d'un point de fusion ??lev?? sous forme ??l??mentaire (2468 ?? C), il a une faible densit?? par rapport ?? d'autres m??taux r??fractaires. En outre, il est r??sistant ?? la corrosion, pr??sente des propri??t??s de la supraconductivit??, et les formes di??lectrique des couches d'oxyde.

Le niobium est un peu moins ??lectropositif et plus compact que le pr??c??dent dans la table p??riodique, de zirconium , alors qu'il est pratiquement identique en taille ?? des atomes de tantale plus lourds, en raison de la contraction lanthanide. En cons??quence, les propri??t??s chimiques du niobium sont tr??s semblables ?? ceux de tantale, qui appara??t directement en dessous de niobium dans le tableau p??riodique . Bien que sa r??sistance ?? la corrosion ne est pas aussi exceptionnelle que celle de tantale, son prix inf??rieur et une plus grande disponibilit?? en font le niobium attrayant pour des usages moins exigeants tels que les garnitures dans les usines chimiques.

Isotopes

Naturellement niobium survenant est compos?? d'un stable isotope , ⁹³ Nb. En 2003, au moins 32 des radio-isotopes ont ??galement ??t?? synth??tis??s, allant dans masse atomique de 81 ?? 113. Le plus stable de ceux-ci est ⁹² Nb avec une demi-vie de 34,7 millions d'ann??es. L'un des moins stable est ¹¹³ Nb, avec une demi-vie estim??e de 30 millisecondes. Isotopes plus l??gers que l'??curie ⁹³ Nb tendance ?? la d??sint??gration par β ⁺ d??croissance, et ceux qui sont plus lourds ont tendance ?? pourrir par β ^-. d??sint??gration, ?? quelques exceptions pr??s ⁸¹ Nb, Nb ^82, et ⁸⁴ ont Nb β ⁺ mineure retard??e chemins de d??sint??gration du proton d'??mission, ⁹¹ Nb d??sint??gre par capture d'??lectrons et ??mission de positons, et ⁹² Nb se d??sint??gre en deux β ⁺ et β ^- d??croissance.

Au moins 25 isom??res nucl??aires ont ??t?? d??crits, allant de la masse atomique de 84 ?? 104. Dans cette gamme, seulement ⁹⁶ Nb, Nb ^101, et ¹⁰³ Nb ne ont pas isom??res. Le plus stable des isom??res de niobium est ^93m Nb avec une demi-vie de 16,13 ann??es. L'isom??re moins stable est ^84m Nb avec une demi-vie de 103 ns. Tout d'isom??res la d??sint??gration de niobium par transition isom??rique ou d??sint??gration b??ta, sauf ^92m1 Nb, qui a un mineur capture d'??lectrons cha??ne de d??sint??gration.

Occurrence

Le niobium est estim??e ?? la 33e ??l??ment le plus commun dans la cro??te de la Terre, avec 20 ppm. Certains pensent que l'abondance sur Terre devrait ??tre beaucoup plus grande, mais que le niobium ??manquant?? peut ??tre situ?? dans le noyau de la Terre en raison de haute densit?? du m??tal. L'??l??ment libre ne est pas trouv??e dans la nature, mais il ne se produit dans les min??raux. Min??raux qui contiennent du niobium contiennent souvent tantale, tels que colombite ((Fe, Mn) (Nb, Ta) ₂ O ₆₎ et colombo-tantalite (coltan ou, (Fe, Mn) (Ta, Nb) ₂ O _6). Min??raux colombite-tantalite sont le plus souvent trouv?? que min??raux accessoires dans intrusions pegmatitiques et dans les roches intrusives alcalines. Moins courantes sont les niobates de calcium , l'uranium , le thorium et le ??l??ments de terres rares tels que pyrochlore ((Na, Ca) ₂ Nb ₂ O ₆ (OH, F)) et euxenite ((Y, Ca, Ce, U, Th) (Nb, Ta, Ti) ₂ O _6). Ces grands gisements de niobium ont ??t?? trouv??s associ??s ?? (carbonatites carbonates silicate roches ign??es ) et comme constituant de pyrochlore.

Les deux plus grands gisements de pyrochlore ont ??t?? trouv??s dans les ann??es 1950 au Br??sil et au Canada, et les deux pays sont toujours les principaux producteurs de niobium concentr??s de min??raux. Le plus grand gisement est h??berg?? dans une intrusion de carbonatite ?? Arax??, Minas Gerais Br??sil, d??tenue par CBMM (Companhia Brasileira de Metalurgia e Minera????o); l'autre gisement est situ?? dans Goi??s et appartenant ?? Anglo American plc (?? travers sa filiale Minera????o Catal??o), a ??galement accueilli dans une intrusion de carbonatite. Au total, ces deux mines br??siliennes produisent environ 75% de l'offre mondiale. Le troisi??me plus grand producteur de niobium est la mine Niobec carbonatite-h??berg??, Saint-Honour?? proximit?? Chicoutimi, Qu??bec d??tenue par Iamgold Corporation Ltd, qui produit environ 7% de l'offre mondiale.

Production

Producteurs de niobium en 2006

Apr??s la s??paration d'avec les autres min??raux, les oxydes mixtes de tantale Ta ₂ O ₅ et du niobium Nb ₂ O ₅ sont obtenus. La premi??re ??tape du traitement est la r??action avec des oxydes acide fluorhydrique:

Ta ₂ O ₅ + 14 HF → 2 H ₂ [TaF _7] 5 + H ₂ O

Nb ₂ O ₅ + 10 HF → 2 H ₂ [NbOF _5] 3 + H ₂ O

La premi??re s??paration ?? l'??chelle industrielle, d??velopp?? par de Marignac, exploite les solubilit??s diff??rentes du niobium et le tantale complexe fluorures, dipotassique oxypentafluoroniobate monohydrat?? (K ₂ [NbOF _5] ?? H ₂ O) et heptafluorotantalate dipotassique (K ₂ [TaF _7]) dans l'eau. De nouveaux proc??d??s utilisent l'extraction liquide des fluorures solution aqueuse par des solvants organiques tels que cyclohexanone. Les niobium et de tantale fluorures complexes sont extraits s??par??ment du solvant organique avec de l'eau et soit pr??cipit?? par l'addition de le fluorure de potassium pour produire un complexe de fluorure de potassium, ou pr??cipit?? avec de l' ammoniac comme le pentoxyde de:

H ₂ [NbOF _5] 2 + KF → K ₂ [NbOF _5] ↓ + 2 HF

Suivi par:

₂ H 2 [NbOF _5] + 10 NH ₄ OH → Nb ₂ O ₅ + ↓ 10 NH ₄ F + 7 H ₂ O

Plusieurs m??thodes sont utilis??es pour la r??duction de niobium m??tallique. L' ??lectrolyse d'un m??lange fondu de K ₂ [NbOF _5] et le chlorure de sodium est une; l'autre est la r??duction du fluorure de sodium . Avec cette m??thode, le niobium avec une puret?? relativement ??lev??e peut ??tre obtenue. En production ?? grande ??chelle de la r??duction de Nb ₂ O ₅ avec de l'hydrog??ne ou du carbone est utilis??e. Dans le processus impliquant la r??action aluminothermique un m??lange de l'oxyde de fer et l'oxyde de niobium est mis ?? r??agir avec l'aluminium :

3 Nb ₂ O ₅ + Fe ₂ O ₃ + Al → 6 12 Nb + Fe + 2 6 Al ₂ O ₃

Pour am??liorer la r??action, de petites quantit??s d'oxydants comme le nitrate de sodium sont ajout??s. Le r??sultat est l'oxyde d'aluminium et ferroniobium, un alliage de fer et de niobium utilis?? dans la production d'acier. Le ferroniobium contient entre 60 et 70% de niobium. Sans addition de l'oxyde de fer, le proc??d?? aluminothermique est utilis?? pour la production de niobium. Une purification suppl??mentaire est n??cessaire pour atteindre le degr?? de supraconducteurs alliages. Electron fusion par faisceau sous vide est la m??thode utilis??e par les deux grands distributeurs de niobium.

Le United States Geological Survey estime que la production a augment?? de 38 700 tonnes en 2005 ?? 44 500 tonnes en 2006. Les ressources mondiales sont estim??es ?? 4,4 millions de tonnes. Au cours de la p??riode de dix ans entre 1995 et 2005, la production a plus que doubl??, ?? partir de 17 800 tonnes en 1995. Depuis 2009, la production est stable autour de 63 000 tonnes par an.

La production mini??re (t) (USGS estimation)

Pays	2000	2001	2002	2003	2004	2005	2006	2007	2008	2009	2010	2011
Australie	160	230	290	230	200	200	200	?	?	?	?	?
Br??sil	30000	22000	26000	29000	29900	35000	40000	57300	58000	58000	58000	58000
Canada	2290	3200	3410	3280	3400	3310	4167	3020	4380	4330	4420	4400
RD Congo	?	50	50	13	52	25	?	?	?	?	?	?
Mozambique	?	?	5	34	130	34	29	?	?	?	?	?
Nigeria	35	30	30	190	170	40	35	?	?	?	?	?
Rwanda	28	120	76	22	63	63	80	?	?	?	?	?
Monde	32600	25600	29900	32800	34000	38700	44500	60400	62900	62900	62900	63000

Compos??s

Le niobium est ?? bien des ??gards similaires ?? tantale et le zirconium . Il r??agit avec la plupart des non-m??taux ?? des temp??ratures ??lev??es: niobium r??agit avec un atome de fluor ?? la temp??rature ambiante, avec du chlore et de l'hydrog??ne ?? 200 ?? C , et avec de l'azote ?? 400 ?? C, ce qui donne des produits qui sont fr??quemment interstitielle et non stoechiom??trique. Le m??tal commence ?? oxyder ?? l'air ?? 200 ?? C , et est r??sistant ?? la corrosion par fusionn??s aux alcalis et aux acides, y compris l'eau r??gale, chlorhydrique , sulfurique , nitrique et phosphorique . Le niobium est attaqu?? par de l'acide fluorhydrique et des m??langes d'acide fluorhydrique / acide nitrique.

Bien expositions niobium tous les ??tats d'oxydation formels 5 ?? -1, dans les compos??s les plus fr??quemment rencontr??es, il se trouve dans l'??tat 5. De fa??on caract??ristique, les compos??s dans les ??tats d'oxydation moins 5+ affichage Nb Nb-collage.

Les oxydes et sulfures

formes de niobium oxydes avec les ??tats d'oxydation (5 Nb ₂ O _5), 4 ( NbO _2), et 3 (Nb ₂ O _3), ainsi que de l'??tat d'oxydation +2 rares ( NBO). Le plus souvent rencontr?? est le pentoxyde, pr??curseur de presque tous les compos??s de niobium et des alliages. Niobates sont g??n??r??s par la dissolution de pentoxyde de base hydroxyde solutions ou en faisant fondre dans les oxydes de m??taux alcalins. Des exemples sont niobate de lithium (LiNbO ₃₎ et le lanthane niobate (Lanbo _4). Dans le niobate de lithium est un trigone d??form?? perovskite-comme la structure, alors que le niobate de lanthane contient NbO ₄ ^3- ions isol??s. Le sulfure de niobium couches (NBS ₂₎ est ??galement connu.

Les mat??riaux pr??sentant un rev??tement de film mince de niobium (V) de l'oxyde peuvent ??tre produits par d??p??t chimique en phase vapeur ou les processus de d??p??t de couche atomique, dans chaque cas par la d??composition thermique de niobium (V) ci-dessus ??thylate 350 ?? C.

Halog??nures

Un ??chantillon de niobium pentachlorure (partie jaune) qui a partiellement hydrolys?? (mati??re blanche).

Mod??le de boule-et-b??ton de le pentachlorure de niobium, qui existe en tant que dim??re

Niobium forme halog??nures dans les ??tats d'oxydation de 5 et 4 ainsi que la diversit?? compos??s substoechiom??triques. Les pentahalog??nures ₍₅₎ NBX fonction octa??driques de centres Nb. Niobium pentafluorure (NbF ₅₎ est un solide blanc avec un point de 79,0 ?? C et de fusion niobium pentachlorure _(NbCl5) est jaune (voir l'image ?? gauche) avec un point de 203,4 ?? C de fusion. Les deux sont hydrolyse pour donner les oxydes et les oxyhalog??nures, tels que NbOCl _3. Le pentachlorure est un r??actif polyvalent utilis?? pour g??n??rer le des compos??s organom??talliques, tels que niobocene dichlorure de ((C ₅ H _{5) 2} NbCl _2). Les t??trahalog??nures (NBX ₄₎ sont des polym??res de couleur fonc??e avec des liaisons Nb-Nb, par exemple, le noir t??trafluorure hygroscopique de niobium (NbF ₄₎ et brun niobium t??trachlorure (NbCl _4).

Halog??nures de niobium anioniques sont bien connus, en partie ?? cause de la Lewis acidit?? des pentahalog??nures. Le plus important est [NbF _7] ^2-, qui est un interm??diaire dans la s??paration de Nb et Ta ?? partir des minerais. Ce heptafluorure tend ?? former le oxopentafluoride plus facilement que ne les complexes d'halog??nures de tantale compound.Other comprennent octa??drique [NbCl _6] ^-:

Nb ₂ Cl ₁₀ + 2 Cl ^- → 2 [NbCl _6] ^-

Comme pour les autres m??taux d??but, une vari??t?? de groupes d'halog??nure r??duits sont connus, par exemple le premier ??tant [Nb ₆ Cl _18] ^4-.

Les nitrures et les carbures

Autre compos??s binaires de niobium comprennent la du nitrure de niobium (NbN), qui devient un supraconducteur ?? basse temp??rature et est utilis?? dans des d??tecteurs pour la lumi??re infrarouge. Le principal carbure de niobium est NBC, un tr??s dur, r??fractaire, mati??re c??ramique, utilis?? dans le commerce bits d'outils pour outils de coupe.

Applications

Une feuille de niobium

On estime que de 44 500 tonnes de niobium min??es en 2006, 90% a ??t?? utilis?? dans la production de haute qualit?? acier de construction, suivie de son utilisation dans superalliages. L'utilisation d'alliages de niobium pour les supraconducteurs et dans les composants ??lectroniques ne repr??sentent qu'une petite part de la production.

La production d'acier

Le niobium est un efficace microalliage ??l??ment pour l'acier. Ajout de niobium de l'acier provoque la formation de carbure de niobium et le nitrure de niobium ?? l'int??rieur de la structure de l'acier. Ces compos??s am??liorent l'affinage des grains, le retard de la recristallisation, la pr??cipitation et le durcissement de l'acier. Ces effets, ?? son tour augmenter la t??nacit??, la r??sistance, la formabilit?? et la soudabilit?? de l'acier microalli??. Microalli?? Les aciers inoxydables ont une teneur en niobium est inf??rieure ?? 0,1%. Ce est un ajout d'alliage important de des aciers haute r??sistance faiblement alli??s qui sont largement utilis??s comme composants structuraux dans les voitures modernes. Ces alliages contenant du niobium sont solides et sont souvent utilis??s dans la construction de pipelines.

Superalliages

Apollo 15 CSM en orbite lunaire avec le tuy??re de fus??e sombre fabriqu?? ?? partir de alliage niobium-titane

Des quantit??s appr??ciables de l'??l??ment, soit sous sa forme pure ou sous la forme de haute puret?? et de ferroniobium nickel niobium, sont utilis??s dans de nickel, de cobalt - et fer ?? base de superalliages pour des applications telles que moteurs ?? r??action des composants, turbines ?? gaz, des sous-ensembles de roquettes, des syst??mes de chargeur de turbo et un ??quipement r??sistant ?? la chaleur et la combustion. Le niobium pr??cipite un durcissement γ '' - phase ?? l'int??rieur de la structure de grain de superalliage. Les alliages contiennent jusqu'?? 6,5% de niobium. Un exemple d'un superalliage contenant du niobium est ?? base de nickel Inconel 718, qui se compose d'environ 50% de nickel , 18,6% de chrome , 18,5% de fer , 5% de niobium, 3,1% de molybd??ne , 0,9% de titane et 0,4% d'aluminium . Ces superalliages sont utilis??s, par exemple, dans des syst??mes de trames d'air de pointe telles que celles utilis??es dans la Programme Gemini.

Un alliage utilis?? pour liquides buses fus??e de propulseurs, comme dans le moteur principal de la Modules lunaire d'Apollo, est C103, qui se compose de 89% de niobium, 10% d'hafnium et 1% de titane. Un autre alliage de niobium a ??t?? utilis?? pour la buse de la Apollo module de service. Comme niobium est oxyd?? ?? des temp??ratures sup??rieures ?? 400 ?? C, un rev??tement de protection est n??cessaire pour ces applications pour emp??cher l'alliage de devenir cassant.

Aimants supraconducteurs

A 3 tesla clinique r??sonance magn??tique appareil d'imagerie utilisant l'alliage niobium supraconducteur

Niobium-germanium (Nb ₃ Ge), niobium-??tain _(Nb3Sn), ainsi que la niobium-titane alliages sont utilis??s en tant que type II fil supraconducteur pour aimants supraconducteurs. Les aimants supraconducteurs sont utilis??s dans imagerie par r??sonance magn??tique et instruments de r??sonance magn??tique nucl??aire, ainsi que dans des acc??l??rateurs de particules. Par exemple, le Large Hadron Collider utilise 600 tonnes de brins supraconducteurs, tandis que le International Thermonuclear Experimental Reactor est estim?? ?? utiliser 600 tonnes de Nb ₃ brins Sn et 250 tonnes de brins NbTi. Dans la seule ann??e 1992, fils de niobium-titane ont ??t?? utilis??s pour construire plus de US $ de syst??mes d'imagerie par r??sonance magn??tique cliniques 1 milliard.

Supraconducteur, autre

Le Fr??quence supraconducteur radio (RF) utilis?? dans l'cavit??s lasers ?? ??lectrons libres et TESLA XFEL sont fabriqu??s ?? partir de niobium pur.

La grande sensibilit?? de nitrure de niobium supraconducteur bolom??tres en font un d??tecteur id??al pour un rayonnement ??lectromagn??tique dans la bande de fr??quences THz. Ces d??tecteurs ont ??t?? test??s ?? la T??lescope submillim??trique Heinrich Hertz, le South Pole Telescope, le T??lescope r??cepteur Lab, et au APEX et sont maintenant utilis??s dans l'instrument HIFI ?? bord du Observatoire spatial Herschel.

D'autres utilisations

Electroc??ramique

Le niobate de lithium, qui est un ferro??lectrique, est largement utilis?? dans les t??l??phones mobiles et modulateurs optiques et pour la fabrication de dispositifs ?? ondes de surface acoustiques. Il appartient ?? la ABO ₃ ferro??lectriques de structure comme le tantalate de lithium et titanate de baryum. Niobium a ??t?? ??valu??e comme une alternative moins ch??re ?? tantale condensateurs, mais condensateurs au tantale sont encore pr??dominantes. Le niobium est ajout?? au verre afin d'atteindre un plus haut indice de r??fraction, une propri??t?? d'usage ?? l'industrie de l'optique dans la prise minces verres correcteurs .

Hypoallerg??nique applications: m??decine et bijoux

Niobium et certains alliages de niobium sont physiologiquement inertes et ainsi hypoallerg??nique. Pour cette raison, le niobium se trouve dans de nombreux dispositifs m??dicaux comme les stimulateurs cardiaques. Le niobium trait?? avec de l'hydroxyde de sodium forme une couche poreuse qui facilite ost??oint??gration.

Avec le titane, le tantale et l'aluminium, le niobium peut ??galement ??tre chauff?? ??lectriquement, et anodis??, r??sultant dans un large ??ventail de couleurs en utilisant un processus appel?? m??tal r??actif anodisation qui est utile dans la fabrication de bijoux. Le fait que le niobium est hypoallerg??nique b??n??ficie ??galement son utilisation dans les bijoux.

Numismatique

Le niobium est utilis?? comme un m??tal pr??cieux des pi??ces de monnaie comm??moratives, souvent avec de l'argent ou de l'or. Par exemple, l'Autriche a produit une s??rie de niobium d'argent euro pi??ces de monnaie ?? partir de 2003; la couleur de ces pi??ces est cr???? par le diffraction de la lumi??re par une couche mince d'oxyde produite par anodisation. En 2012, dix pi??ces sont disponibles montrant une grande vari??t?? de couleurs dans le centre de la pi??ce: bleu, vert, brun, pourpre, violet ou jaune. Deux autres exemples sont l'Autriche 2004 ??? 25 150 ans du chemin de fer alpin Semmering pi??ce comm??morative, et les 25 2006 ??? Autriche European Satellite Navigation pi??ce de monnaie comm??morative. La Monnaie autrichienne produite pour la Lettonie une s??rie similaire de pi??ces ?? partir de 2004, avec une suite en 2007. En 2011, la Monnaie royale canadienne a commenc?? la production d'une pi??ce de 5 $ en argent sterling et en niobium nomm?? Moon Hunter dans lequel le niobium est oxyd?? s??lectivement, ainsi cr??er des finitions uniques o?? aucun deux pi??ces sont exactement semblables.

Autre

Les joints du tube ?? arc de haute pression Les lampes ?? vapeur de sodium sont fabriqu??s ?? partir de niobium, ou du niobium avec 1% de zirconium , le niobium, car a un coefficient tr??s proche de la dilatation thermique de la fritt?? alumine c??ramique de tube ?? arc, un mat??riau translucide qui r??siste ?? l'attaque chimique ou r??duction de la vapeur de sodium et du sodium liquide chaud contenu dans la lampe d'op??ration. Le m??tal est ??galement utilis?? dans des barres de soudage ?? l'arc pour stabiliser certaines nuances d'acier inoxydable. Il est ??galement utilis?? comme mat??riau dans les anodes pour les syst??mes de protection cathodique sur des r??servoirs d'eau, qui sont ensuite ??tal??es g??n??ralement par le platine.

Pr??cautions

Niobium a pas connu r??le biologique. Alors que la poussi??re de niobium est un irritant pour les yeux et la peau et un risque d'incendie, le niobium ??l??mentaire sur une plus grande ??chelle est physiologiquement inerte (et donc hypoallerg??nique) et inoffensif. Il est fr??quemment utilis?? dans les bijoux et a ??t?? test?? pour une utilisation dans certains implants m??dicaux.

Compos??s contenant du niobium sont rarement rencontr??s par la plupart des gens, mais certains sont toxiques et doivent ??tre trait??s avec soin. L'exposition ?? court et ?? long terme pour niobates et du chlorure de niobium, deux produits chimiques qui sont solubles dans l'eau, ont ??t?? test??s chez des rats. Les rats trait??s avec une seule injection de pentachlorure de niobium ou un niobates montrent dose l??tale moyenne (DL ₅₀₎ entre 10 et 100 mg / kg. Pour l'administration orale, la toxicit?? est faible; une ??tude avec des rats a donn?? un LD ₅₀ apr??s sept jours de 940 mg / kg.