Niob

Vydáno: 10. 11. 2014; Poslední aktualizace: 30. 06. 2023; Autor: Zdeněk Moravec

Niob, Nb, je kov využívaný ve speciálních slitinách a elektrotechnice. Jde o monoizotopický (93Nb) prvek. Objeven byl roku 1801. Jeho kritická teplota je 9,2 K a je silně závislá na nečistotách.

Atomové číslo41Počet stabilních izotopů1
Atomová hmotnost92,9063Elektronová konfigurace[Kr] 4d4 5s1
Teplota tání [°C]2477Teplota varu [°C]4744
Elektronegativita1,6Hustota [g.cm-3]8,57
Niob. Zdroj: Alchemist-hp/Commons

Izotopy

Přírodní niob se skládá z jediného stabilního izotopu 93Nb a stopových množství dvou radioizotopů.

IzotopZastoupení na ZemiPoločas rozpadu
92NbStopové3,47 ×107 let
93Nb100 %Stabilní
94NbStopové20,4 ×103 let

93mNb

Připravuje se ostřelováním niobu neutrony:[5]

$$^{93}_{41}\textrm{Nb}\ +\ ^{1}_{0}\textrm{n}\ \rightarrow\ ^{93m}_{\ \ \ \ 41}\textrm{Nb}\ +\ ^{1}_{0}\textrm{n}$$

Využívá se v XPS jako zdroj RTG záření s energií 16,7 keV. To vzniká emisí během deexcitace vnitřní konverzí. Tímto mechanismem přechází jaderný izomer 93mNb na 93Nb. Poločas přeměny je 16,12 roků.

Výskyt a výroba

V zemské kůře (20 ppm) i mořské vodě je tento prvek vzácný, nejznámějšími minerály jsou columbit ((Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6) a coltan ((Fe,Mn)(Ta,Nb)2O6). Získávání čistého niobu je komplikováno vysokou podobností s tantalem, který se nachází ve všech jeho rudách.

Prvním krokem přípravy niobu je reakce směsi oxidů niobu a tantalu s kyselinou fluorovodíkovou.

Ta2O5 + 14 HF → 2 H2[TaF7] + 5 H2O
Nb2O5 + 10 HF → 2 H2[NbOF5] + 3 H2O

Cyklohexanon

Následuje extrakce vodného roztoku fluoridů pomocí cyklohexanonu a následné srážení pomocí fluoridu draselného nebo amoniaku.

H2[NbOF5] + 2 KF → K2[NbOF5]↓ + 2 HF
2 H2[NbOF5] + 10 NH4OH → Nb2O5↓ + 10 NH4F + 7 H2O

Posledním krokem je redukce, tu lze provést několika způsoby, např. aluminotermicky:

3 Nb2O5 + Fe2O3 + 12 Al → 6 Nb + 2 Fe + 6 Al2O3

nebo ve větším měřítku redukce vodíkem:

Nb2O5 + 5 H2 → 2 Nb + 5 H2O

Chemické vlastnosti

Elektronová konfigurace valenční slupky je 4d4 5s1, to je dáno velmi malým rozdílem energií mezi orbitaly 5s a 4d, který je menší než párovací energie v orbitalu 5s.[4]

Chemicky je podobný tantalu a zirkoniu. Tvoří sloučeniny v oxidačních stavech +5 až -1, nejběžnější je +5. V nižších oxidačních stavech pozorujeme často vazbu Nb-Nb.

Velmi zajímavým materiálem je niobičnan lithný, ten se využívá ve fotonice.

Oxidy

Známe oxidy niobu v oxidační číslech 5 až 2. Nejběžnější je oxid niobičný, Nb2O5. O oxidu niobitém není dostupných moc informací, jeho hlavní využití je v katalýze.

OxidVzhledTt [°C]
NbOšedá pevná látka1937
NbO2černá pevná látka1915
Nb2O5bílá pevná látka1512

Reakcí oxidu niobičitého s roztoky nebo taveninami silných hydroxidů vznikají niobičnany, např. niobičnan lithný (LiNbO3).

Halogenidy

HalogenidVzhledTt [°C]Tv [°C]
NbF5bílý79234
NbCl5žlutý203247
NbBr5oranžový254360
NbI5žlutý543
NbF4černý350 (rozklad)
NbCl4černofialový800 (rozklad);
sublimuje 275 °C (0,01 Pa)
NbBr4tmavě hnědý
NbI4tmavě šedý503
NbF3modrý
NbCl3černý
NbBr3tmavě hnědý

NMR

Niob je monoizotopický prvek, standardem pro 93Nb NMR je NbOCl3.

Spin9/2
Zastoupení v přírodě [%]100 %
Citlivost vzhledem k 1H0,48
Rezonanční frekvence v poli 1 T10,4065
Jaderný magnetický moment+6.1705

Odkazy

  1. Niob na české wikipedii
  2. Niob na anglické wikipedii
  3. Niob na webu Los Alamos
  4. How can one explain niobium’s weird electronic configuration?
  5. HÁLA, Jiří. Radioaktivní izotopy. Tišnov: Sursum, 2013, s. 168. ISBN 978-80-7323-248-1.

Navigace

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

2 Replies to “Niob”

Leave a Reply

Tato stránka používá Akismet k omezení spamu. Podívejte se, jak vaše data z komentářů zpracováváme..