Nioobium (Nb), keemiline element, perioodilise tabeli 5. rühma (Vb) tulekindlad metallid, mida kasutatakse sulamites, tööriistades ja stantsides, ning ülijuhtivad magnetid. Nioobium on tihedalt seotud maagi ja omaduste tantaaliga.
Nioobiumi ja tantaali suure keemilise sarnasuse tõttu oli kahe elemendi individuaalse identiteedi kindlaksmääramine väga keeruline. Niobiumi avastas esmakordselt (1801) Connecticuti maagi proovist inglise keemik Charles Hatchett, kes nimetas elementi columbium selle päritoluriigi auks, Columbia on Ameerika Ühendriikide sünonüüm. 1844. aastal avastas saksa keemik Heinrich Rose, mida ta pidas uueks koos tantaaliga esinevaks elemendiks, ja nimetas selle nioobiumiks mütoloogilise jumalanna Niobe järgi, kes oli Tantaluse tütar. Pärast märkimisväärset poleemikat otsustati, et kolumbium ja nioobium on üks ja sama element. Lõpuks sõlmiti rahvusvaheline kokkulepe (umbes 1950) nime nioobiumi kasutuselevõtuks, ehkki kolumbium püsis USA metallurgiatööstuses endiselt olemas.
Nioobiumi on maakoores umbes kümme korda rohkem kui tantaali. Nioobium, maapõues rikkalikum kui plii ja vähem rikkalik kui vask, on hajutatud, välja arvatud suhteliselt vähe mineraale. Nendest mineraalidest on peamine kaubandusallikas kolumbiidi ja tantaliidi seeria, milles kolumbiidi (FeNb 2 O 6) ja tantaliidi (FeTa 2 O 6) sisaldus on väga varieeruv. Pürokloor, kaltsiumnaatriumniobaat, on ka peamine kaubanduslik allikas. Looduslik nioobium on täielikult stabiilne nioobium-93 isotoop.
Nioobiumi valmistamisprotseduurid on keerukad, peamiseks probleemiks on selle eraldamine tantaalist. Tantaalist eraldatakse vajadusel lahustiga ekstraheerimise teel vedelik-vedelik protsessis; nioobium sadestatakse ja röstitakse nioobiumpentoksiidiks, mis redutseeritakse metallotermiliste ja hüdreerimisprotsesside abil nioobiumipulbriks. Pulber konsolideeritakse ja puhastatakse täiendavalt elektronkiirega sulatamise teel. Konsolideerimiseks kasutatakse ka pulbri vaakumpaagutamist. Nioobiumi saab ka sulatatud soolade elektrolüüsiga või fluorokomplekside redutseerimisega väga reageeriva metalliga nagu naatrium. (Teavet nioobiumi kaevandamise, taaskasutamise ja kasutamise kohta leiate jaotisest nioobiumi töötlemine.)
Puhas metall on pehme ja plastiline; see näeb välja nagu teras või poleerimisel plaatina. Kuigi nioobiumil on suurepärane korrosioonikindlus, on see tundlik oksüdeerumiseks temperatuuril umbes 400 ° C (750 ° F). Nioobiumi saab kõige paremini lahustada lämmastiku- ja vesinikfluoriidhapete segus. Rauaga täielikult segunev, lisatakse see ferroniobiumi kujul mõnele roostevabale terasele, et anda keevitamisel või kuumutamisel stabiilsus. Nioobiumi kasutatakse nikli baasil valmistatud supersulamites peamise legeeriva elemendina ning vähese, kuid olulise lisandina ülitugevatele vähese legeeritud terastele. Ühilduvuse tõttu uraaniga, sulatatud leelismetalli jahutusvedelike korrosioonikindlusega ja madala termoneutroni ristlõikega on seda kasutatud üksi või legeeritud tsirkooniumiga tuumareaktorite tuumade kattekihtides. Kuumpressimiseks kasutatavad tsementeeritud karbiidid ja lõikeriistad on nioobiumi toimel raskemad ning löögi- ja erosioonikindlamad. Nioobium on kasulik madala energiatarbimisega krüogeensete (madala temperatuuri) elektroonikaseadmete konstrueerimisel. Nioobium-tina (Nb 3 Sn) on ülijuhi temperatuuril alla 18,45 kelvini (K) ja nioobiumi metalli enda temperatuuril alla 9,15 K.
Nioobiumi ühendid on suhteliselt väikese tähtsusega. Looduses leiduvatel on oksüdatsiooni olek +5, kuid on valmistatud madalama oksüdatsiooni olekuga ühendid (+2 kuni +4). Tsementeeritud karbiidide valmistamiseks kasutatakse neljakordse laadimisega nioobiumi, näiteks karbiidi NbC kujul.
Elemendi omadused
| aatomnumber | 41 |
|---|---|
| aatommass | 92,906 |
| sulamispunkt | 2468 ° C (4,474 ° F) |
| keemispunkt | 4,927 ° C (8,901 ° F) |
| erikaal | 8,57 (20 ° C) |
| oksüdatsiooniseisundid | +2, +3, +4, +5 |
| elektronkonfiguratsioon. | [Kr] 4d 4 5s 1 |
