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Nb 41

Niobium (Nb)

transition-metal
周期: 5 族: 5 ブロック: d

Solid

標準原子量

92.90637 u

電子配置

[Kr] 5s1 4d4

融点

2476.85 °C

沸点

4743.85 °C

密度

8570 kg/m³

酸化数

−3, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5

電気陰性度(Pauling)

1.6

第1イオン化エネルギー

6.75885 eV

発見年

1801

原子半径

145 pm

詳細

名称の由来 From Niobe; daughter of the mythical Greek king Tantalus.
発見国 England
発見者 Charles Hatchet

Niobium is a refractory transition metal of group 5, chemically similar to tantalum and commonly occurring with it in oxide minerals. It is valued for its ability to strengthen steel at very small additions and for forming superconducting intermetallic compounds. In most compounds niobium is pentavalent, but lower oxidation states are well established, especially in halides and cluster chemistry.

Niobium is a shiny, white, soft, and ductile metal, and takes on a bluish cast when exposed to air at room temperatures for a long time. The metal starts to oxidize in air at 200°C, and when processed at even moderate temperatures must be placed in a protective atmosphere.

The name derives from the Greek mythological character Niobe, who was the daughter of Tantalus, because the elements niobium and tantalum were originally thought to be identical. Niobium was discovered in a black mineral from America called columbite by the British chemist and manufacturer Charles Hatchett in 1801 and he called the element columbium. In 1809, the English chemist William Hyde Wollaston claimed that columbium and tantalum were identical.

Forty years later, the German chemist and pharmacist, Heinrich Rose, determined that they were two different elements in 1846 and gave the name niobium because it was so difficult to distinguish it from tantalum. The name columbium continued to be used in America and niobium in Europe until IUPAC adopted the name niobium in 1949. Niobium was first isolated by the chemist C. W. Blomstrand in 1846.

The story of niobium's discovery is a bit confusing. The first governor of Connecticut, John Winthrop the Younger, discovered a new mineral around 1734. He named the mineral columbite ((Fe, Mn, Mg)(Nb, Ta)2O6) and sent a sample of it to the British Museum in London, England. The columbite sat in the museum's mineral collection for years until it was analyzed by Charles Hatchett in 1801. Hatchett could tell that there was an unknown element in the columbite, but he was not able to isolate it. He named the new element columbium. The fate of columbium took a drastic turn in 1809 when William Hyde Wollaston, an English chemist and physicist, compared the minerals columbite and tantalite ((Fe, Mn)(Ta, Nb)2O6) and declared that columbium was actually the element tantalum. This confusion arose because tantalum and niobium are similar metals, are always found together and are very difficult to isolate.

Niobium was rediscovered and renamed by Heinrich Rose in 1844 when he produced two new acids, niobic acid and pelopic acid, from samples of columbite and tantalite. These acids are very similar to each other and it took another twenty-two years and a Swiss chemist named Jean Charles Galissard de Marignac to prove that these were two distinct chemicals produced from two different elements. Metallic niobium was finally isolated by the Swedish chemist Christian Wilhelm Blomstrand in 1864. Today, niobium is primarily obtained from the minerals columbite and pyrochlore ((Ca, Na)2Nb2O6(O, OH, F)).

Named after Niobe, the daughter of Tantalu. Discovered in 1801 by Hatchett in an ore sent to England. The metal was first prepared in 1864 by Blomstrand, who reduced the chloride by heating it in a hydrogen atmosphere. The name niobium was adopted by the International Union of Pure and Applied Chemicstry (IUPAC) in 1950 after 100 years of controversy. Many leading chemical societies and government organizations refer to it by this name. Most metallurgists, leading metal societies, and all but one of the leading U.S. commercial producers, however, still refer to the metal as "columbium."

画像

性質

物理的性質

原子半径(経験値)
145 pm 全元素の原子半径(経験値)を比較 →
共有結合半径
164 pm 全元素の共有結合半径を比較 →
ファンデルワールス半径
207 pm 全元素のファンデルワールス半径を比較 →
金属半径
134 pm 全元素の金属半径を比較 →
密度
8570 kg/m³ 全元素の密度を比較 →
モル体積
0.0108 L/mol
標準温度・圧力(STP)での相
固体 全元素の標準温度・圧力(STP)での相を比較 →
融点
2476.85 °C 全元素の融点を比較 →
沸点
4743.85 °C 全元素の沸点を比較 →
熱伝導率
53.7 W/(m·K) 全元素の熱伝導率を比較 →
比熱容量
0.265 J/(g·K) 全元素の比熱容量を比較 →
モル熱容量
24.6 J/(mol·K) 全元素のモル熱容量を比較 →
結晶構造
体心立方構造 全元素の結晶構造を比較 →

化学的性質

電気陰性度(Pauling)
1.6 全元素の電気陰性度(Pauling)を比較 →
電気陰性度(Allen)
1.41
電子親和力
0.893 eV
第1イオン化エネルギー
6.75885 eV 全元素の第1イオン化エネルギーを比較 →
第2イオン化エネルギー
14.320049 eV 全元素の第2イオン化エネルギーを比較 →
第3イオン化エネルギー
25.040086 eV 全元素の第3イオン化エネルギーを比較 →
第4イオン化エネルギー
37.611129 eV 全元素の第4イオン化エネルギーを比較 →
第5イオン化エネルギー
50.572974 eV 全元素の第5イオン化エネルギーを比較 →
酸化数
−3, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5 全元素の酸化数を比較 →
価電子
5 全元素の価電子を比較 →
電子配置
[Kr] 5s1 4d4

熱力学的性質

融解熱
0.27776338 eV 全元素の融解熱を比較 →
蒸発熱
7.151371 eV 全元素の蒸発熱を比較 →
昇華熱
7.617764 eV
原子化熱
7.617764 eV
原子化エンタルピー
7.597036 eV

原子核

陽子数
41 全元素の陽子数を比較 →
中性子数
52 全元素の中性子数を比較 →
既知の同位体
38 全元素の既知の同位体を比較 →
安定同位体
1 全元素の安定同位体を比較 →
最も安定な同位体
Nb-93
発見年
1801

存在度

存在度(地殻)
20 mg/kg 全元素の存在度(地殻)を比較 →
存在度(海洋)
1 × 10−5 mg/L 全元素の存在度(海洋)を比較 →

結晶構造

格子定数a
330 pm

電子構造

各電子殻の電子数
2, 8, 18, 12, 1 全元素の各電子殻の電子数を比較 →

識別子

CAS登録番号
7440-03-1 全元素のCAS登録番号を比較 →
項記号
6D1/2
InChI
InChI=1S/Nb
InChI Key
GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N

電子配置 測定値

イオンの電荷
陽子 41
電子 41
電荷 中性
電子配置 Nb: 4d⁴ 5s¹
電子配置
測定値
[Kr] 4d⁴ 5s¹
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d⁴ 5s¹
軌道図
1s
2/2
2s
2/2
2p
6/6
3s
2/2
3p
6/6
4s
2/2
3d
10/10
4p
6/6
5s
1/2 1↑
4d
4/10 4↑
総電子数: 41 不対電子: 5 ?

原子モデル

陽子 41
中性子 52
電子 41
質量数 93
安定性 安定

同位体によって中性子数、質量、安定性は変わりますが、中性原子の電子配置は変わりません。

模式的な原子モデルです。実際の縮尺とは異なります。

原子の指紋

発光/吸収スペクトル

24 / 24 (22 強度データあり:22本)
測定値
発光 可視光:380–750 nm

同位体分布

単同位体元素
天然に存在する唯一の同位体:93 — 100.0000%
93100.0000%質量数天然存在比(%)
質量数原子質量(u)天然存在比半減期
93 安定92.906373 ± 0.000002100.0000%安定
測定値

相/状態

1 atm / 101.325 kPa
固体 25 °C (298.15 K)

理由: 融点(2476.85 °C)より2451.8 °C低い

融点 2476.85 °C
沸点 4743.85 °C
融点との差(下) 2451.8 °C
0 K 現在の温度: 25 °C 6000 K
相変化図

模式図、実際の縮尺とは異なります

固体
液体
気体
融解
沸騰
25°C
固体
液体
気体
現在

相転移点

融点 文献値
2476.85 °C
沸点 文献値
4743.85 °C
現在の相 計算値
固体

相転移エネルギー

融解熱 文献値
0.27776338 eV

融点で1 molを融解させるのに必要なエネルギー

蒸発熱 文献値
7.151371 eV

沸点で1 molを蒸発させるのに必要なエネルギー

昇華熱 文献値
7.617764 eV

昇華点で1 molを昇華させるのに必要なエネルギー

密度

基準密度 文献値
8570 kg/m³

標準条件下

現在の密度 計算値
8570 kg/m³

標準条件下

原子スペクトル

全41件中10件を表示しています。 イオンの電荷の昇順で並べています。

スペクトル線データの収録状況 ?

イオン電荷スペクトル線の総数遷移確率準位の表記
Nb I 050900
Nb II +115000
Nb III +210800
Nb IV +3819819819
Nb V +41200
NISTスペクトル線データの収録状況 →

準位データの収録状況 ?

イオン電荷準位
Nb I 0395
Nb II +1354
Nb III +2189
Nb IV +3183
Nb V +431
Nb VI +5105
Nb VII +632
Nb VIII +72
Nb IX +82
Nb X +92
NIST準位データの収録状況 →
41 Nb 92.90637

Niobium — 原子軌道可視化ツール

[Kr]5s14d4
エネルギー準位 2 8 18 12 1
酸化数 -3, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5
HOMO 5s n=5 · l=0 · m=0
Niobium — 原子軌道可視化ツールのプレビュー
Three.jsは必要な場合にのみ読み込まれます
41 Nb 92.90637

Niobium — 結晶構造可視化ツール

体心立方格子 · ピアソン記号 cI2
実験値
ピアソン記号 cI2
配位数 8
充填率 68.000%
Niobium — 結晶構造可視化ツールのプレビュー
Three.jsは必要な場合にのみ読み込まれます

イオン半径

電荷配位スピン半径
+36データなし72 pm
+46データなし68 pm
+48データなし79 pm
+54データなし48 pm
+56データなし64 pm
+57データなし69 pm
+58データなし74 pm

化合物

Nb
92.906 u
Nb
94.907 u
Nb
89.911 u
Nb
93.907 u
Nb
96.908 u
Nb
87.918 u
Nb
88.913 u
Nb
97.910 u
Nb
95.908 u
Nb
92.906 u
Nb
91.907 u
Nb+5
92.906 u
Nb+3
92.906 u
Nb+2
92.906 u

同位体 (1)

Eighteen isotopes of niobium are known. The metal can be isolated from tantalum, and prepared in several ways.

質量数原子質量(u)天然存在比半減期崩壊形式
93 安定92.906373 ± 0.000002100.0000%安定
stable
93 安定
原子質量(u) 92.906373 ± 0.000002
天然存在比 100.0000%
半減期 安定
崩壊形式
stable

スペクトル線

波長(nm)強度電離段階種類遷移精度出典
382.5416 nm5000Nb IVemission4d.5d 3P → 4d.6p 1P*測定値NIST
382.5694 nm200000Nb IVemission4d.6p 1F* → 4d.6d 3D測定値NIST
382.5875 nm250000Nb IVemission4d.6p 3P* → 4d.6d 3D測定値NIST
383.106 nm15000Nb IVemission4d.5d 3D → 4d.6p 1D*測定値NIST
385.2874 nm60000Nb IVemission4d.6p 3P* → 4d.6d 3D測定値NIST
385.5325 nm10000Nb IVemission4d.6p 1P* → 4d.6d 3P測定値NIST
386.9546 nm8000Nb IVemission4d.6p 3P* → 4d.6d 1P測定値NIST
387.5455 nm100000Nb IVemission4d.5d 3G → 4d.6p 1D*測定値NIST
388.2203 nm60000Nb IVemission4d.6p 1P* → 4d.6d 1S測定値NIST
389.8028 nm100000Nb IVemission4d.5d 3S → 4d.6p 3P*測定値NIST
390.0115 nm25000Nb IVemission4d.6p 3P* → 4d.6d 3D測定値NIST
391.6922 nm8000Nb IVemission4d.5d 3F → 4d.6p 1F*測定値NIST
392.1878 nm5000Nb IVemission4d.5d 1P → 4d.6p 3D*測定値NIST
394.057 nm25000Nb IVemission4d.6p 3P* → 4d.6d 3D測定値NIST
394.3315 nm20000Nb IVemission4d.5d 3F → 4d.6p 3F*測定値NIST
398.5759 nm5000Nb IVemission4d.(2D<3/2>).6s 2[3/2] → 4d.6p 1P*測定値NIST
400.1839 nm4000Nb IVemission4d.6p 3P* → 4d.6d 3D測定値NIST
403.2233 nm40000Nb IVemission4d.5d 3F → 4d.6p 3D*測定値NIST
404.998 nm10000Nb IVemission4d.5d 3F → 4d.6p 3F*測定値NIST
405.2616 nm15000Nb IVemission4d.5d 1P → 4d.6p 1D*測定値NIST
406.3412 nm200000Nb IVemission4d.5d 3F → 4d.6p 3F*測定値NIST
406.4694 nmデータなしNb IVemission4d.6p 1P* → 4d.6d 1D測定値NIST
409.6529 nm7000Nb IVemission4d.6p 3P* → 4d.6d 3D測定値NIST
459.6 nmデータなしID 841emission2p 2P* → 2s 2S測定値NIST

詳細な性質

共有結合半径(詳細)

共有結合半径(Pyykkö)
147 pm
共有結合半径(Pyykkö、二重結合)
125 pm
共有結合半径(Pyykkö、三重結合)
116 pm

ファンデルワールス半径

Batsanov
215 pm
Alvarez
256 pm
UFF
316.5 pm
MM3
243 pm

原子半径と金属半径

原子半径(Rahm)
251 pm
金属半径(C12)
146 pm

番号付けの尺度

Mendeleev
48
Pettifor
52
Glawe
53

電気陰性度の尺度

Ghosh
0
Miedema
4
Gunnarsson–Lundqvist
4
Robles–Bartolotti
2

分極率と分散

双極子分極率
98 a.u.
双極子分極率(不確かさ)
8 a.u.
C₆ (Gould–Bučko)
1140 Ha·Bohr6

ミーデマパラメータ

ミーデマモル体積
10.87 cm3/mol
ミーデマ電子密度
4

供給リスクと経済性

生産集中度
98
相対供給リスク
8
埋蔵量の分布
97
政治的安定性(最大生産国)
48
政治的安定性(最大埋蔵国)
48

相転移と同素体

融点2750.15 K
沸点5014.15 K

酸化数の分類

−1 extended
+4 extended
+2 extended
+3 extended
+1 extended
0 extended
+5 main
−3 extended

専門参考データ

遮蔽定数 (10)
n軌道σ
1s0.8577
2p4.0178
2s10.8748
3d14.753
3p16.3844
3s15.8285
4d29.7624
4p26.9156
4s25.7172
5s35.079
結晶半径の詳細 (7)
電荷CNスピンrcrystal (pm)由来
3VI86
4VI82from r^3 vs V plots, estimated,
4VIII93
5IV62calculated,
5VI78
5VII83calculated,
5VIII88
同位体の崩壊形式 (67)
同位体モード強度
79p—
79B+—
79B+p—
80p—
80B+—
80B+p—
81p—
81B+—
81B+p—
82B+100%
X線散乱因子 (757)
エネルギー (eV)f₁f₂
0.5—0.09113
0.5079—0.09258
0.516—0.09406
0.5242—0.09557
0.5325—0.0971
0.5409—0.09865
0.5495—0.10023
0.5582—0.10161
0.5671—0.103
0.5761—0.10441

追加データ

Sources

Sources of this element.

The element is found in niobite (or columbite), niobite-tantalite, parochlore, and euxenite. Large deposits of niobium have been found associated with carbonatites (carbon-silicate rocks), as a constituent of parochlore. Extensive ore reserves are found in Canada, Brazil, Nigeria, Zaire, and in Russia.

参考文献 (1)

参考文献

(9)
2 Atomic Mass Data Center (AMDC), International Atomic Energy Agency (IAEA)
Nb

The half-life and atomic mass data was provided by the Atomic Mass Data Center at the International Atomic Energy Agency.

3 IUPAC Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW)
Niobium

Element data are cited from the Atomic weights of the elements (an IUPAC Technical Report). The IUPAC periodic table of elements can be found at https://iupac.org/what-we-do/periodic-table-of-elements/. Additional information can be found within IUPAC publication doi:10.1515/pac-2015-0703 Copyright © 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry.

4 IUPAC Periodic Table of the Elements and Isotopes (IPTEI)

The information are cited from Pure Appl. Chem. 2018; 90(12): 1833-2092, https://doi.org/10.1515/pac-2015-0703.

ライセンスに関する注記: Copyright (c) 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry. The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) contribution within Pubchem is provided under a CC-BY-NC-ND 4.0 license, unless otherwise stated.
5 Jefferson Lab, U.S. Department of Energy
Niobium

Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab) is one of 17 national laboratories funded by the U.S. Department of Energy. The lab's primary mission is to conduct basic research of the atom's nucleus using the lab's unique particle accelerator, known as the Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF). For more information visit https://www.jlab.org/

ライセンスに関する注記: Please see citation and linking information: https://education.jlab.org/faq/index.html
6 Los Alamos National Laboratory, U.S. Department of Energy
Niobium

The periodic table at the LANL (Los Alamos National Laboratory) contains basic element information together with the history, source, properties, use, handling and more. The provenance data may be found from the link under the source name.

7 NIST Physical Measurement Laboratory
Niobium

The periodic table contains NIST's critically-evaluated data on atomic properties of the elements. The provenance data that include data for atomic spectroscopy, X-ray and gamma ray, radiation dosimetry, nuclear physics, and condensed matter physics may be found from the link under the source name. Ref: https://www.nist.gov/pml/atomic-spectra-database

8 PubChem Elements
Niobium

This section provides all form of data related to element Niobium.

9 PubChem Elements
Niobium

The element property data was retrieved from publications.

最終更新:

データ検証済み:

内容は最新の科学データと照合して確認されています。