← К таблице
Nb 41

Ниобий (Nb)

Переходный металл
Период: 5 Группа: 5 Блок: s

Твёрдое тело

Стандартный атомный вес

92.90637 u

Электронная конфигурация

[Kr] 5s1 4d4

Температура плавления

2476.85 °C (2750 K)

Температура кипения

4743.85 °C (5017 K)

Плотность

8570 kg/m³

Степени окисления

−3, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5

Электроотрицательность (Полинг)

1.6

Энергия ионизации (1-я)

Год открытия

1801

Атомный радиус

145 pm

Дополнительно

Происхождение названия От Ниобы; дочери мифического греческого царя Тантала.
Страна открытия Англия
Первооткрыватели Чарльз Хэтчет

Ниобий — тугоплавкий переходный металл группы 5, химически похожий на тантал и обычно встречающийся вместе с ним в оксидных минералах. Он ценится за способность упрочнять сталь при очень малых добавках и за образование сверхпроводящих интерметаллических соединений. В большинстве соединений ниобий пятивалентен, но более низкие степени окисления хорошо установлены, особенно в галогенидах и кластерной химии.

Ниобий — блестящий, белый, мягкий и пластичный металл, который при длительном воздействии воздуха при комнатной температуре приобретает голубоватый оттенок. Металл начинает окисляться на воздухе при 200°C, а при обработке даже при умеренных температурах должен находиться в защитной атмосфере.

Название происходит от греческого мифологического персонажа Ниобы, дочери Тантала, поскольку элементы ниобий и тантал первоначально считались идентичными. Ниобий был открыт в черном минерале из Америки под названием колумбит британским химиком и промышленником Чарльзом Хэтчеттом в 1801 году, и он назвал элемент колумбием. В 1809 году английский химик Уильям Хайд Волластон утверждал, что колумбий и тантал идентичны.

Спустя сорок лет немецкий химик и фармацевт Генрих Розе в 1846 году установил, что это два разных элемента, и дал им название ниобий, поскольку его было очень трудно отличить от тантала. Название колумбий продолжало использоваться в Америке, а ниобий — в Европе до тех пор, пока ИЮПАК не принял название ниобий в 1949 году. Ниобий впервые был выделен химиком К. В. Бломстрандом в 1846 году.

История открытия ниобия несколько запутана. Первый губернатор Коннектикута Джон Уинтроп Младший около 1734 года открыл новый минерал. Он назвал этот минерал колумбитом ((Fe, Mn, Mg)(Nb, Ta)2O6) и отправил его образец в Британский музей в Лондоне, Англия. Колумбит годами лежал в музейной минералогической коллекции, пока в 1801 году его не проанализировал Чарльз Хэтчетт. Хэтчетт смог определить, что в колумбите присутствует неизвестный элемент, но не смог его выделить. Он назвал новый элемент колумбием. Судьба колумбия резко изменилась в 1809 году, когда Уильям Хайд Волластон, английский химик и физик, сравнил минералы колумбит и танталит ((Fe, Mn)(Ta, Nb)2O6) и заявил, что колумбий на самом деле является элементом танталом. Эта путаница возникла потому, что тантал и ниобий — похожие металлы, они всегда встречаются вместе и очень трудно поддаются выделению.

Ниобий был повторно открыт и переименован Генрихом Розе в 1844 году, когда он получил из образцов колумбита и танталита две новые кислоты — ниобиевую и пелопиевую. Эти кислоты очень похожи друг на друга, и потребовалось еще двадцать два года и швейцарский химик Жан Шарль Галиссар де Мариньяк, чтобы доказать, что это две различные химические вещества, полученные из двух разных элементов. Металлический ниобий наконец был выделен шведским химиком Кристианом Вильгельмом Бломстрандом в 1864 году. Сегодня ниобий в основном получают из минералов колумбита и пирохлора ((Ca, Na)2Nb2O6(O, OH, F)).

Назван в честь Ниобы, дочери Тантала. Открыт в 1801 году Хэтчеттом в руде, отправленной в Англию. Металл впервые был получен в 1864 году Бломстрандом, который восстановил хлорид нагреванием его в атмосфере водорода. Название ниобий было принято Международным союзом теоретической и прикладной химии (IUPAC) в 1950 году после 100 лет споров. Многие ведущие химические общества и государственные организации используют именно это название. Однако большинство металлургов, ведущих металлургических обществ и почти все крупные коммерческие производители в США по-прежнему называют этот металл «колумбий».

Изображения

Свойства

Физические

Атомный радиус (эмпир.) 145 pm
Ковалентный радиус 164 pm
Радиус Ван-дер-Ваальса 207 pm
Металлический радиус 134 pm
Плотность
Молярный объём 0.0108 L/mol
Агрегатное состояние (НУ) solid
Температура плавления 2476.85 °C
Температура кипения 4743.85 °C
Теплопроводность 53.7 Вт/(м·К)
Удельная теплоёмкость 0.265 Дж/(г·К)
Молярная теплоёмкость 24.6 Дж/(моль·К)
Кристаллическая структура bcc

Химические

Электроотрицательность (Полинг) 1.6
Электроотрицательность (Аллен) 1.41
Сродство к электрону
Энергия ионизации (1-я)
Энергия ионизации (2-я)
Энергия ионизации (3-я)
Энергия ионизации (4-я)
Энергия ионизации (5-я)
Степени окисления −3, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5
Валентные электроны 5
Электронная конфигурация
Электронная конфигурация (сокр.)

Термодинамические

Теплота плавления 0.27776338 eV
Теплота парообразования 7.151371 eV
Теплота возгонки 7.617764 eV
Теплота атомизации 7.617764 eV
Энтальпия атомизации

Ядерные

Стабильные изотопы 1
Год открытия 1801

Распространённость

Распространённость (земная кора) 20 мг/кг
Распространённость (океан)

Реакционная способность

N/A

Кристаллическая структура

Параметр решётки a 330 pm

Электронная структура

Электронов на оболочке 2, 8, 18, 12, 1

Идентификаторы

Номер CAS 7440-03-1
Термный символ
InChI InChI=1S/Nb
InChI Key GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N

Электронная конфигурация Measured

Заряд иона
Протоны 41
Электроны 41
Заряд Neutral
Конфигурация Nb: 4d⁴ 5s¹
Electron configuration
Measured
[Kr] 4d⁴ 5s¹
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d⁴ 5s¹
Orbital diagram
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↑
Всего электронов: 41 Неспаренных: 5 ?

Модель атома

Protons 41
Neutrons 52
Electrons 41
Mass number 93
Stability Стабильный

Изотопы меняют число нейтронов, массу и стабильность — но не электронную конфигурацию нейтрального атома.

Схематическая модель атома, не в масштабе.

Атомный отпечаток

Спектр испускания / поглощения

24 / 24 (22 with intensity)
Measured
Испускание Видимый: 380–750 нм

Распределение изотопов

Моноизотопный элемент
Единственный природный изотоп: 93 — 100.0000%
93100.0000%Массовое числоПриродная распространённость (%)
Массовое числоАтомная масса (а.е.м.)Природная распространённостьПериод полураспада
93 Стабильный92,906373 ± 0,000002100.0000%Стабильный
Measured

Фазовое состояние

1 атм / 101,325 кПа
Твёрдое 25 °C (298.15 K)

Причина: на 2451.8 °C ниже точки плавления (2476.85 °C)

Температура плавления 2476.85 °C
Температура кипения 4743.85 °C
Ниже точки плавления на 2451.8 °C
0 K Текущая температура: 25 °C 6000 K
Шкала фаз

Схематично, не в масштабе

Solid
Liquid
Gas
Melting
Boiling
25°C
Твёрдое
Жидкое
Газообразное
Текущая

Точки фазовых переходов

Температура плавления Literature
2476.85 °C
Температура кипения Literature
4743.85 °C
Текущая фаза Calculated
Твёрдое

Энергии переходов

Теплота плавления Literature
0.27776338 eV

Энергия для плавления 1 моля при tплав

Теплота испарения Literature
7.151371 eV

Энергия для испарения 1 моля при tкип

Теплота возгонки Literature
7.617764 eV

Энергия для возгонки 1 моля при tвозг

Плотность

Справочная плотность Literature
8570 kg/m³

При нормальных условиях

Текущая плотность Calculated
8570 kg/m³

При нормальных условиях

Атомные спектры

Показано 10 из 41 Атомные спектры. Сортировка по заряду иона (по возрастанию).

Состав спектральных линий ?

IonЗарядTotal linesTransition probabilitiesLevel designations
Nb I 050900
Nb II +115000
Nb III +210800
Nb IV +3819819819
Nb V +41200
NIST Lines Holdings →

Состав энергетических уровней ?

IonЗарядLevels
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 Levels Holdings →
41 Nb 92.90637

Niobium — Визуализатор атомных орбиталей

[Kr]5s14d4
Уровни энергии 2 8 18 12 1
Степени окисления -3, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5
HOMO 5s n=5 · l=0 · m=0
Niobium — превью визуализатора атомных орбиталей
Three.js загружается только по запросу
41 Nb 92.90637

Niobium — Визуализатор кристаллической структуры

Body-Centered Cubic · Pearson cI2
Экспериментальные
Pearson cI2
Коорд. № 8
Упаковка 68.000%
Niobium — превью визуализатора кристаллической решётки
Three.js загружается только по запросу

Ионные радиусы

ЗарядКоординацияСпинРадиус
+36N/A72 пм
+46N/A68 пм
+48N/A79 пм
+54N/A48 пм
+56N/A64 пм
+57N/A69 пм
+58N/A74 пм

Соединения

Nb
92.906 а.е.м.
Nb
94.907 а.е.м.
Nb
89.911 а.е.м.
Nb
93.907 а.е.м.
Nb
96.908 а.е.м.
Nb
87.918 а.е.м.
Nb
88.913 а.е.м.
Nb
97.910 а.е.м.
Nb
95.908 а.е.м.
Nb
92.906 а.е.м.
Nb
91.907 а.е.м.
Nb+5
92.906 а.е.м.
Nb+3
92.906 а.е.м.
Nb+2
92.906 а.е.м.

Изотопы (1)

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

Массовое числоАтомная масса (а.е.м.)Природная распространённостьПериод полураспадаРежим распада
93 Стабильный92,906373 ± 0,000002100.0000%Стабильный
stable
93 Стабильный
Атомная масса (а.е.м.) 92,906373 ± 0,000002
Природная распространённость 100.0000%
Период полураспада Стабильный
Режим распада
stable

Спектральные линии

Длина волны (нм)ИнтенсивностьСтадия ионизацииТипПереходТочностьИсточник
382.5416 нм5000Nb IVemission4d.5d 3P → 4d.6p 1P*ИзмереноNIST
382.5694 нм200000Nb IVemission4d.6p 1F* → 4d.6d 3DИзмереноNIST
382.5875 нм250000Nb IVemission4d.6p 3P* → 4d.6d 3DИзмереноNIST
383.106 нм15000Nb IVemission4d.5d 3D → 4d.6p 1D*ИзмереноNIST
385.2874 нм60000Nb IVemission4d.6p 3P* → 4d.6d 3DИзмереноNIST
385.5325 нм10000Nb IVemission4d.6p 1P* → 4d.6d 3PИзмереноNIST
386.9546 нм8000Nb IVemission4d.6p 3P* → 4d.6d 1PИзмереноNIST
387.5455 нм100000Nb IVemission4d.5d 3G → 4d.6p 1D*ИзмереноNIST
388.2203 нм60000Nb IVemission4d.6p 1P* → 4d.6d 1SИзмереноNIST
389.8028 нм100000Nb IVemission4d.5d 3S → 4d.6p 3P*ИзмереноNIST
390.0115 нм25000Nb IVemission4d.6p 3P* → 4d.6d 3DИзмереноNIST
391.6922 нм8000Nb IVemission4d.5d 3F → 4d.6p 1F*ИзмереноNIST
392.1878 нм5000Nb IVemission4d.5d 1P → 4d.6p 3D*ИзмереноNIST
394.057 нм25000Nb IVemission4d.6p 3P* → 4d.6d 3DИзмереноNIST
394.3315 нм20000Nb IVemission4d.5d 3F → 4d.6p 3F*ИзмереноNIST
398.5759 нм5000Nb IVemission4d.(2D<3/2>).6s 2[3/2] → 4d.6p 1P*ИзмереноNIST
400.1839 нм4000Nb IVemission4d.6p 3P* → 4d.6d 3DИзмереноNIST
403.2233 нм40000Nb IVemission4d.5d 3F → 4d.6p 3D*ИзмереноNIST
404.998 нм10000Nb IVemission4d.5d 3F → 4d.6p 3F*ИзмереноNIST
405.2616 нм15000Nb IVemission4d.5d 1P → 4d.6p 1D*ИзмереноNIST
406.3412 нм200000Nb IVemission4d.5d 3F → 4d.6p 3F*ИзмереноNIST
406.4694 нмN/ANb IVemission4d.6p 1P* → 4d.6d 1DИзмереноNIST
409.6529 нм7000Nb IVemission4d.6p 3P* → 4d.6d 3DИзмереноNIST
459.6 нмN/AID 841emission2p 2P* → 2s 2SИзмереноNIST

Расширенные свойства

Ковалентные радиусы (расш.)

Ковалентный радиус (Пюккё)  
Ковалентный радиус (Пюккё, двойная связь)  
Ковалентный радиус (Пюккё, тройная связь)  

Радиусы Ван-дер-Ваальса

Batsanov  
Alvarez  
UFF  
MM3  

Атомные и металлические радиусы

Атомный радиус (Рам)  
Металлический радиус (C12)  

Шкалы нумерации

Mendeleev
Pettifor
Glawe

Шкалы электроотрицательности

Ghosh
Miedema
Gunnarsson–Lundqvist
Robles–Bartolotti

Поляризуемость и дисперсия

Дипольная поляризуемость  
Дипольная поляризуемость (погр.)  
C₆ (Gould–Bučko)  

Параметры Мидемы

Молярный объём Мидемы  
Электронная плотность Мидемы

Риск поставок и экономика

Концентрация производства
Относительный риск поставок
Распределение запасов
Политическая стабильность (топ-производитель)
Политическая стабильность (топ-запасы)

Фазовые переходы и аллотропы

Температура плавления2750.15 K
Температура кипения5014.15 K

Категории степеней окисления

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

Расширенные справочные данные

Константы экранирования (10)
nОрбитальσ
1s0.8577
2p4.0178
2s10.8748
3d14.753
3p16.3844
3s15.8285
4d29.7624
4p26.9156
4s25.7172
5s35.079
Детализация кристаллических радиусов (7)
ЗарядCNСпинrcrystal (pm)Источник
3VI86
4VI82from r^3 vs V plots, estimated,
4VIII93
5IV62calculated,
5VI78
5VII83calculated,
5VIII88
Режимы распада изотопов (67)
ИзотопРежимИнтенсивность
79p
79B+
79B+p
80p
80B+
80B+p
81p
81B+
81B+p
82B+100%
Факторы рассеяния X‑лучей (757)
Энергия (eV)f₁f₂
0.50.09113
0.50790.09258
0.5160.09406
0.52420.09557
0.53250.0971
0.54090.09865
0.54950.10023
0.55820.10161
0.56710.103
0.57610.10441

Дополнительные данные

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.

Источники (1)

Источники

(9)
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.

Примечание к лицензии: 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/

Примечание к лицензии: 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.

Последнее обновление:

Данные проверены:

Содержимое проверено на основе последних научных данных.