Nb 41

Ниобий (Nb)

Переходный металл
Период: 5 Группа: 5 Блок: d

Твердое вещество

Стандартная относительная атомная масса

92,90637 u

Электронная конфигурация

[Kr] 5s1 4d4

Температура плавления

2476,85 °C

Температура кипения

4743,85 °C

Плотность

8570 kg/m³

Степени окисления

−3, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5

Электроотрицательность (по Полингу)

1,6

Энергия ионизации (1-я)

6,75885 eV

Год открытия

1801

Атомный радиус

145 pm

Подробные сведения

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

Ниобий — тугоплавкий переходный металл группы 5, химически сходный с танталом 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, однако более низкие степени окисления хорошо установлены, особенно в галогенидах и кластерной химии.

Ниобий — блестящий, белый, мягкий и пластичный металл; 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 британским химиком и промышленником Чарльзом Хатчеттом в 1801 году в черном минерале из Америки, называемом колумбитом, и он назвал элемент колумбием. В 1809 году английский химик Уильям Хайд Волластон утверждал, что колумбий и тантал идентичны.

Сорок лет спустя немецкий химик и фармацевт Генрих Розе в 1846 году установил, что это два разных элемента, и дал название ниобий, поскольку его было очень трудно отличить от тантала. Название columbium продолжало использоваться в Америке, а ниобий — в Европе до тех пор, пока IUPAC не приняла название niobium в 1949 году. Ниобий впервые был выделен химиком C. W. Blomstrand в 1846 году.

История открытия ниобия несколько запутана. Первый губернатор Коннектикута Джон Уинтроп Младший около 1734 года обнаружил новый минерал. Он назвал минерал колумбитом ((Fe, Mn, Mg)(Nb, Ta)2O6) и отправил образец в Британский музей в Лондоне, Англия. Колумбит годами находился в минералогической коллекции музея, пока не был проанализирован Чарльзом Хатчеттом в 1801 году. Хатчетт понял, 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 являются сходными металлами, всегда встречаются вместе и очень трудно поддаются выделению.

Ниобий был заново открыт и переименован Генрихом Розе в 1844 году, когда он получил две новые кислоты — ниобиевую кислоту и пелопиевую кислоту — из образцов колумбита и танталита. Эти кислоты очень похожи друг на друга, и потребовались еще двадцать два года и швейцарский химик по имени Жан Шарль Галисар де Мариньяк, чтобы доказать, что это два различных вещества, образованные двумя разными элементами. Металлический ниобий был окончательно 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 Хатчеттом в 1801 году в руде, присланной 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 правительственные организации называют его именно так. Однако большинство металлургов, ведущих металлургических обществ и почти все ведущие американские коммерческие производители по-прежнему называют этот металл «колумбием».

Изображения

Свойства

Физические свойства

Атомный радиус (эмпирический)
145 pm Сравнить Атомный радиус (эмпирический) у всех элементов →
Ковалентный радиус
164 pm Сравнить Ковалентный радиус у всех элементов →
Ван-дер-ваальсов радиус
207 pm Сравнить Ван-дер-ваальсов радиус у всех элементов →
Металлический радиус
134 pm Сравнить Металлический радиус у всех элементов →
Плотность
8570 kg/m³ Сравнить Плотность у всех элементов →
Молярный объём
0,0108 L/mol
Фаза при стандартных температуре и давлении
Твёрдое вещество Сравнить Фаза при стандартных температуре и давлении у всех элементов →
Температура плавления
2476,85 °C Сравнить Температура плавления у всех элементов →
Температура кипения
4743,85 °C Сравнить Температура кипения у всех элементов →
Теплопроводность
53,7 Вт/(м·К) Сравнить Теплопроводность у всех элементов →
Удельная теплоёмкость
0,265 Дж/(г·К) Сравнить Удельная теплоёмкость у всех элементов →
Молярная теплоёмкость
24,6 Дж/(моль·К) Сравнить Молярная теплоёмкость у всех элементов →
Кристаллическая структура
Объёмно-центрированная кубическая Сравнить Кристаллическая структура у всех элементов →

Химические свойства

Электроотрицательность (по Полингу)
1,6 Сравнить Электроотрицательность (по Полингу) у всех элементов →
Электроотрицательность (по Аллену)
1,41
Сродство к электрону
0,893 eV
Энергия ионизации (1-я)
6,75885 eV Сравнить Энергия ионизации (1-я) у всех элементов →
Энергия ионизации (2-я)
14,320049 eV Сравнить Энергия ионизации (2-я) у всех элементов →
Энергия ионизации (3-я)
25,040086 eV Сравнить Энергия ионизации (3-я) у всех элементов →
Энергия ионизации (4-я)
37,611129 eV Сравнить Энергия ионизации (4-я) у всех элементов →
Энергия ионизации (5-я)
50,572974 eV Сравнить Энергия ионизации (5-я) у всех элементов →
Степени окисления
−3, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5 Сравнить Степени окисления у всех элементов →
Валентные электроны
5 Сравнить Валентные электроны у всех элементов →
Электронная конфигурация
[Kr] 5s1 4d4

Термодинамические свойства

Теплота плавления
0,27776338 eV Сравнить Теплота плавления у всех элементов →
Теплота испарения
7,151371 eV Сравнить Теплота испарения у всех элементов →
Теплота сублимации
7,617764 eV
Теплота атомизации
7,617764 eV
Энтальпия атомизации
7,597036 eV

Ядерные свойства

Протоны
41 Сравнить Протоны у всех элементов →
Нейтроны
52 Сравнить Нейтроны у всех элементов →
Известные изотопы
38 Сравнить Известные изотопы у всех элементов →
Стабильные изотопы
1 Сравнить Стабильные изотопы у всех элементов →
Наиболее стабильный изотоп
Nb-93
Год открытия
1801

Распространённость

Содержание в земной коре
20 мг/кг Сравнить Содержание в земной коре у всех элементов →
Содержание в океане
1 × 10−5 мг/л Сравнить Содержание в океане у всех элементов →

Кристаллическая структура

Параметр решётки a
330 pm

Электронная структура

Электроны по оболочкам
2, 8, 18, 12, 1 Сравнить Электроны по оболочкам у всех элементов →

Идентификаторы

Номер CAS
7440-03-1 Сравнить Номер CAS у всех элементов →
Символ терма
6D1/2
InChI
InChI=1S/Nb
Ключ InChI
GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N

Электронная конфигурация Измеренные

Заряд иона
Протоны 41
Электроны 41
Заряд Нейтральный атом
Конфигурация Nb: 4d⁴ 5s¹
Электронная конфигурация
Измеренные
[Kr] 4d⁴ 5s¹
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d⁴ 5s¹
Орбитальная диаграмма
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 Неспаренные: 5 ?

Модель атома

Протоны 41
Нейтроны 52
Электроны 41
Массовое число 93
Стабильность Стабильный

Изотопы различаются числом нейтронов, массой и стабильностью, но не электронной конфигурацией нейтрального атома.

Схематическая модель атома, без соблюдения масштаба.

Атомный отпечаток

Спектр излучения / поглощения

24 / 24 (22 22 с интенсивностью)
Измеренные
Излучение Видимый диапазон: 380–750 нм

Распределение изотопов

Моноизотопный элемент
Единственный встречающийся в природе изотоп: 93 — 100,0000%
93100,0000%Массовое числоСодержание в природе (%)
Массовое числоАтомная масса (а. е. м.)Содержание в природеПериод полураспада
93 Стабильный92,906373 ± 0,000002100,0000%Стабильный
Измеренные

Фаза / агрегатное состояние

1 атм / 101,325 кПа
Твёрдое вещество 25 °C (298,15 К)

Причина: на 2451,8 °C ниже температуры плавления (2476,85 °C)

Температура плавления 2476,85 °C
Температура кипения 4743,85 °C
Ниже температуры плавления на 2451,8 °C
0 К Текущая температура: 25 °C 6000 К
Шкала фазовых состояний

Схематично, без соблюдения масштаба

Твёрдое вещество
Жидкость
Газ
Плавление
Кипение
25°C
Твёрдое вещество
Жидкость
Газ
Текущее значение

Температуры фазовых переходов

Температура плавления Из литературы
2476,85 °C
Температура кипения Из литературы
4743,85 °C
Текущая фаза Расчётные
Твёрдое вещество

Энергии переходов

Теплота плавления Из литературы
0,27776338 eV

Энергия, необходимая для плавления 1 моль вещества при температуре плавления

Теплота испарения Из литературы
7,151371 eV

Энергия, необходимая для испарения 1 моль вещества при температуре кипения

Теплота сублимации Из литературы
7,617764 eV

Энергия, необходимая для сублимации 1 моль вещества при температуре сублимации

Плотность

Справочная плотность Из литературы
8570 kg/m³

При стандартных условиях

Текущая плотность Расчётные
8570 kg/m³

При стандартных условиях

Атомные спектры

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

Данные о спектральных линиях ?

ИонЗарядВсего линийВероятности переходовОбозначения уровней
Nb I 050900
Nb II +115000
Nb III +210800
Nb IV +3819819819
Nb V +41200
Данные NIST о спектральных линиях →

Данные об энергетических уровнях ?

ИонЗарядУровни
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
Данные NIST об энергетических уровнях →
41 Nb 92.90637

Ниобий — Визуализатор атомных орбиталей

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

Ниобий — Визуализатор кристаллической структуры

Объёмно-центрированная кубическая · Символ Пирсона cI2
Экспериментальные
Символ Пирсона cI2
Коорд. число 8
Коэффициент упаковки 68.000%
Ниобий — предварительный просмотр визуализатора кристаллической структуры
Three.js загружается только по запросу

Ионные радиусы

ЗарядКоординацияСпинРадиус
+36Нет данных72 пм
+46Нет данных68 пм
+48Нет данных79 пм
+54Нет данных48 пм
+56Нет данных64 пм
+57Нет данных69 пм
+58Нет данных74 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.)Содержание в природеПериод полураспадаТип распада
93 Стабильный92,906373 ± 0,000002100,0000%Стабильный
stable
93 Стабильный
Атомная масса (а. е. м.) 92,906373 ± 0,000002
Содержание в природе 100,0000%
Период полураспада Стабильный
Тип распада
stable

Спектральные линии

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

Расширенные данные о свойствах

Ковалентные радиусы (расширенные данные)

Ковалентный радиус (по Пююккё)
147 pm
Ковалентный радиус (по Пююккё, двойная связь)
125 pm
Ковалентный радиус (по Пююккё, тройная связь)
116 pm

Ван-дер-ваальсовы радиусы

Batsanov
215 pm
Alvarez
256 pm
UFF
316,5 pm
MM3
243 pm

Атомные и металлические радиусы

Атомный радиус (по Раму)
251 pm
Металлический радиус (КЧ 12)
146 pm

Шкалы нумерации

Mendeleev
48
Pettifor
52
Glawe
53

Шкалы электроотрицательности

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

Поляризуемость и дисперсия

Дипольная поляризуемость
98 a.u.
Дипольная поляризуемость (неопределённость)
8 a.u.
C₆ (Gould–Bučko)
1140 Ha·Bohr6

Параметры Мидемы

Молярный объём по Мидеме
10,87 cm3/mol
Электронная плотность по Мидеме
4

Риски поставок и экономика

Концентрация производства
98
Относительный риск поставок
8
Распределение запасов
97
Политическая стабильность (ведущий производитель)
48
Политическая стабильность (страна с крупнейшими запасами)
48

Фазовые переходы и аллотропные модификации

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
Подробные данные о кристаллических радиусах (7)
ЗарядCNСпинrcrystal (pm)Происхождение
3VI86
4VI82from r^3 vs V plots, estimated,
4VIII93
5IV62calculated,
5VI78
5VII83calculated,
5VIII88
Типы распада изотопов (67)
ИзотопРежимИнтенсивность
79p—
79B+—
79B+p—
80p—
80B+—
80B+p—
81p—
81B+—
81B+p—
82B+100%
Факторы рассеяния рентгеновского излучения (757)
Энергия (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

Дополнительные данные

Оценочная распространённость в земной коре

The estimated element abundance in the earth's crust.

Оценочная распространённость в земной коре

2.0×101 milligrams per kilogram

Источники (1)

Оценочная распространённость в океане

The estimated element abundance in the earth's oceans.

Оценочная распространённость в океане

1×10-5 milligrams per liter

Источники (1)

Источники

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:

Содержание проверено на соответствие новейшим научным данным.