Ниобий (Nb)
Переходный металлТвердое вещество
Стандартный атомный вес
92.90637 uЭлектронная конфигурация
[Kr] 5s1 4d4Температура плавления
2476.85 °C (2750 K)Температура кипения
4743.85 °C (5017 K)Плотность
8570 kg/m³Степени окисления
−3, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5Электроотрицательность (Полинг)
1.6Энергия ионизации (1-я)
Год открытия
1801Атомный радиус
145 pmДополнительно
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
- 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
Термодинамические
- Теплота плавления
- 0.27776338 eV
- Теплота парообразования
- 7.151371 eV
- Теплота возгонки
- 7.617764 eV
- Теплота атомизации
- 7.617764 eV
- Энтальпия атомизации
Ядерные
- Протоны
- 41
- Нейтроны
- 52
- Известные изотопы
- 38
- Стабильные изотопы
- 1
- Наиболее стабильный изотоп
- Nb-93
- Год открытия
- 1801
Распространённость
- Распространённость (земная кора)
- 20 мг/кг
- Распространённость (океан)
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 Измерено
Nb: 4d⁴ 5s¹[Kr] 4d⁴ 5s¹1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d⁴ 5s¹Модель атома
Изотопы меняют число нейтронов, массу и стабильность — но не электронную конфигурацию нейтрального атома.
Схематическая модель атома, не в масштабе.
Атомный отпечаток
Спектр испускания / поглощения
Распределение изотопов
| Массовое число | Атомная масса (а.е.м.) | Природная распространённость | Период полураспада |
|---|---|---|---|
| 93 Стабильный | 92,906373 ± 0,000002 | 100.0000% | Стабильный |
Фазовое состояние
Причина: на 2451.8 °C ниже точки плавления (2476.85 °C)
Схематично, не в масштабе
Точки фазовых переходов
Энергии переходов
Энергия для плавления 1 моля при tплав
Энергия для испарения 1 моля при tкип
Энергия для возгонки 1 моля при tвозг
Плотность
При нормальных условиях
При нормальных условиях
Атомные спектры
Показано 10 из 41 Атомные спектры. Сортировка по заряду иона (по возрастанию).
Состав спектральных линий ?
| Ион | Заряд | Всего линий | Вероятности переходов | Обозначения уровней |
|---|---|---|---|---|
| Nb I | 0 | 509 | 0 | 0 |
| Nb II | +1 | 150 | 0 | 0 |
| Nb III | +2 | 108 | 0 | 0 |
| Nb IV | +3 | 819 | 819 | 819 |
| Nb V | +4 | 12 | 0 | 0 |
Состав энергетических уровней ?
| Ion | Заряд | Уровни |
|---|---|---|
| Nb I | 0 | 395 |
| Nb II | +1 | 354 |
| Nb III | +2 | 189 |
| Nb IV | +3 | 183 |
| Nb V | +4 | 31 |
| Nb VI | +5 | 105 |
| Nb VII | +6 | 32 |
| Nb VIII | +7 | 2 |
| Nb IX | +8 | 2 |
| Nb X | +9 | 2 |
Ионные радиусы
| Заряд | Координация | Спин | Радиус |
|---|---|---|---|
| +3 | 6 | N/A | 72 пм |
| +4 | 6 | N/A | 68 пм |
| +4 | 8 | N/A | 79 пм |
| +5 | 4 | N/A | 48 пм |
| +5 | 6 | N/A | 64 пм |
| +5 | 7 | N/A | 69 пм |
| +5 | 8 | N/A | 74 пм |
Соединения
Изотопы (1)
Eighteen isotopes of niobium are known. The metal can be isolated from tantalum, and prepared in several ways.
| Массовое число | Атомная масса (а.е.м.) | Природная распространённость | Период полураспада | Режим распада | |
|---|---|---|---|---|---|
| 93 Стабильный | 92,906373 ± 0,000002 | 100.0000% | Стабильный | stable |
Спектральные линии
| Длина волны (нм) | Интенсивность | Стадия ионизации | Тип | Переход | Точность | Источник | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 382.5416 нм | 5000 | Nb IV | emission | 4d.5d 3P → 4d.6p 1P* | Измерено | NIST | |
| 382.5694 нм | 200000 | Nb IV | emission | 4d.6p 1F* → 4d.6d 3D | Измерено | NIST | |
| 382.5875 нм | 250000 | Nb IV | emission | 4d.6p 3P* → 4d.6d 3D | Измерено | NIST | |
| 383.106 нм | 15000 | Nb IV | emission | 4d.5d 3D → 4d.6p 1D* | Измерено | NIST | |
| 385.2874 нм | 60000 | Nb IV | emission | 4d.6p 3P* → 4d.6d 3D | Измерено | NIST | |
| 385.5325 нм | 10000 | Nb IV | emission | 4d.6p 1P* → 4d.6d 3P | Измерено | NIST | |
| 386.9546 нм | 8000 | Nb IV | emission | 4d.6p 3P* → 4d.6d 1P | Измерено | NIST | |
| 387.5455 нм | 100000 | Nb IV | emission | 4d.5d 3G → 4d.6p 1D* | Измерено | NIST | |
| 388.2203 нм | 60000 | Nb IV | emission | 4d.6p 1P* → 4d.6d 1S | Измерено | NIST | |
| 389.8028 нм | 100000 | Nb IV | emission | 4d.5d 3S → 4d.6p 3P* | Измерено | NIST | |
| 390.0115 нм | 25000 | Nb IV | emission | 4d.6p 3P* → 4d.6d 3D | Измерено | NIST | |
| 391.6922 нм | 8000 | Nb IV | emission | 4d.5d 3F → 4d.6p 1F* | Измерено | NIST | |
| 392.1878 нм | 5000 | Nb IV | emission | 4d.5d 1P → 4d.6p 3D* | Измерено | NIST | |
| 394.057 нм | 25000 | Nb IV | emission | 4d.6p 3P* → 4d.6d 3D | Измерено | NIST | |
| 394.3315 нм | 20000 | Nb IV | emission | 4d.5d 3F → 4d.6p 3F* | Измерено | NIST | |
| 398.5759 нм | 5000 | Nb IV | emission | 4d.(2D<3/2>).6s 2[3/2] → 4d.6p 1P* | Измерено | NIST | |
| 400.1839 нм | 4000 | Nb IV | emission | 4d.6p 3P* → 4d.6d 3D | Измерено | NIST | |
| 403.2233 нм | 40000 | Nb IV | emission | 4d.5d 3F → 4d.6p 3D* | Измерено | NIST | |
| 404.998 нм | 10000 | Nb IV | emission | 4d.5d 3F → 4d.6p 3F* | Измерено | NIST | |
| 405.2616 нм | 15000 | Nb IV | emission | 4d.5d 1P → 4d.6p 1D* | Измерено | NIST | |
| 406.3412 нм | 200000 | Nb IV | emission | 4d.5d 3F → 4d.6p 3F* | Измерено | NIST | |
| 406.4694 нм | N/A | Nb IV | emission | 4d.6p 1P* → 4d.6d 1D | Измерено | NIST | |
| 409.6529 нм | 7000 | Nb IV | emission | 4d.6p 3P* → 4d.6d 3D | Измерено | NIST | |
| 459.6 нм | N/A | ID 841 | emission | 2p 2P* → 2s 2S | Измерено | NIST |
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 плавления | 2750.15 K |
| Температура кипения | 5014.15 K |
Категории степеней окисления
Расширенные справочные данные
Константы экранирования (10)
| n | Орбиталь | σ |
|---|---|---|
| 1 | s | 0.8577 |
| 2 | p | 4.0178 |
| 2 | s | 10.8748 |
| 3 | d | 14.753 |
| 3 | p | 16.3844 |
| 3 | s | 15.8285 |
| 4 | d | 29.7624 |
| 4 | p | 26.9156 |
| 4 | s | 25.7172 |
| 5 | s | 35.079 |
Детализация кристаллических радиусов (7)
| Заряд | CN | Спин | rcrystal (pm) | Источник |
|---|---|---|---|---|
| 3 | VI | 86 | ||
| 4 | VI | 82 | from r^3 vs V plots, estimated, | |
| 4 | VIII | 93 | ||
| 5 | IV | 62 | calculated, | |
| 5 | VI | 78 | ||
| 5 | VII | 83 | calculated, | |
| 5 | VIII | 88 |
Режимы распада изотопов (67)
| Изотоп | Режим | Интенсивность |
|---|---|---|
| 79 | p | — |
| 79 | B+ | — |
| 79 | B+p | — |
| 80 | p | — |
| 80 | B+ | — |
| 80 | B+p | — |
| 81 | p | — |
| 81 | B+ | — |
| 81 | B+p | — |
| 82 | B+ | 100% |
Факторы рассеяния X‑лучей (757)
| Энергия (eV) | f₁ | f₂ |
|---|---|---|
| 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
Estimated Crustal Abundance
The estimated element abundance in the earth's crust.
2.0×101 milligrams per kilogram
Источники (1)
Estimated Oceanic Abundance
The estimated element abundance in the earth's oceans.
1×10-5 milligrams per liter
Источники (1)
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)
- [6] Niobium https://periodic.lanl.gov/41.shtml
Источники
(9)
Data deposited in or computed by PubChem
The half-life and atomic mass data was provided by the Atomic Mass Data Center at the International Atomic Energy Agency.
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.
The information are cited from Pure Appl. Chem. 2018; 90(12): 1833-2092, https://doi.org/10.1515/pac-2015-0703.
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/
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.
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
This section provides all form of data related to element Niobium.
The element property data was retrieved from publications.

