Niyobyum fiyatı, oluşumu, çıkarılması ve kullanılması

Niobium [ˈnioːp] (Niobe'den sonra tantalumun kızı), element sembolü Nb ve atom numarası 41 olan bir kimyasal elementtir. Periyodik tabloda 5. periyotta ve 5. alt grupta (5. grup) yer alan geçiş metallerinden biridir. veya vanadyum grubu.

Anglo-Saxon dil alanında bugün hala birçok metalurji uzmanı, malzeme tedarikçisi ve özel kullanımda eski modası geçmiş atama kolumbiyum ve kısaltma Cb kullanır.

Nadiren oluşan ağır metal gri renktedir ve kolayca dövülebilir. Niyobyum, kolumbit, koltan (kolumbit-tantalit) ve loparit minerallerinden çıkarılabilir. Esas olarak metalurjide özel çelikler yapmak ve kaynaklanabilirliği geliştirmek için kullanılır.

Niobium, 1801'de Charles Hatchett tarafından keşfedildi. 1700'lerde John Winthrop tarafından İngiltere'ye gönderilen columbite cevherinde (ilk olarak Kolombiya'da bir nehir yatağında bulundu) buldu. Hatchett elementi adlandırdı kolumbiyum. 19. yüzyılın ortalarına kadar 1802'de keşfedilen kolumbiyum ve tantalın aynı element olduğu varsayılıyordu, çünkü neredeyse her zaman minerallerde (parajenez) birlikte oluşuyorlardı.

1844 yılına kadar Berlinli profesör Heinrich Rose, niyobyum ve tantalik asidin farklı maddeler olduğunu gösterdi. Hatchett'in çalışması ve ismini bilmeden, yeniden keşfedilen öğeye Tantalos'un kızı Niobe'den sonra tantaluma benzerliği nedeniyle adını verdi.

Uluslararası Saf ve Uygulamalı Kimya Birliği'nin (IUPAC) 100'de ortaya koyduğu 1950 yıllık tartışmalardan sonra değildi. niyobyum Elemanın resmi adı olarak.

1864'te Christian Wilhelm Blomstrand, niyobyum klorürü ısıda hidrojen ile indirgeyerek metalik niyobyum üretmeyi başardı. 1866'da Charles Marignac tantalı ayrı bir unsur olarak onayladı.

1907'de Werner von Bolton, bir heptafloroniobatı sodyum ile indirgeyerek çok saf niyobyum üretti.

Bulunduğu 

Niyobyum, yer kabuğundaki payı 1,8 · 10 olan nadir bir elementtir.^-3 %. Onurlu görünmüyor. Benzer iyonik yarıçaplar nedeniyle, niyobyum ve tantal her zaman kardeştir. En önemli mineraller kolumbittir (Fe, Mn) (Nb, Ta)₂O₆niyobit veya tantal içeriğine bağlı olarak niyobit veya tantalit olarak da bilinen, piroklor (NaCaNb₂O₆F).

Diğer çoğunlukla nadir bulunan mineraller:

• Euxenite [(Y, Ca, Ce, U, Th) (Nb, Ta, Ti)₂O₆].
• Olmsteadit (KFe₂(Nb, Ta) [O | PO₄]₂ · H₂O) ve
• Samarskit ((Y, O)₄[(Nb, Ta)₂O₇]₃)

Yıpranmış topraklarda piroklorun biriktiği karbonatitlerdeki niyobyum yatakları ekonomik açıdan önemlidir. 2006 yılındaki yıllık üretim neredeyse 60.000 tondu ve bunun% 90'ı Brezilya'da çıkarıldı. Son yıllarda üretim önemli ölçüde arttı. Brezilya ve Kanada, niyobyum içeren mineral konsantrelerinin ana üreticileridir. Büyük cevher yatakları ayrıca Nijerya, Demokratik Kongo Cumhuriyeti ve Rusya'da da bulunmaktadır.

Çıkarma ve sunum 

Niyobyum ve tantal her zaman birlikte meydana geldiğinden, niyobyum ve tantal cevherleri önce birlikte sindirilir ve daha sonra organik çözücülerde fraksiyonel kristalizasyon veya farklı çözünürlüklerle ayrılır. Bu tür ilk endüstriyel ayırma işlemi 1866'da Galissard de Marignac tarafından geliştirilmiştir.

Önce cevherler, 50–80 ° C'de konsantre sülfürik ve hidroflorik asit karışımına maruz bırakılır. Karmaşık florürler [NbF₇]^2- ve [TaF₇]^2-bu kolayca çözünür.

Bu florürlerin dipotasyum tuzları, sulu bir faza dönüştürülerek ve potasyum florür ilave edilerek oluşturulabilir. Yalnızca tantal florür suda az çözünür ve çökelir. Kolayca çözülebilen niyobyum florür böylece tantalumdan ayrılabilir. Ancak günümüzde metil izobutil keton ile ekstraksiyon yoluyla ayırma yaygındır. Üçüncü bir ayırma olasılığı, NbCl klorürlerinin fraksiyonel damıtılmasıdır.₅ ve TaCl₅. Bunlar cevher, kok ve klorun yüksek sıcaklıklarda reaksiyonu ile üretilebilir.

Niyobyum pentoksit ilk önce ayrıştırılmış niyobyum florürden oksijenle reaksiyona girerek üretilir. Bu, önce karbon ile niyobyum karbüre dönüştürülür ve daha sonra 2000 ° C'de vakumda niyobyum pentoksit ile metale indirgenir veya alüminotermik olarak doğrudan elde edilir. Çelik endüstrisi için niyobyumun çoğu bu şekilde üretilir ve bir demir-niyobyum alaşımı (% 60 niyobyum) elde etmek için demir oksit eklenir. İndirgeme için başlangıç ​​malzemesi olarak halojenürler kullanılırsa, bu indirgeme maddesi olarak sodyum ile yapılır.

özellikleri

Niyobyum, gri parlaklığa sahip sünek bir ağır metaldir. Oksidasyon durumları −3, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5 bilinmektedir. Periyodik tabloda niyobyumun üzerinde olan vanadyumda olduğu gibi, +5 seviyesi en tutarlı olanıdır. Niyobyumun kimyasal davranışı, periyodik tabloda niyobyumun hemen altında bulunan tantal ile hemen hemen aynıdır.

Pasif bir tabakanın (koruyucu tabaka) oluşması sonucunda niyobyum havaya karşı oldukça dayanıklıdır. Bu nedenle asitlerin çoğu oda sıcaklığında ona saldırmaz. Yalnızca hidroflorik asit, özellikle nitrik asit ve sıcak, konsantre sülfürik asit ile karıştırıldığında metalik niyobyumu hızla aşındırır. Niyobyum, pasif tabakayı çözdükleri için sıcak alkalilerde de kararsızdır. 200 ° C'nin üzerindeki sıcaklıklarda oksijen varlığında okside olmaya başlar. Niyobyumun kaynak işlemi, havadaki kararsızlığı nedeniyle koruyucu bir gaz atmosferinde gerçekleştirilmelidir.

Niyobyuma tungsten ve molibden ilavesi ısı direncini artırırken alüminyum da gücünü artırır.

Altında süper iletken olduğu 9,25 K niyobyumun yüksek geçiş sıcaklığı ve gazları kolayca emme yeteneği dikkat çekicidir. Bir gram niyobyum, daha önce vakum tüp teknolojisinde kullanılan 100 cm³ hidrojeni oda sıcaklığında emebilir.

Kullanım 

Niyobyum, paslanmaz çelikler, özel paslanmaz çelikler (örneğin hidroklorik asit üretimi için borular) ve demir içermeyen alaşımlar için bir alaşım katkı maddesi olarak kullanılır, çünkü niyobyum alaşımlı malzemeler artan mekanik mukavemet ile karakterize edilir. Kütle olarak yüzde 0,01 ila 0,1'lik konsantrasyonlarda bile niyobyum, termomekanik haddeleme ile birlikte çeliğin mukavemetini ve tokluğunu önemli ölçüde artırabilir. Niyobyumun bir alaşım elementi olarak kullanılması için ilk girişimler (tungstenin değiştirilmesi) ABD'de 1925'te gerçekleşti. Bu şekilde rafine edilmiş çelikler genellikle boru hattı yapımında kullanılır. Güçlü bir karbür oluşturucu olarak, karbonu bağlamak için kaynak sarf malzemelerine niyobyum da eklenir.

Diğer kullanımlar:

• Termal nötronlar için düşük yakalama kesiti nedeniyle nükleer teknolojide uygulama.
• Paslanmaz çelikler, özel paslanmaz çelikler ve nikel bazlı alaşımlar için kaynak dolgu maddesi olarak niyobyumla stabilize edilmiş kaynak elektrotlarının üretimi.
• Mavimsi rengi nedeniyle takı ve takı yapımında kullanılır.
• Niyobyum içeren madeni paralar (bimetal madeni paralar) söz konusu olduğunda, niyobyum çekirdeğin rengi fiziksel süreçlere bağlı olarak büyük ölçüde değişebilir (örneğin, Avusturya'dan 25 euro madeni para).

• Metalurji endüstrisinde süper alaşımların (nikel, kobalt ve demir bazlı alaşımlar) üretiminde önemli miktarlarda ferroniyobyum ve nikel niyobyum olarak kullanılmaktadır. Sabit ve uçan gaz türbinleri için statik parçalar, roket parçaları ve fırın yapımı için ısıya dayanıklı bileşenler buradan üretilir.
• Niyobyum elektrolitik kapasitörlerde anot malzemesi olarak kullanılır. Bir niyobyum oksit, niyobyum (V) oksit, yüksek bir dielektrik dayanıma sahiptir. Niyobyum anodun yüzeyine sözde şekillendirme işleminde uygulanır ve bu kapasitörde bir dielektrik görevi görür. Niyobyum elektrolitik kapasitörler, daha popüler olan tantal elektrolitik kapasitörlerle rekabet eder.
• Halojen ampullerin cam ampulleri dışarıda z. B. niyobyum, tungsten filamentin termal radyasyonunun bir kısmı içeriye geri yansıtılır. Sonuç olarak, daha düşük enerji tüketimi ile daha yüksek bir çalışma sıcaklığı ve dolayısıyla daha fazla ışık verimliliği elde edilebilir.
• Katalizör olarak (örneğin hidroklorik asit üretiminde ve butadienden alkol üretiminde),
• Lazer teknolojisinde ve doğrusal olmayan optik sistemlerde tek kristal olarak kullanılan potasyum niyobat (potasyum, niyobyum ve oksijenin kimyasal bileşiği) olarak
• Yüksek basınçlı sodyum lambalar için elektrot malzemesi olarak kullanın
• Süperiletkenlik: 9,5 K'nin altındaki sıcaklıklarda, saf niyobyum bir tip II süper iletkendir.Niyobyum alaşımları (N, O, Sn, AlGe, Ge ile), tip II olan maddeler arasında üç saf element olan niobium, vanadium ve technetyum'a aittir. -Süper iletkenler: Bu alaşımların geçiş sıcaklıkları 18,05 K (niyobyum kalay, Nb₃Sn) ve 23,2 K (niyobyum germanyum, Nb₃Ge). Niyobyumdan yapılan süper iletken boşluklu rezonatörler, partikül hızlandırıcılarda kullanılır (Hamburg'daki DESY'de XFEL ve FLASH dahil). Yaklaşık 20 Tesla'ya kadar yüksek manyetik alanlar oluşturmak için, niyobyum-kalay ve niyobyum-titanyumdan yapılmış tellere sahip süper iletken mıknatıslar kullanılır. Örneğin, deneysel ITER füzyon reaktörü için 600 ton niyobyum-kalay ve 250 ton niyobyum-titanyum kullanılmıştır. LHC'nin süper iletken mıknatısları da niyobyum alaşımlarından yapılmıştır.

emniyet

Niyobyumun toksik olmadığı kabul edilmesine rağmen, metalik niyobyum tozu gözleri ve cildi tahriş eder. Niyobyum tozu son derece yanıcıdır.

Niyobyumun fizyolojik bir etki şekli bilinmemektedir.

Allgemein
İsim, sembol, atom numarası	Niyobyum, Nb, 41
dizi	Geçiş metalleri
Grup, dönem, blok	5, 5, d
Görünüş	gri metalik
CAS numarası	7440-03-1
Yer kabuğunun kütle kesri	19 sayfa / dakika'ya kadar
nükleer
atomik kütle	92,90638 u
Atom yarıçapı (hesaplanmış)	145 (164) pm
Kovalent yarıçapı	137 pm
elektron konfigürasyonu	[Kr] 4d4 5s1
1. iyonlaşma	652,1 kJ / mol
2. iyonlaşma	1380 kJ / mol
3. iyonlaşma	2416 kJ / mol
4. iyonlaşma	3700 kJ / mol
5. iyonlaşma	4877 kJ / mol
fiziksel olarak
Fiziksel durum	fest
kristal yapı	kübik gövde merkezli
yoğunluk	8,57 g / cm3 (20 ° C)
Mohs sertliği	6,0
manyetizma	paramanyetik ( = 2,3 10-4)
ergime noktası	2750 K (2477 ° C)
kaynama noktası	5017 K (4744 ° C)
Molar hacmi	10,83 · 10-6 m3/ mol
buharlaşma ısısı	690 kJ / mol
kaynaşma ısısı	26,8 kJ / mol
sesin hızı	3480 K'de 293,15 m / s
Elektriksel iletkenlik	6,58 · 106 A / (V · m)
ısı iletkenliği	54 W / (m K)
kimyasal
oksidasyon durumları	2, 5
Normal potansiyel	−1,1 V (Nb2+ + 2 e- → Nb)
elektronegatiflik	1,6 (Pauling ölçeği)
izotop
izotop NH t1/2 ZA ZE (MeV) ZP 91Nb {Syn.} 680 bir ε 1,253 91Zr 92Nb {Syn.} 3,47 · 107 a ε 2,006 92Zr β- 0,356 92Mo 93Nb 100 % kararlı 93metaNb {Syn.} 16,13 bir IT 0,031 93Nb 94Nb {Syn.} 20300 bir β- 2,045 94Mo 95Nb {Syn.} 34,975 g β- 0,926 95Mo
NMR özellikleri
Dönme γ içinde rad * T-1· s-1 Er(1H) fL at W = 4,7 T MHz cinsinden 93Nb 9/2 6,567 · 107 0,488 24,47
emniyet
GHS tehlikeli maddeler etiketleme Risk H ve P cümleleri H: 250 EUH: EUH oranı yok S: 222-231-422 Tehlikeli BilgilerToz hafif yanıcı (F) R ve S cümleleri R: 11 S: 43

Niyobyum fiyatları

Niyobyum fiyatı -> stratejik metal fiyatları