Niobium
Thông tin cơ bản
Niobium là một nguyên tố hóa học có ký hiệu Nb và số nguyên tử 41. Nó thuộc về các nguyên tố kim loại chuyển tiếp và nằm trong nhóm VB chu kỳ thứ năm của bảng tuần hoàn.
Tính chất vật lý
Xuất hiện:Niobiumlà một kim loại bạc-xám, bóng.
Mật độ: Mật độNiobium8,57 g/cm3, tương đối cao, mang lại cho nó một cảm giác nhất định về trọng lượng.
Điểm nóng chảy và điểm sôi: Nó có điểm nóng chảy cao khoảng 2477 ° C và điểm sôi khoảng 4744 ° C. Điểm nóng chảy cao cho phép niobi duy trì trạng thái rắn ngay cả trong môi trường nhiệt độ cao, thích hợp cho một số tình huống ứng dụng nhiệt độ cao.
Độ cứng:NiobiumĐộ cứng vừa phải, độ dẻo tốt, có thể được xử lý thành nhiều hình dạng khác nhau, chẳng hạn như vảy, sợi mịn, v.v.
Tính chất hóa học
Khả năng chống ăn mòn: Niobium có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Ở nhiệt độ phòng, nó trơ với nhiều hóa chất như không khí, nước và hầu hết các axit. Tuy nhiên, nó có thể phản ứng với một số chất oxy hóa mạnh và axit flohydric.
Trạng thái oxy hóa: Các trạng thái oxy hóa phổ biến của niobi là+5,+4 và+3, trong đó+5 là trạng thái oxy hóa ổn định nhất. Trong số các hợp chất, niobi oxit (V) (Nb₂ O₂) là một dạng hợp chất phổ biến hơn.
Sự tồn tại trong thiên nhiên
Niobium được tìm thấy chủ yếu trong các khoáng vật như niobitan. Trong các khoáng chất này, niobi và tantali thường cùng tồn tại vì tính chất hóa học của chúng.NiobiumTantali rất giống nhau và dễ dàng đồng kết tinh trong quá trình hình thành khoáng chất.
Sản xuất và tinh chế
Việc sản xuất niobi thường bắt đầu với niobi tantalit. Đầu tiên, nó phải trải qua một quá trình chế biến khoáng sản phức tạp để làm giàu niobi và tantali trong quặng. Các phương pháp hóa học sau đó được sử dụng, chẳng hạn như hòa tan quặng với axit flohydric và một loạt các bước như chiết xuất dung môi, kết tủa, khử, v.v., để chiết xuất niobi kim loại.
Sử dụng
Ngành công nghiệp thép: Niobium là một nguyên tố vi hợp kim quan trọng. Thêm một lượng nhỏ niobi (thường dưới 0,1%) vào thép có thể cải thiện đáng kể sức mạnh, độ dẻo dai và khả năng chống ăn mòn của thép. Ví dụ, trong thép hợp kim cường độ cao được sử dụng trong xây dựng, niobi có thể tinh chỉnh các hạt, cho phép thép có tính chất cơ học tốt hơn và khả năng chịu được áp lực và căng thẳng lớn hơn.
Vật liệu siêu dẫn: Một số hợp chất niobi có đặc tính siêu dẫn. Ví dụ, hợp kim Niobium Titanium (Nb-Ti) là một trong những vật liệu siêu dẫn đầu tiên được sử dụng rộng rãi. Những vật liệu siêu dẫn này có thể đạt được độ dẫn điện trở bằng không ở nhiệt độ thấp và có các ứng dụng quan trọng trong các lĩnh vực công nghệ cao như thiết bị chụp cộng hưởng từ (MRI) và máy gia tốc hạt.
Hàng không vũ trụ: Do điểm nóng chảy cao, mật độ thấp và độ bền nhiệt độ cao tốt, niobi được sử dụng để sản xuất các bộ phận và vật liệu cấu trúc nhiệt độ cao cho động cơ hàng không vũ trụ. Ví dụ, hợp kim niobi có thể được sử dụng để sản xuất lưỡi tua bin cho động cơ phản lực, có thể hoạt động ổn định trong môi trường khắc nghiệt nhiệt độ cao và áp suất cao.
Niobium là một nguyên tố hóa học có ký hiệu Nb và số nguyên tử 41. Nó thuộc về các nguyên tố kim loại chuyển tiếp và nằm trong nhóm VB chu kỳ thứ năm của bảng tuần hoàn.
Tính chất vật lý
Xuất hiện:Niobiumlà một kim loại bạc-xám, bóng.
Mật độ: Mật độNiobium8,57 g/cm3, tương đối cao, mang lại cho nó một cảm giác nhất định về trọng lượng.
Điểm nóng chảy và điểm sôi: Nó có điểm nóng chảy cao khoảng 2477 ° C và điểm sôi khoảng 4744 ° C. Điểm nóng chảy cao cho phép niobi duy trì trạng thái rắn ngay cả trong môi trường nhiệt độ cao, thích hợp cho một số tình huống ứng dụng nhiệt độ cao.
Độ cứng:NiobiumĐộ cứng vừa phải, độ dẻo tốt, có thể được xử lý thành nhiều hình dạng khác nhau, chẳng hạn như vảy, sợi mịn, v.v.
Tính chất hóa học
Khả năng chống ăn mòn: Niobium có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Ở nhiệt độ phòng, nó trơ với nhiều hóa chất như không khí, nước và hầu hết các axit. Tuy nhiên, nó có thể phản ứng với một số chất oxy hóa mạnh và axit flohydric.
Trạng thái oxy hóa: Các trạng thái oxy hóa phổ biến của niobi là+5,+4 và+3, trong đó+5 là trạng thái oxy hóa ổn định nhất. Trong số các hợp chất, niobi oxit (V) (Nb₂ O₂) là một dạng hợp chất phổ biến hơn.
Sự tồn tại trong thiên nhiên
Niobium được tìm thấy chủ yếu trong các khoáng vật như niobitan. Trong các khoáng chất này, niobi và tantali thường cùng tồn tại vì tính chất hóa học của chúng.NiobiumTantali rất giống nhau và dễ dàng đồng kết tinh trong quá trình hình thành khoáng chất.
Sản xuất và tinh chế
Việc sản xuất niobi thường bắt đầu với niobi tantalit. Đầu tiên, nó phải trải qua một quá trình chế biến khoáng sản phức tạp để làm giàu niobi và tantali trong quặng. Các phương pháp hóa học sau đó được sử dụng, chẳng hạn như hòa tan quặng với axit flohydric và một loạt các bước như chiết xuất dung môi, kết tủa, khử, v.v., để chiết xuất niobi kim loại.
Sử dụng
Ngành công nghiệp thép: Niobium là một nguyên tố vi hợp kim quan trọng. Thêm một lượng nhỏ niobi (thường dưới 0,1%) vào thép có thể cải thiện đáng kể sức mạnh, độ dẻo dai và khả năng chống ăn mòn của thép. Ví dụ, trong thép hợp kim cường độ cao được sử dụng trong xây dựng, niobi có thể tinh chỉnh các hạt, cho phép thép có tính chất cơ học tốt hơn và khả năng chịu được áp lực và căng thẳng lớn hơn.
Vật liệu siêu dẫn: Một số hợp chất niobi có đặc tính siêu dẫn. Ví dụ, hợp kim Niobium Titanium (Nb-Ti) là một trong những vật liệu siêu dẫn đầu tiên được sử dụng rộng rãi. Những vật liệu siêu dẫn này có thể đạt được độ dẫn điện trở bằng không ở nhiệt độ thấp và có các ứng dụng quan trọng trong các lĩnh vực công nghệ cao như thiết bị chụp cộng hưởng từ (MRI) và máy gia tốc hạt.
Hàng không vũ trụ: Do điểm nóng chảy cao, mật độ thấp và độ bền nhiệt độ cao tốt, niobi được sử dụng để sản xuất các bộ phận và vật liệu cấu trúc nhiệt độ cao cho động cơ hàng không vũ trụ. Ví dụ, hợp kim niobi có thể được sử dụng để sản xuất lưỡi tua bin cho động cơ phản lực, có thể hoạt động ổn định trong môi trường khắc nghiệt nhiệt độ cao và áp suất cao.
