دانشچی پورتال جامع تحقیق و مقاله، مطالب علمی و هنری ، وبگردی و…
همه چیز درباره عنصر نیوبیوم (Nb)
نیوبیوم، (به انگلیسی : Niobium) با علامت اختصاری Nb و عدد اتمی ۴۱، عنصری از جدول تناوبی در دسته فلزات واسطه است که در ادامه بیشتر با آن آشنا می شوید. با دانشچی همراه باشید.
نیوبیوم یک فلز خاکستری و نرم بوده که هادی جریان الکتریسیته می‌باشد و در آلیاژها استفاده می‌شود. برجسته‌ترین آلیاژهای آن برای ساختن فلزات استیل مخصوص و لوله‌ها و اتصالات جوش خورده محکم استفاده می‌شود. نیوبیوم در معادن Clumbite کشف شد ( که امروزه Niobite نامیده می‌شود ) و به نام همین معدن ، نیوبیوم نام گزفت.
شناسنامه نیوبیوم
عدد اتمی: ۴۱
جرم اتمی استاندارد: ۹۲.۹۰۶۳۸ g•mol−۱
الکترون به لایه: ۲, ۸, ۱۸, ۱۲, ۱
حالت : جامد
چگالی (نزدیک به دمای اتاق): ۸.۵۷ g•cm−۳
نقطه ذوب: ۲۷۵۰ K، ۲۴۷۷ °C، ۴۴۹۱ °F
نقطه جوش: ۵۰۱۷ K، ۴۷۴۴ °C، ۸۵۷۱ °F
گرمای هم‌جوشی: ۳۰ kJ•mol−۱
گرمای تبخیر: ۶۸۹.۹ kJ•mol−۱
ظرفیت گرمایی: ۲۴.۶۰ J•mol−۱•K−۱
تاریخچه نیوبیوم
نیوبیوم ( که در افسانه‌های یونان از کلمه نیوبه که دختر تانتالاس بوده‌است گرفته شده‌است ) در سال ۱۸۰۱ توسط شخصی به نام ” Charles Hatchett” کشف شد. Hatchet دریافت که نیوبیوم را در معدن کلومبیت که در دهه ۱۷۵۰ توسط “John Winthrop” که یکی از فرماندهان Connecticut بود، به انگلستان فرستاده شد، کشف کرد.
در آن زمان سردرگمی زیادی در خصوص تغییرات بسیار شبیه به هم در خصوص نیوبیوم و تانتالیوم وجود داشت که تا سال ۱۸۴۶ که “Charles Margnac” و “Heinrich Rose” این عنصر را مجدداً کشف کردند، حل نشده باقی ماند. در سال ۱۸۶۴ شخصی به نام “Christian Blomstrand” اولین کسی بود که فلز آن را آماده ساخت.
وی این عمل را با کم کردن کلرید نیوبیوم با حرارت دادن آن در هوای هیدروژنی انجام داد. کلومبیوم نامی بود که Harchet به این عنصر داده بود، اما انجمن International Union of Pure and Applied Chemistry بطور رسمی نام نیوبیوم را در سال ۱۹۵۰ بعد از حدوداً صد سال مباحثه برای این عنصر برگزید.
بسیاری از انجمن های شیمی و سازمان‌های دولتی نام رسمی انجمن IUPAC را برای این عنصر بکار بردند، در حالی که بسیاری از فلز شناسان و بیشتر تولیدکنندگان اقتصادی امریکایی هنوز این فلز را با نام اصلی Columbium می‌نامند.
ویژگی های نیوبیوم
فلز نیوبیوم در فشار جو بالاترین دمای بحرانی را در عناصر ابر هادی دارد. همچنین یکی از سه عنصر ابر هادی از نوع دوم می‌باشد. ( دو عنصر دیگر عبارتند از وانادیوم و تکنتیوم ) این بدان معناست که این عنصر در زمانی که در معرض مغناطیس قوی قرار بگیرد، همچنان ابرهادی باقی می‌ماند. آلیاژهای نیوبیم- تیتانیم و نیوبیم-قلع برای کابل های مغناطیسی ابرهادی که حالت مغناطیسی بالایی را تولید می‌کنند، کاربرد دارند.
به همین دلایل نیوبیوم یکی از مهمترین عناصر در جهان امروز است.
کاربردهای نیوبیوم
- یکی از مواد مورد استفاده نیوبیوم ، در فلزات ضد زنگ بوده و به‌عنوان آلیاژ فلزات غیر آهنی بکار می‌رود. این آلیاژها بسیار قوی بوده ، معمولا برای ساخت خطوط لوله به کار می‌روند.
- این فلز مقطع عرضی کمی در برابر نوترون های گرمایی داشته ، بنابریان در صنایع هسته‌ای کاربرد دارد.
- این فلز همچنین برای جوشکاری طاق ها و میله‌های ضد زنگ نیز کاربرد دارد.
- بدلیل رنگ آبی آن به‌عنوان آلیاژ در صنعت طلا و جواهر کاربرد دارد.
- مقدار قابل توجهی از این فلز به‌صورت خالص در نیکل و کبالت و آهن برای ساخت آلیاژهای سنگین که در در اجزای موتورهای جت ، موشک ها و دیگر تجهیزاتی که مقاومت بالا در مقابل گرما باید داشته باشند، بکار می‌رود. مثلاً سیستم های پیشرفته ساختار فضایی نظیر آنچه که در برنامه نجومی Gemini بکار می‌رود، از این فلز استفاده می‌کنند.
- همچنین نیوبیوم به عنوان یک جایگزین برای باطری‌ها و خازن‌ها بکار می‌رود.
- نیوبیوم در دماهای پایین و برودتی به‌عنوان یک ابر رسانا عمل می‌کند. در فشار جو بالاترین دمای بحرانی را در عناصر ابر هادی دارد. همچنین یکی از سه عنصر ابر هادی از نوع دوم می‌باشد. ( دو عنصر دیگر عبارتند از وانادیوم و تکنتیوم ) این بدان معناست که این عنصر در زمانی که در معرض مغناطیس قوی قرار بگیرد، همچنان ابرهادی باقی می‌ماند. آلیاژهای Niobium-tin و Niobium-titanium برای کابلهای مغناطیسی ابرهادی که حالت مغناطیسی بالایی را تولید می‌کنند، کاربرد دارند.
ایزوتوپ‌های نیوبیوم
نیوبیوم تنها یک ایزوتوپ ترکیبی پایدار دارد(۹۳-Nb). پایدارترین ایزوتوپ رادیو اکتیوی آن ۹۲-Nb می‌باشد که عمر تجزیه آن ۳۴٫۷ میلیون سال است. ۹۴-Nb نیم عمر ۲۰۳۰۰ سال و ۹۱-Nb نیمه عمر ۶۸۰ سال. همچنین یک ایزوتوپ حالت متا در ۰٫۰۳۱ ولت الکترون وجود دارد که عمر تجزیه آن ۱۶٫۳ سال می‌باشد.
۲۳ ایزوتوپ رادیواکتیوی دیگر نیز شناسایی شده‌اند که عمر تجزیه‌پذیری اکثر آنها کمتر از ۲ ساعت می‌باشد. حالت تجزیه اولیه قبل از ایزوتوپ پایدار ۹۳-Nb تسخیر الکترونی است و حالت اولیه بعد از حذف بتا با حذف نیوترون در حالت اولیه از دو حالت زوال و تجزیه ۱۰۴-Nb و۱۰۹ و۱۱۰ اتفاق می‌افتد.
پیشنهادی: ایزوتوپ ها را بیشتر بشناسید!هشدارها
نیوبیوم شامل ترکیباتی است که اکثر مردم با آنها تماسی ندارند، ولی آنها بسیار سمی بوده و باید با احتیاط از آنها استفاده شود. غبار فلز نیوبیوم برای پوست و چشم خطرناک بوده و قابل اشتعال است. نیوبیوم هیچ نقش بیولوژیکی ندارد.
عنصر نیوبیوم _ دانشچی
