نيوبيوم

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث
موليبدنومنيوبيومزركونيوم
V

Nb

Ta
Element 1: هيدروجين (H), لا فلز
Element 2: هيليوم (He), غاز نبيل
Element 3: ليثيوم (Li), فلز قلوي
Element 4: بيريليوم (Be), فلز قلوي ترابي
Element 5: بورون (B), شبه فلز
Element 6: كربون (C), لا فلز
Element 7: نيتروجين (N), لا فلز
Element 8: أكسجين (O), لا فلز
Element 9: فلور (F), هالوجين
Element 10: نيون (Ne), غاز نبيل
Element 11: صوديوم (Na), فلز قلوي
Element 12: مغنسيوم (Mg), فلز قلوي ترابي
Element 13: ألومنيوم (Al), فلز ضعيف
Element 14: سليكون (Si), شبه فلز
Element 15: فسفور (P), لا فلز
Element 16: كبريت (S), لا فلز
Element 17: كلور (Cl), هالوجين
Element 18: أرغون (Ar), غاز نبيل
Element 19: بوتاسيوم (K), فلز قلوي
Element 20: كالسيوم (Ca), فلز قلوي ترابي
Element 21: سكانديوم (Sc), فلز انتقالي
Element 22: تيتانيوم (Ti), فلز انتقالي
Element 23: فاناديوم (V), فلز انتقالي
Element 24: كروم (Cr), فلز انتقالي
Element 25: منغنيز (Mn), فلز انتقالي
Element 26: حديد (Fe), فلز انتقالي
Element 27: كوبالت (Co), فلز انتقالي
Element 28: نيكل (Ni), فلز انتقالي
Element 29: نحاس (Cu), فلز انتقالي
Element 30: زنك (Zn), فلز انتقالي
Element 31: غاليوم (Ga), فلز ضعيف
Element 32: جرمانيوم (Ge), شبه فلز
Element 33: زرنيخ (As), شبه فلز
Element 34: سيلينيوم (Se), لا فلز
Element 35: بروم (Br), هالوجين
Element 36: كريبتون (Kr), غاز نبيل
Element 37: روبيديوم (Rb), فلز قلوي
Element 38: سترونشيوم (Sr), فلز قلوي ترابي
Element 39: إتريوم (Y), فلز انتقالي
Element 40: زركونيوم (Zr), فلز انتقالي
Element 41: نيوبيوم (Nb), فلز انتقالي
Element 42: موليبدنوم (Mo), فلز انتقالي
Element 43: تكنيشيوم (Tc), فلز انتقالي
Element 44: روثينيوم (Ru), فلز انتقالي
Element 45: روديوم (Rh), فلز انتقالي
Element 46: بالاديوم (Pd), فلز انتقالي
Element 47: فضة (Ag), فلز انتقالي
Element 48: كادميوم (Cd), فلز انتقالي
Element 49: إنديوم (In), فلز ضعيف
Element 50: قصدير (Sn), فلز ضعيف
Element 51: إثمد (Sb), شبه فلز
Element 52: تيلوريوم (Te), شبه فلز
Element 53: يود (I), هالوجين
Element 54: زينون (Xe), غاز نبيل
Element 55: سيزيوم (Cs), فلز قلوي
Element 56: باريوم (Ba), فلز قلوي ترابي
Element 57: لانثانوم (La), لانثانيدات
Element 58: سيريوم (Ce), لانثانيدات
Element 59: براسوديميوم (Pr), لانثانيدات
Element 60: نيوديميوم (Nd), لانثانيدات
Element 61: بروميثيوم (Pm), لانثانيدات
Element 62: ساماريوم (Sm), لانثانيدات
Element 63: يوروبيوم (Eu), لانثانيدات
Element 64: غادولينيوم (Gd), لانثانيدات
Element 65: تربيوم (Tb), لانثانيدات
Element 66: ديسبروسيوم (Dy), لانثانيدات
Element 67: هولميوم (Ho), لانثانيدات
Element 68: إربيوم (Er), لانثانيدات
Element 69: ثوليوم (Tm), لانثانيدات
Element 70: إتيربيوم (Yb), لانثانيدات
Element 71: لوتيشيوم (Lu), لانثانيدات
Element 72: هافنيوم (Hf), فلز انتقالي
Element 73: تانتالوم (Ta), فلز انتقالي
Element 74: تنجستن (W), فلز انتقالي
Element 75: رينيوم (Re), فلز انتقالي
Element 76: أوزميوم (Os), فلز انتقالي
Element 77: إريديوم (Ir), فلز انتقالي
Element 78: بلاتين (Pt), فلز انتقالي
Element 79: ذهب (Au), فلز انتقالي
Element 80: زئبق (Hg), فلز انتقالي
Element 81: ثاليوم (Tl), فلز ضعيف
Element 82: رصاص (Pb), فلز ضعيف
Element 83: بزموت (Bi), فلز ضعيف
Element 84: بولونيوم (Po), شبه فلز
Element 85: أستاتين (At), هالوجين
Element 86: رادون (Rn), غاز نبيل
Element 87: فرانسيوم (Fr), فلز قلوي
Element 88: راديوم (Ra), فلز قلوي ترابي
Element 89: أكتينيوم (Ac), أكتينيدات
Element 90: ثوريوم (Th), أكتينيدات
Element 91: بروتكتينيوم (Pa), أكتينيدات
Element 92: يورانيوم (U), أكتينيدات
Element 93: نبتونيوم (Np), أكتينيدات
Element 94: بلوتونيوم (Pu), أكتينيدات
Element 95: أمريسيوم (Am), أكتينيدات
Element 96: كوريوم (Cm), أكتينيدات
Element 97: بركيليوم (Bk), أكتينيدات
Element 98: كاليفورنيوم (Cf), أكتينيدات
Element 99: أينشتاينيوم (Es), أكتينيدات
Element 100: فرميوم (Fm), أكتينيدات
Element 101: مندليفيوم (Md), أكتينيدات
Element 102: نوبليوم (No), أكتينيدات
Element 103: لورنسيوم (Lr), أكتينيدات
Element 104: رذرفورديوم (Rf), فلز انتقالي
Element 105: دوبنيوم (Db), فلز انتقالي
Element 106: سيبورغيوم (Sg), فلز انتقالي
Element 107: بوريوم (Bh), فلز انتقالي
Element 108: هاسيوم (Hs), فلز انتقالي
Element 109: مايتنريوم (Mt), فلز انتقالي
Element 110: دارمشتاتيوم (Ds), فلز انتقالي
Element 111: رونتجينيوم (Rg), فلز انتقالي
Element 112: كوبرنيسيوم (Cn), فلز انتقالي
Element 113: أنون تريوم (Uut)
Element 114: فليروفيوم (Uuq)
Element 115: أنون بينتيوم (Uup)
Element 116: أنون هيكسيوم (Uuh)
Element 117: أنون سيبتيوم (Uus)
Element 118: أنون أوكتيوم (Uuo)
41Nb
المظهر
رمادي فلزي
A lump of gray shining crystals with hexagonal facetting
الخصائص العامة
الاسم، العدد، الرمز نيوبيوم، 41، Nb
تصنيف العنصر فلز انتقالي
المجموعة، الدورة، المستوى الفرعي 5، 5، d
الكتلة الذرية 92.90638غ·مول−1
توزيع إلكتروني Kr]; 4d4 5s1]
توزيع الإلكترونات لكل غلاف تكافؤ 2, 8, 18, 12, 1 (صورة)
الخصائص الفيزيائية
الطور صلب
الكثافة (عند درجة حرارة الغرفة) 8.57 غ·سم−3
نقطة الانصهار 2750 ك، 2477 °س، 4491 °ف
نقطة الغليان 5017 ك، 4744 °س، 8571 °ف
حرارة الانصهار 30 كيلوجول·مول−1
حرارة التبخر 689.9 كيلوجول·مول−1
السعة الحرارية (25 °س) 24.60 جول·مول−1·كلفن−1
ضغط البخار
ض (باسكال) 1 10 100 1 كيلو 10 كيلو 100 كيلو
عند د.ح. (كلفن) 2942 3207 3524 3910 4393 5013
الخصائص الذرية
أرقام الأكسدة 5, 4, 3, 2, -1
(أكاسيده حمضية ضعيفة)
الكهرسلبية 1.6 (مقياس باولنغ)
طاقات التأين الأول: 652.1 كيلوجول·مول−1
الثاني: 1380 كيلوجول·مول−1
الثالث: 2416 كيلوجول·مول−1
نصف قطر ذري 146 بيكومتر
نصف قطر تساهمي 6±164 بيكومتر
خصائص أخرى
البنية البلورية مكعب مركزي الجسم
المغناطيسية مغناطيسية مسايرة
مقاومة كهربائية 152 نانوأوم·متر (0 °س)
الناقلية الحرارية 53.7 واط·متر−1·كلفن−1 (300 كلفن)
التمدد الحراري 7.3 ميكرومتر/(م·كلفن)
سرعة الصوت (سلك رفيع) 3480 متر/ثانية (20 °س)
معامل يونغ 105 غيغاباسكال
معامل القص 38 غيغاباسكال
معامل الحجم 170 غيغاباسكال
نسبة بواسون 0.40
صلادة موس 6.0
صلادة فيكرز 1320 ميغاباسكال
صلادة برينل 736 ميغاباسكال
رقم الكاس 7440-03-1
النظائر الأكثر ثباتاً
المقالة الرئيسية: نظائر النيوبيوم
النظائر توافر طبيعي عمر النصف نمط الاضمحلال طاقة الاضمحلال (ميغا إلكترون فولت) ناتج الاضمحلال
91Nb مصطنع 6.8×102 سنة ε - 91Zr
91mNb مصطنع 60.86 يوم ا.ت 0.104 ت.د 91Nb
92Nb مصطنع 10.15 يوم ε - 92Zr
γ 0.934 -
92Nb مصطنع 3.47×107 سنة ε - 92Zr
γ 0.561، 0.934 -
93Nb 100% 93Nb هو نظير مستقر وله 52 نيوترون
93mNb مصطنع 16.13 سنة ا.ت 0.031 ت.د 93Nb
94Nb مصطنع 2.03×104 سنة β 0.471 94Mo
γ 0.702، 0.871 -
95Nb مصطنع 34.991 يوم β 0.159 95Mo
γ 0.765 -
95mNb مصطنع 3.61 يوم ا.ت 0.235 95Nb
ع · ن · ت


النيوبيوم عنصر كيميائي له الرمز Nb والعدد الذري 41 في الجدول الدوري. له اسم آخر قديم وهو كولومبيوم والذي يستعمل إلى حد ما في أمريكا الشمالية. النيوبيوم فلز طري ونادر، ذو لون رمادي.

النيوبيوم[عدل]

تاريخيا[عدل]

Oval black and white painting of a man with a prominent shirt collar and necktie
Charles Hatchett was the discoverer of columbium.
Black and white image of a marmor sculpture of a bowing woman with a child nestlig in her lap
Picture of a Hellenistic sculpture representing Niobe by Giorgio Sommer

النيوبيوم أو كولومبيوم هو عنصر كيميائي رقمه الذري 41وجدت النيوبيوم في المعادن، والعنصر الرئيسي للنيوبيوم الكولومبيت، أصل الاسم مشتق من الأساطير اليونانية معناها بنت الملك تانتالوس. الخصائص الفيزيائية والكيميائية لنيوبيوم مشابهة لعنصر التنتالوم فمن الصعب التمييز بينهما، وذكر الكيميائي الإنجليزي تشارلز عنصرا جديدا على غرار التنتالوم 1801,وأطلق عليه اسم كولومبيوم في 1809،كما استنتج هذا الأخير والكيمائي الإنجليزي وليام هايد ولاستون بان التنتالوم والكلومبيوم متطابقان، كما حدد الكيميائي الألماني هاينريش روز, 1864و1865سلسلة من الاكتشافات العلمية اوضح ان النيوبيوم والكولومبيم كانت نفس العنصر (التي تتميز عن التنتالوم)،اعتمد رسميا اسم عنصر النيوبيوم في عام 1949. لم يكن حتى أوائل القرن ال20 الذي استخدم لأول مرة النيوبيوم تجاريا فالبرازيل هي أكبر منتج للنيوبيوم والفورونيوبيوم (وهي سبيكة من النيوبيوم والحديد)،ويستخدم في سبائك النيوبيوم أكبر جزء من الفولاذ الخاص مثل تلك المستخدمة في خطوط أنابيب الغاز ،كما يوجد سبائك تحتوي فقط على 0.1%كحد أقصى من النيوبيوم ،فوجود نسبة صغيرة من النيوبيوم يحسن قوة الصلابة، والدليل على ذلك هو استقرار درجة حرارة سبائك النيوبيوم المستخدمة في محركات الطائرات النفاثة والصواريخ، يستخدم النيوبيوم في مختلف المواد فائقة التوصيل، وتستخدم على نطاق واسع هذه السبائك في المغناطيس فائق التوصيل من الماسحات الضوئية بالتصوير بالرنين المغناطيسي كما يستخدم النيوبيوم في التلحيم والصناعات النووية والإلكترونيات والبصريات والمجوهرات. تم اكتشاف النيوبيوم من قبل الصيدلي تشارلز هاترز الإنجليزي 1801.[1] وقال انه وجدا عنصرا جديدا في العينة المعدنية التي كانت قد أرسلت إلى انكليترا من ولاية ماساشوسيتش, الوليات المتحدة في 1734 من قبل جون وينثروب، ,[2] وأطلق عليها اسم كولومبيت المعدنية وكولومبيم عنصر جديد على كولومبيا، اسم بلد أمريكا وكان اكتشف Hatchettكولومبيم مزيج من العنصر الجديد مع التنتالوم. وبعد ذلك كان هناك ارتباك كبير [3] حول الفرق بين كولومبيوم (النيوبيوم)والتنتالوم، في 1809 قام الكميائي الأنجليزي وليام هايد ولاستون بمقارنة أكاسيد كولومبيت- كولومبيم فوجد الفرق في الكثافة متطابقا ,وبالتالي احتفظ باسم التنتالوم[3] وهذا الاستنتاج كان متنازع عليه في 1846 من قبل روز الكميائي الألماني هاينريش، الذي جادل بان هناك اثنين من العناصر المختلفة في العينة وهي النيوبيوم (من نيوب) وبولوبيوم ,فالعناصر الجديدة TantalusوpelopiumوPelops كانت في الواقع مطابقة لنيوبيوم أو خليط من النيوبيوم والتنتالوم. وقد ظهر بشكل لا لبس فيه الخلاف بين التنتالوم والنيوبيوم في 1864 من قبل المسيحيين ويلهام بلومستراند، وهنري اتيان سانت كلير ديفيل، فضلا عن لويس تروست ياء ,الذي حدد صيغ لبعض المركبات عام 1865[4][5]، وأخيرا من قبل الصيدلي السويسري جان تشارلز دي عام 1866الذي أثبت أن كل ذلك لم يكن سوى اثنين من العناصر ,تابع مقالات عن ilmenium التي ظهرت 1871.[6] كان أول من اعد هذا المعدن عام1864, هو العالم كان دي عندما قام بتسخين كلوريد النيوبيوم في جو من الهيدروجين ، وأستخدم النيوبيوم على نطاق واسع عام 1866ولكن حتى أوائل القرن ال20 تم استخدامه تجاريا في خيوط مصباح وهاج، هذا الاستخدام وسرعان ما أصبح بالي من خلال استبدال النوبيوم بالتنجستين التي لديها أعلى نقطة ذوبان ,وبالتالي من الأفضل استخدامها في المصابيح المتوهجة، فاكتشاف النيوبيوم بانه يحسن قوة الصلابة تم في1920وهذا الاستخدام ما زال سائدا، فالعمال في مختبرات بيل اكتشفت ان النيوبيوم والقصدير لايزال يحمل الموصلية الفائقة في عملية التيارات الكهربائية القوية والمجالات المغناطيسية، وهذا يجعلها من المواد الأولى لدعم التيارات العالية واللازمة لحقول مغناطيسية عالية التخصص وكذلك للآلات التي تعمل بالطاقة الكهربائية، من شان هذا الاكتشاف يسمح - بعد عقدين من الزمن – إنتاج كابلات كهربائية قوية لآلات الدوارة ,مسرعات الجسيمات ,أو للكشف عن الجسيمات

تسمية العنصر[عدل]

وكان كولومبيوم(رمز البنك التجاري [7]) الاسم الذي يطلق في الأصل لهذا العنصر من hAtchett، وهذا الاسم لا زال قيد الاستخدام في المجلات الرقمية (الورقة الأخيرة الذي نشرتها الجمعية الأمريكية باسم كولومبيوم في تاريخ 1953) [8] ,في حين وقد استخدم النيوبيوم في أوروبا فلإنهاء هذا الاختلاط كان اختيار اسم عنصر النيوبيوم 41في المؤتمر15لاتحاد الكيمياء في أمسترادم عام 1949,.[9] وبعد 100 سنة من الجدل اعتمد هذا ا لاسم رسميا من قبل الإتحاد الدولي للكيمياء التطبيقية (IUPAC)، فعلى الرغم من الأسبقية الزمنية للكولومبيوم..[10] فاسم هذا الأخير لا زال يستخدم في بعض الأحيان في الصناعة في الوليات المتحدة وهذا كان حلا وسطا ,تقبله التنغستن بدلا من ولفرام وذلك احتراما لاستخدامه من طرف أمريكا الشمالية ,وعلى الرغم من العديد من الجمعيات الرائدة الكيميائية والمنظمات الحكومية والعديد من كبار علماء المعادن ومجتمعات المعادن والمسح الجيولوجي بالوليات المتحدة لا تزال تشير إلى هذا المعدن هو أصل لاسم النيوبيوم [11][12] .

الخصائص[عدل]

الفيزيائية[عدل]

Z Element No. of electrons/shell
23 vanadium 2, 8, 11, 2
41 niobium 2, 8, 18, 12, 1
73 tantalum 2, 8, 18, 32, 11, 2
105 dubnium 2, 8, 18, 32, 32, 11, 2

النيوبيوم هو لامع ,رمادي فهو موجود في المجموعة 5 من الجدول الدوري (انظر الجدول)انظر الجدول, على الرغم من فقده للإلكترونات يكون قليلا مقارنة مع باقي الأعضاء (ويمكن ملاحظة هذا في منطقة النيوبيوم 41,الروتنيوم44 ,الروديوم45, والبلاديوم46). النيوبيوم يصبح موصل جيد للكهرباء في درجة حرارة منخفضة ,وأنه يحتوي على أعلى درجة للحرارة الحرجة من الموصلات الفائقة التوصيل 9.2 K بلإضافة إلى ذلك هو واحد من ثلاث العناصر فائقة التوصيل من النوع الثاني وهما الفانديوم وتكنيتيوم, فخصائص التوصيل الفائقة تعتمد على نقاء معدن النيوبيوم.[13] ,كما أنه قابل لسحب, وتقل نسبة هذه العملية بازدياد نسبة الشوائب هذا المعدن له التقاط منخفض للمقطع العرضي للالنيوترونات الحرارية[14] وبالتالي فهو يستخدم في الصناعات النووية.[15]

الكيميائية[عدل]

المعدن يأخذ لون أزرق عند تعرضه للهواء في درجة حرارة الغرفة لفترات طويلة.[16] كما لديه نقطة انصهار عالية (2468درجة مئوية) كما له كثافة منخفضة مقارنة بالمعادن الحرارية الأخرى، علاوة على ذلك له مقاومة عالية ضد التآكل وأشكال طبقات عازلة.فالخصائص الكيميائية لنيوبيوم هي مشابهة جدا لتلك التي لتنتالوم ,والذي يظهر مباشرة أسفل النيوبيوم في الجدول الدوري..[5] على الرغم من مقاومته لتآكل ليست معلقة على هذا النحو من التنتالوم وكذلك انخفاض الأسعار وكمية طلبا توفره جعل النيوبيوم أقل مطالبة لاستخدام مثل بطانات المصانع الكيمياوية النيوبيوم.

النظائر المشعة[عدل]

النيوبيوم طبيعيا يتألف من نظير واحد ثابت <[17]93Nb. اعتبار من 2003، وجد مالا يقل عن 32نظير مشع تتراوح في الكتلة الذرية ما بين 81 حتى 113.فلأكثر استقرارا من هذه النظائر هو 92Nb وله عمر نصف سنة.أما الأقل استقرارا هو 113Nb مع نصف عمر يقدر ب30ملي ثانية, النظائر التي هي أخف من 93Nb مستقرة تميل للاضمحلال بواسطة β+ أما النظائر الأثقل فهي تضمحل بواسطة β-, مع بعض الاستثناءات 81Nb, 82Nb, 84Nb, 91Nb عند اضمحلاله يعطي البوزيترون ,[17] قد وصف مالا يقل عن 25ايزومرات نووية، وتتراوح في الكتلة الذرية من 84 حتى 104.مثل 96Nb، 101Nb 103Nb, فلأكثر استقرارا من الأيزومرات النيوبيوم هو 93mNb وله نصف عمر 16.13 سنة ,أقل ايزومير مستقر هو 84Nb وله نصف عمر 103نانوثانية.

التواجد[عدل]

يقدر النيوبيوم ب 33في قائمة العناصر الأكثر شيوعا في قشرة الأرض مع 20جزءا بالمليون ]].[18] وفرته على الأرض يجب أن تكون أكبر بكثير ,ولكن قد يكون موجود النيوبيوم في لب الأرض بسبب كثافته العالية. .[19] لم يتم العثور على Nb حرا في الطبيعة، وهذا لا يحدث للمعادن، المعادن التي تحتوي على النيوبيوم غالبا ما تحتوي أيضا على التنتالوم، مثل كولومبيت((Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6)وهي الأكثر عثورا عليها وتدخل في تركيب الصخور القلوية ،أم الأقل شيوعا هي نيوبات تتكون من الكالسيوم والبورانيوم والثوريوم. كماعثر على اثنين من أكبر ودائع بغروشلور في عام 1850م في البرازيل، كندا، وكل من البلدين لا تزال تنتج أكبر كمية لمعدن النيوبيوم فأكبر مستودع هو carbonatite في Araxa، ميناس جيريس البرازيل، تعود ملكيتها ل CBMM ()، كما يوجد في ودائع أخرى في catalao التي يملكها المجلس التشريعي انجلو أمريكان من خلال شركتها التابعة ل كتلاومينوغاسو، وهذين المركزين ينتجان حوالي 70٪من إمدادات العالم ،فثالث أكبر منتج للنيوبيوم هو carbonatite التي تستضيفها Niobecو كيبيك التي تملكها شركة Iamgoldالتي تنتج 7٪ من إمدادات العام.[20]

كما توجد موارد ذير مستغلة في نيجيريا ،جمهورية كونغو الديمقراطية وتنزانيا وملاوي وأستراليا وأفغنستان وروسيا وكولومبيا.

الانتاج[عدل]

إنتاج النيوبيوم في 2007 بعد فصله عن المعادن الأخرى، يتم الحصول على خليط من اكاسيد التنتالوم فأول خطوة للمعالجة هو تفعيل هده الأكاسيد مع حمض الهيدروفلوريك[21]

Ta2O5 + 14HF → 2H2[TaF7] + 5H2O
Nb2O5 + 10HF → 2H2[NbOF5] + 3H2O

الفصل الأول هو مجال صناعي ،استغل فيها ذوبان معقد النيوبيوم والتنتالوم في الماء،[21] يستخرج معقد النيوبيم والتنتالوم والفلوريدات بمعزل عن المذيبات العضوية مع الماء واما عن طريق إضافة فلوريد البوتاسيوم ،أو مع الأمونيا׃[22]

H2[NbOF5] + 2KF → K2[NbOF5]↓ + 2HF

تليها

2H2[NbOF5] + 10NH4OH → Nb2O5↓ + 10NH4F + 7H2O


وتستخدم اساليب عدة للحد من معدن النيوبيوم، فالتحليل الكهربائي لخليط من K2[NbOF5] وكلوريد الصوديوم هونفسه ،وبهذه الطريقة يمكن الحصول على نسبة نقاء عالية من النيوبيوم في إنتاجه على نطاق واسع والحد من Nb2O5 مع الهيدروجين والكربون ويستخدم في عملية تنطوي على رد فعل خليط من أكسيد الحديد وأكسيد النيوبيوم حيث يتفاعل مع الألمنيوم ׃ 3Nb2O5 + Fe2O3 + 12Al → 6Nb + 2Fe + 6Al2O3 لتعزيز التفاعل ،يتم إضافة كميات صغيرة من المؤكسدات مثل نترات الصوديوم، والنتيجة هي أكسيد الألمنيوم ووفورونيوبيوم، وهي سبيكة من الحديد والنيوبيوم المستخدمة في إنتاج الصلب.وفورونيوبيوم يحتوي على 60%و70% من النيوبيوم.[20] دون إضافة من أوكسيد الحديد ،وتستخدم عملية اليمينوتورميك لإنتاج النيوبيوم ،وعلاوة على ذلك فتنقية السبائك لإنتاج سبائك نقية فائقة التوصيل نقوم تعريض هذه السبائك غير النقية إلى شعاع إلكترون تحت الفراغ فهذه الطريقة هي المستخدمة من قبل الموزعين الرئيسين من النيوبيوم [23][24] تقديرات الوليات المتحدة لمسح الجيولوجي بينت زيادة النيوبيوم من 38700 طن في عام 2005إلى 44500 طن في عام 2006. [38][39] وتقدر الموارد في جميع أنحاء العالم ب 4400000 طن، [25] وخلال فترة عشر سنوات بين عامي 1995و 2005إنتاج أكثر من الضعف ،بدءا من 17800طن في عام 1995..[26]

المركبات[عدل]

انظر أيضا تصنيف ׃مركبات النيوبيوم النيوبيوم هي من نواحي عديدة مماثلة مع زيركونيوم وتنتانيوم، حيث يتفاعل مع معظم اللافلزات في درجات حرارة عالية ׃ النيوبيوم يتفاعل مع فليورين بغرفة بها دراجة حرارة ،ومع كلورين وhydrogen عند درجة حرارة 200°م ،ومع nitrogen عند 400 °م، وإعطاء منتجات مهمة.[19] ويتم أكسدة المعادن في الهواء عند 200°م، ويتعرض لتاكل عند تعرضه للانصهار والأحماض، ===أكاسيد وكبريتيد=== للنيوبيوم اشكال أكسيد مع، +5 (Nb2O5), +4 (NbO2), فهو الأكثر شيوعا وخامس أكسيد، تمهيدا لمركبات سبائك النيوبيوم. يتولد خامس اكسيد هيدروكسيدفي ذوبان المعادن القلوية.ومن الأمثلة على ذلك (LiNbO3) له بنية مشوهة تشبه.(LaNbO4). في حين نيوبات اليتيوم يحتوي على شوارد NbO43−.[22] وكما هو معروف بطبقات كبريتيد النيوبيوم [19]

الهليدات[عدل]

Watch glass on a black surface with a small portion of yellow crystals
A sample of niobium pentachloride (yellow portion) that has partially hydrolyzed (white material).
Ball-and-stick model of niobium pentachloride, which exists as a dimer

لدينا عينة من خماسي كلوريد النيوبيوم (الجزء الأصفر) التي تحلل جزئيا المادة البيضاء فالكرة والعصا هو نموضج للخماسي بونتاكلوريد النيوبيوم والذي هو يعمل به dimerالنيوبيوم ذات شكل هليدات المنطقة +5و+4 وكذلك المركبات المتنوعة . و(NbX5) الملاحظة بالمراكز ثمانية السطوح. (NbF5) هو صلب أبيض ذات درجة انصهار 79.0°م و(NbCl5) أصفر.(أنضر الصورة في اليسار) مع نقطة ذوبان 203.4°م. مثل NbOCl3 وو البونتاكلوريدهو كاشف يستخدم لتوليد organometallic.مثل ((C5H5)2NbCl2) و(NbX4) والبيروميات داكنة اللون مع Nb-Nb.على سبيل المثال(black (NbF4 و كماهو معروف مركبات هاليد انيوني هي من النيوبيوم ويرجع ذلك جزئيا إلى Lewis acidity. فلأهم هو [NbF7]2- الذي هو وسيط في فصل Nbو Ta من الخامات. وهذا بسهولة أكبر مما تفعل مجمعات هاليد التنتالوم

نيتريدات والكربيدات[عدل]

مركبات من النيوبيوم (NbN).والذي يصبح في درجات الحرارة المنخفضة ويستخدم في أجهزة الكشف عن الأشعة تحت الحمراء.[27] واستخدامها تجاريا في أدوات القطع.

تطبيقاته[عدل]

Three pieces of metallic foil with yellow taint
A niobium foil

تشير التقديرات إلى أن 44.500طن من النيوبيوم الملغومة في 2006 تستخدم منها 90% في إنتاج الهياكل الفولاذية عالية الجودة.كما يستخدم في سبائك النيوبيوم في الموصلات الفائقة والمكونات الإلكترونية.[28]

إنتاج الصلب[عدل]

النيوبيوم عنصر فعال في التصليب. النيوبيوم إضافة إلى التصليب يؤدي تشكيله كذلك إلى هيكال صلبة.[11] هذه المركبات تحسن زيادة المتانة والقوة. والفولاذ المقاوم للصدأ يكون لها مضمون النيوبيوم أقل من 0،1 ٪.ولهو إضافة هامة في تقوية سبائك الفولاذ التي تستخدم في هياكل السيارات الحديثة.كماتستخدم غالبا في بناء خط الأنابيب.

السبائك الفائقة[عدل]

Image of the Apollo Service Module with the moon in the background
Apollo 15 CSM in lunar orbit with the dark rocket nozzle made from niobium-titanium alloy


أبولو 15 CSMهو صاروخ فضائي له فوهة سبائك النيوبيوم المصنوعة من التنتالوم ٬ وتستخدم كميات لا يستهان بها من العناصر، سواء في شكله النقي أو في شكل ferroniobium عالية النقاء و nickelو niobium.وcobalt-, iron-based superalloys ٬ومن تطبيقات هذه غاز التربيني، والصواريخ التجميع الثانوي، ومقاومة للحرارة ومعدات الاحتراق. من سبائك النيوبيوم سبيكة superalloy تحتوي على ما يصل إلى 6،5 ٪ من النيوبيوم.[29] ومن الأمثلة على النيكل قائم النيوبيوم المحتوي على superalloyهو Inconel 718٬ التي تتألف من ما يقرب من 50% nickel٬18.6% chromium٬٬ 18.5% iron٬ 5% niobium٬3.1% molybdenum, 0.9% titanium٬ و 0.4% aluminiums٬ وتستخدم فيGemini program. سبيكة تستخدم لفوهات صواريخ ٬ مثل المحرك الرئيسي من وحدات القمرية ٬هو C103٬، الذي يتكون من 89 ٪ النيوبيوم، 10%و1% التيتانيوم استخدمت سبائك النيوبيوم آخر لفوهة من وحدة الخدمة أبولو . كما يتم أكسدته النيوبيوم في درجات الحرارة فوق 400 درجة مئوية، كما استخدم للطلاء لواقية السبيكة من أن تصبح هشة.

المغناطيس فائق التوصيل[عدل]

Room-high yellow-grey medical machine with a man-size hole in the middle and a stretcher directly in front of it
A 3 tesla clinical magnetic resonance imaging scanner using niobium-superconducting alloy

A 3 teslaالتصوير بالرانين المغناطيسي الماسح الضوئي الضوئي باستخدام سبائك النيوبيوم - فائقة التوصيل، كما يستخدم (Nb3Ge)، (Nb3Sn)، فضلا عن سبائك وكذلك ،[54][55] وتستخدم هذه المغناطيس فائق التوصيل و وكذلك في مسرعات الجسيمات. [56] على سبيل المثال، مصادم لاستخدام 600 طن من خيوط فائقة التوصيل. في حين يقدر ب 600 طن من خيوط Nb3Sn و 250 طن من خيوط NbTi . [57]في1992استخدم niobium-titanium من الأسلاك للبناء بأكثر من 1US$ أنظمة التصوير بالرنين المغناطيسي. [14]

الموصلية وغيرها[عدل]

وتصنع راديو الموصلية التردد (اللاسلكية) (RF)والتجاويف المستخدمة في TESLA و XFEL من النيوبيوم الصرفة. [58] و حساسية فائقة التوصيل من نيتريد النيوبيوم جعلها مثالية للكشف عن الإشعاع الكهرومغناطيسي في نطاق التردد THz . تم اختبار هذه الكاشفات في تلسكوب هاينريش هيرتز. . ومختبر تلسكوب استقبال. وتستخدم الآن في الصك على متن مركبتي الفضاء المرصد هرشل.. [59]

استخدامات أخرى[عدل]

يستخدم ليثيوم niobate، وهو متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف، على نطاق واسع في الهواتف النقالة والمؤثرات بصرية. وتصنيع أجهزة سطح الموجة الصوتية.و انها تنتمي إلى ferroelectrics ذات هيكل ABO3 مثل و. [60] وتم تقييم نيوبيوم بمثابة بديل أرخص لالتنتالوم في المكثفات. [61] ولكن لا تزال المكثفات التنتالوم الغالبة.كما يضاف نيوبيوم للزجاج من أجل تحقيق أعلى معامل الانكسار. وهي خاصية من استخدامها لصناعة النظارات البصرية.

التطبيقات هيبوالرجينيك (الطب والمجوهرات)[عدل]

النيوبيوم وبعض سبائك النيوبيوم هي خاملة من الناحية الفسيولوجية وبالتالي استخدم لهذا السبب، تم العثور على النيوبيوم في العديد من الأجهزة الطبية مثل أجهزة ضبط نبضات القلب. [62] يعامل نيوبيوم مع يشكل طبقة مسامية. [63] جنبا إلى جنب مع التيتانيوم والتنتالوم، والألمنيوم، ويمكن أيضا أن يكون ساخنا النيوبيوم وبأكسيد كهربائيا. مما يؤدى إلى مجموعة واسعة من الألوان باستخدام عملية تعرف باسم أنودة المعادن المتفاعلة التي هي مفيدة في صنع المجوهرات. [64][65] وكون النيوبيوم وهيبوالرجينيك فوائد أيضا يتم استخدامها في المجوهرات. [66]

علم المسكوكات[عدل]

وبعد150 سنة في جبال الألب سكة حديد مصنوعة من النيوبيوم والفضة. يستخدم نيوبيوم كمعدن ثمين في العملات التذكارية، وغالبا مع الفضة أو الذهب. على سبيل المثال، تنتج النمسا سلسلة من الفضة النيوبيوم ابتداء من عام 2003 ؛ يتم إنشاء اللون في هذه القطع النقدية التي تحيد الضوء بواسطة طبقة رقيقة من الأكسيد التي تنتجها بالتحليل الكهربائي.[67]وفي عام 2008، تم توفير ست عملات معدنية متنوعة من الألوان في مركز للعملة : الأزرق والأخضر والبني، والبنفسجي الأرجواني، أو أصفر. اثنين من أكثر الأمثلة على ذلك في2004 تم صنع عملة تذكارية لسكة حديد لجبال الألب بلغت€25 . [68]و في 2006تم صنع عملة الأوروبية لسواحل الملاحة التذكارية تقدر ب €25. [69] ولاتفيا أنتجت سلسلة من عملات معدنية مماثلة بدءا من عام 2004 ،[70] التالية في 2007. [71]

تطبيقات أخرى[عدل]

أختام مصنوعة على شكل قوس أنبوب من النيوبيوم، أو النيوبيوم مع 1 ٪ من الزركونيوم، وذلك لأن لديه معامل التمدد الحراري مشابه للنيوبيوم الملبد. وهي مادة شفافة تقاوم هجوم كيماوي أو بخار الصوديوم الوارد للحد من السائل الساخن والصوديوم داخل مصباح التشغيل. [72][73][74] كما يستخدم في قضبان معدنية من الفولاذ المقاوم للصدأ. [75]

الاحتياطات[عدل]

النيوبيوم لم يعرف له دور بيولوجي. بينما غبار النيوبيوم هو مصدر إزعاج العين والجلد. النيوبيوم عنصر خامل على نطاق أوسع من الناحية الفسيولوجية (وبالتالي هيبوالرجينيك) وهي غير ضارة. وهي كثيرا ما تستخدم في صناعة المجوهرات، وجرى اختباره للاستخدام في بعض الزرع الطبي. [76][77] النيوبيوم المحتوي على مركبات نادرا ما واجهت من قبل معظم الناس، ولكن بعضها سامة ويجب أن تعامل بعناية.

مراجع[عدل]

  1. ^ Hatchett، Charles (1802). "Eigenschaften und chemisches Verhalten des von Charlesw Hatchett entdeckten neuen Metalls, Columbium". Annalen der Physik (باللغة German) 11 (5): 120–122. doi:10.1002/andp.18020110507. 
  2. ^ Griffith، William P.؛ Morris, Peter J. T. (2003). "Charles Hatchett FRS (1765-1847), Chemist and Discoverer of Niobium". Notes and Records of the Royal Society of London 57 (3): 299. doi:10.1098/rsnr.2003.0216. 
  3. ^ أ ب Wollaston، William Hyde (1809). "On the Identity of Columbium and Tantalum". Philosophical Transactions of the Royal Society of London 99: 246–252. doi:10.1098/rstl.1809.0017. 
  4. ^ Marignac, Blomstrand, H. Deville, L. Troost und R. Hermann (1866). "Tantalsäure, Niobsäure, (Ilmensäure) und Titansäure". Fresenius' Journal of Analytical Chemistry 5 (1): 384–389. doi:10.1007/BF01302537. 
  5. ^ أ ب Gupta، C. K.؛ Suri, A. K. (1994). Extractive Metallurgy of Niobium. CRC Press. صفحات 1–16. ISBN 0-8493-6071-4. 
  6. ^ Hermann، R. (1871). "Fortgesetzte Untersuchungen über die Verbindungen von Ilmenium und Niobium, sowie über die Zusammensetzung der Niobmineralien (Further research about the compounds of ilmenium and niobium, as well as the composition of niobium minerals)". Journal für Praktische Chemie (باللغة German) 3 (1): 373–427. doi:10.1002/prac.18710030137. 
  7. ^ Kòrösy، F. (1939). "Reaction of Tantalum, Columbium and Vanadium with Iodine". Journal of the American Chemical Society 61 (4): 838–843. doi:10.1021/ja01873a018. 
  8. ^ Ikenberry، Luther؛ Martin, J. L.; Boyer, W. J. (1953). "Photometric Determination of Columbium, Tungsten, and Tantalum in Stainless Steels". Analytical Chemistry 25 (9): 1340–1344. doi:10.1021/ac60081a011. 
  9. ^ Rayner-Canham، Geoff؛ Zheng, Zheng (2008). "Naming elements after scientists: an account of a controversy". Foundations of Chemistry 10 (1): 13–18. doi:10.1007/s10698-007-9042-1. 
  10. ^ Clarke، F. W. (1914). "Columbium Versus Niobium". Science 39 (995): 139–140. doi:10.1126/science.39.995.139. PMID 17780662. 
  11. ^ اكتب عنوان المرجع بين علامتي الفتح <ref> والإغلاق </ref> للمرجع patel
  12. ^ Norman N.، Greenwood (2003). "Vanadium to dubnium: from confusion through clarity to complexity". Catalysis Today 78 (1–4): 5–11. doi:10.1016/S0920-5861(02)00318-8. 
  13. ^ Salles Moura، Hernane R.؛ Louremjo de Moura, Louremjo (2007). "Melting And Purification Of Niobium". AIP Conference Proceedings (American Institute of Physics) (927(Single Crystal - Large Grain Niobium Technology)): 165–178. ISSN 0094-243X. 
  14. ^ Jahnke، L.P.؛ Frank, R.G.; Redden, T.K. (1960). "Columbium Alloys Today". Metal Progr. 77 (6): 69–74. 
  15. ^ Nikulina، A. V. (2003). "Zirconium-Niobium Alloys for Core Elements of Pressurized Water Reactors". Metal Science and Heat Treatment 45 (7–8): 287–292. doi:10.1023/A:1027388503837. 
  16. ^ Lide، David R. (2004). "The Elements". CRC Handbook of Chemistry and Physics (الطبعة 85). CRC Press. صفحات 4–21. ISBN 978-0-8493-0485-9. 
  17. ^ أ ب Georges، Audi (2003). "The NUBASE Evaluation of Nuclear and Decay Properties". Nuclear Physics A (Atomic Mass Data Center) 729: 3–128. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. 
  18. ^ Emsley، John (2001). "Niobium". Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford, England, UK: Oxford University Press. صفحات 283–286. ISBN 0-19-850340-7. 
  19. ^ أ ب ت Nowak, Izabela; Ziolek, Maria (1999). "Niobium Compounds: Preparation, Characterization, and Application in Heterogeneous Catalysis". Chemical Reviews 99 (12): 3603–3624. doi:10.1021/cr9800208. PMID 11849031. 
  20. ^ أ ب Kouptsidis، J؛ Peters, F.; Proch, D.; Singer, W. "Niob für TESLA" (باللغة German). Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY. اطلع عليه بتاريخ 2008-09-02. 
  21. ^ اكتب عنوان المرجع بين علامتي الفتح <ref> والإغلاق </ref> للمرجع ICE
  22. ^ اكتب عنوان المرجع بين علامتي الفتح <ref> والإغلاق </ref> للمرجع HollemanAF
  23. ^ اكتب عنوان المرجع بين علامتي الفتح <ref> والإغلاق </ref> للمرجع Aguly
  24. ^ Choudhury، Alok؛ Hengsberger, Eckart (1992). "Electron Beam Melting and Refining of Metals and Alloys". The Iron and Steel Institute of Japan International 32 (5): 673–681. doi:10.2355/isijinternational.32.673. 
  25. ^ اكتب عنوان المرجع بين علامتي الفتح <ref> والإغلاق </ref> للمرجع USGSCS2007
  26. ^ Papp، John F. "Niobium (Columbium)". USGS 1997 Commodity Summary. اطلع عليه بتاريخ 2008-11-20. 
  27. ^ Verevkin، A.؛ Pearlman, A.; Slstrokysz, W.; Zhang, J.; Currie, M.; Korneev, A.; Chulkova, G.; Okunev, O.; Kouminov, P.; Smirnov, K.; Voronov, B.; N. Gol'tsman, G.; Sobolewski, Roman (2004). "Ultrafast superconducting single-photon detectors for near-infrared-wavelength quantum communications". Journal of Modern Optics 51 (12): 1447–1458. doi:10.1080/09500340410001670866. 
  28. ^ اكتب عنوان المرجع بين علامتي الفتح <ref> والإغلاق </ref> للمرجع USGS2006
  29. ^ اكتب عنوان المرجع بين علامتي الفتح <ref> والإغلاق </ref> للمرجع heister