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| 总体特性 | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 符号、序号 | Nb、41 | ||||
| 族/系列 | 5族过渡金属 | ||||
| 周期、分区 | 第5周期、d区 | ||||
| 密度、硬度 | 8570 kg/m3、6 | ||||
| 颜色和外表 | 灰色金属 |
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| 地壳含量 | 无数据 | ||||
| 原子属性 | |||||
| 原子量 | 92.90638 原子量单位 | ||||
| 原子半径 | 145 pm | ||||
| 计算原子半径 | 198 pm | ||||
| 共价半径 | 137 pm | ||||
| 范德华半径 | 无数据 | ||||
| 价电子排布 | [氪]4d45s1 | ||||
| 电子排布 | 2,8,18,12,1 | ||||
| 氧化态 | 5,4,3,2,-1 | ||||
| 晶体结构 | 体心立方晶格 | ||||
| 物理属性 | |||||
| 物质状态 | 固态 | ||||
| 熔点 | 2750 K(2477 °C) | ||||
| 沸点 | 5017 K(4744 °C) | ||||
| 摩尔体积 | 10.83×10-6m3/mol | ||||
| 汽化热 | 696.6 kJ/mol | ||||
| 熔化热 | 26.4 kJ/mol | ||||
| 蒸气压 | 0.0755 帕(2741K) | ||||
| 声速 | 3480 m/s(293.15K) | ||||
| 其他性质 | |||||
| 电负性 | 1.6(鲍林标度) | ||||
| 比热 | 265 J/(kg·K) | ||||
| 电导率 | 6.93×106/(米欧姆) | ||||
| 热导率 | 53.7 W/(m·K) | ||||
| 第一电离能 | 652.1 kJ/mol | ||||
| 第二电离能 | 1380 kJ/mol | ||||
| 第三电离能 | 2416 kJ/mol | ||||
| 第四电离能 | 3700 kJ/mol | ||||
| 第五电离能 | 4877 kJ/mol | ||||
| 第六电离能 | 9847 kJ/mol | ||||
| 第七电离能 | 12100 kJ/mol | ||||
| 在没有特别注明的情况下使用的是 国际标准基准单位单位和标准气温和气压 |
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铌是一种化学元素,它的化学符号是Nb,它的原子序数是41,英文是Niobium,是一种钢灰色的过渡金属。铌的氧化物五氧化二铌和氧化铝及氧化锌相似,会保护金属内部不再被锈蚀。铌的化学性质与钽相似,且这两种元素往往共生,以致于很难分离出不含杂质钽的纯铌。
1801年,英国人查理斯·哈契特(Charles Hatchett)发现了铌,由于铌和钽太像了,起初他还曾搞混。最后他用女神 Niobe 的名字命名了该元素。最初人们用铌铁矿的名字(columbium,译作鈛、钶或鎶)来称呼铌,现在偶尔还会听到该名称。
铌可以加入不锈钢中,使不锈钢在高温下不易碎裂。
目录 |
铌的化学性质在很多方面跟同族(第5族,即VB族)的前面的元素相似。高温下,铌会跟绝大多数非金属单质反应:室温即与氟单质反应,200 °C即与氯气和氢气反应,400 °C与氮气反应,产物通常是填隙式且不是整比化合物。铌置于空气中200 °C开始被氧化,却能够抵抗熔融碱金属和酸(包括王水、盐酸、硫酸、硝酸和磷酸等)的腐蚀。铌能被热的,浓的无机酸腐蚀,包括氢氟酸或氢氟酸/硝酸混合酸。尽管铌能显示出所有正常的氧化态(从+5到−1),其最稳定的价态为+5价。
铌能够形成+5价氧化物五氧化二铌(Nb2O5),+4价的二氧化铌(NbO2)还有+3价的三氧化二铌(Nb2O3)和较为罕见的氧化态+2价的一氧化铌(NbO)。最稳定的氧化态为+5,五氧化物跟非整比的二氧化物是最常见的铌氧化物。铌的五氧化物主要用于生产电容器,光学玻璃,或作为制备铌的其他化合物的起始材料。制备这些化合物,我们可以将其五氧化二物溶解在碱性氢氧化物溶液中,或是将之与其他金属的氧化物共同熔融。例如制备铌酸锂(LiNbO3)、铌酸镧(LaNbO4)。对于铌酸锂的结构,铌酸根离子(NbO3−)不是作为单体存在,而是三角形扭曲的钙钛矿结构的一部分,而对于铌酸镧的结构则包含孤立的NbO4−离子。铌酸锂作为一种铁电物质,被广泛应用于手机和光调制器,以及声表面波器件的生产,属于ABO3结构类似钽酸锂和钽酸钡的铁电体。
铌能够形成+5,+4,+3价卤化物(NbX5,NbX4和NbX3),也能生成多核配合物和非整比化合物。五氟化铌(NbF5)为白色固体,熔点79.0 °C;五氯化铌(NbCl5)是黄白色固体,熔点203.4 °C。两者都能发生水解反应,在高温条件下能够与过量的铌单质反应,生成黑色极易潮解的四氟化铌(NbF4)和四氯化铌(NbCl4)。铌的三卤化物能够通过氢气还原其五卤化物制得,而其二卤化物则不存在。高温下一氯化铌的光谱能够被检测到。铌的氟化物可用于分离铌和钽的混合物。五氯化铌在有机化学中被用作触发烯烃的Diels-Alder反应的Lewis酸。五氯化铌还能作为原料制备有机金属化合物二氯二茂铌((C5H5)2NbCl2),可作为制备其它有机铌化合物的起始原料。其他二元化合物如氮化铌(NbN)在低温条件下显示出超导性,现已用于红外探测器;碳化铌则是一种硬度很大的,熔点很高的陶瓷材料,在制造商品上用于制造切割工具的一部分。锗化铌(Nb3Ge),锡化铌(Nb3Sn)还有铌钛合金,都被用作超导磁体的超导导线。其它的化合物有硫化铌和其它几种铌的填隙型化合物,如铌跟硅的填隙型化合物等,此处不再细说。
最稳定的同位素:
| 同位素 | 丰度 | 半衰期 | 衰变模式 | 衰变能量 MeV |
衰变产物 |
|---|---|---|---|---|---|
| 91Nb | 人造 | 680年 | 电子捕获 | 1.253 | 91Zr |
| 92Nb | 人造 | 3.47×107年 | β衰变 电子捕获 |
0.356 2.006 |
92Mo 92Zr |
| 93Nb | 100 % | 稳定 | |||
| 93mNb | 人造 | 16.13年 | 同质异构转变 | 0.031 | |
| 94Nb | 人造 | 20,300年 | β衰变 | 2.045 | 94Mo |
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查 • 论 • 编 • 历
元素周期表暨扩展元素周期表 |
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|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 18 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1 | H | 2 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | He | |||||||||||||||||||||||||
| 2 | Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | |||||||||||||||||||||||||
| 3 | Na | Mg | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | Al | Si | P | S | Cl | Ar | |||||||||||||||
| 4 | K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | |||||||||||||||
| 5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | |||||||||||||||
| 6 | Cs | Ba | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn | |
| 7 | Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Uub | Uut | Uuq | Uup | Uuh | Uus | Uuo | |
| 8 | Uue | Ubn | g 区 |
Ute | Uqn | Uqu | Uqb | Uqt | Uqq | Uqp | Uqh | Uqs | Uqo | Uqe | Upn | Upu | Upb | Upt | Upq | Upp | Uph | Ups | Upo | Upe | Uhn | Uhu | Uhb | Uht | Uhq | Uhp | Uhh | Uhs | Uho |
| 9 | Uhe | Usn | Uoe | Uen | Ueu | Ueb | Uet | Ueq | Uep | Ueh | Ues | Ueo | Uee | Bnn | Bnu | Bnb | Bnt | Bnq | Bnp | Bnh | Bns | Bno | Bne | Bun | Buu | Bub | But | Buq | Bup | Buh | Bus | Buo | |
| s区元素 | f区元素 | d区元素 | p区元素 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 8 | Ubu | Ubb | Ubt | Ubq | Ubp | Ubh | Ubs | Ubo | Ube | Utn | Utu | Utb | Utt | Utq | Utp | Uth | Uts | Uto | g区元素 | ||||||||||||||
| 9 | Usu | Usb | Ust | Usq | Usp | Ush | Uss | Uso | Use | Uon | Uou | Uob | Uot | Uoq | Uop | Uoh | Uos | Uoo | |||||||||||||||
| 金属 | 类金属 | 非金属 | 未发现元素 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 碱金属 | 碱土金属 | 内过渡金属 | 过渡金属 | 其他金属 | 其他非金属 | 卤素 | 稀有气体 | ||||||||||||||||||||||||||
| 镧系元素 | 锕系元素 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| 注1:本表以元素周期表为主,而第八周期以后之周期表则参以扩展元素周期表。而氦(He)在扩展元素周期表中应挪至氢(H)之右方,属s区块之元素。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| 注2:灰色区块所称之“其他金属”,又通称为贫金属。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
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