铌 (正體)

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铌在元素周期表中的位置
总体特性
符号序号 Nb、41
/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
Nb,41.jpg
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 []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 (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

是一种化学元素,它的化学符号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氧化铝氧化锌相似,会保护金属内部不再被锈蚀。铌的化学性质与相似,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)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

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:室温即与单质反应,200 °C即与氯气氢气反应,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(包括王水盐酸硫酸硝酸磷酸等)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Diels-Alder反应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。

同位素

主条目:铌的同位素

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 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

参见


参考文献


外部链接


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