Қазақстан тарихы[היום-מחר
Ниобий ашылған 1801 ж. ағылшын ғалымы Чарльз Хэтчетом ” минерале, присланном тағы 1734 жылы Британ мұражайы бірі-Массачусетс штатының Джон Уинтропом (немересі Джон Уинтропа кіші). Минерал деп аталды колумбитом, ал химиялық элемент атауын алды “колумбий” (Cb) еліміздің құрметіне орай, қайдан алынды үлгісі — Колумбия (синонимі АҚШ)[3].

1802 жылы Г. А. Экеберг ашып, тантал, совпадал барлық химиялық қасиеттеріне байланысты ниобием, және сондықтан, ұзақ уақыт бойы деп санайды, бұл бір және сол элемент. Тек 1844 жылы неміс химик Генрих Розе орнатты, бұл ерекшеленетін тантал элементі және переименовал оны “ниобий қазақ қызының Тантал Ниобы қарағанда, деп атап өтті ұқсастығы элементтері арасындағы. Алайда, кейбір елдерде (АҚШ, Англия) ұзақ сақталып бастапқы элемент атауы — колумбий, және тек 1950 жылы шешімімен ” Халықаралық теориялық және қолданбалы химия (ИЮПАК, IUPAC) элементі түпкілікті берілді атауы ниобий.

Алғаш рет таза ниобий алынды XIX ғасырдың соңында француз химик Анри Муассаном электротермиялық жолмен: ол қайта қалпына оксиді ниобий көміртегімен электр пешінде[4].

Табиғатта таралуы[өңдеу | қайнарын қарау]
Кларк ниобий — 18 г/т. ниобий Мазмұны көбейеді ультраосновных (0,2 г/т Nb) қышқыл тұқымдары (24 г/т Nb). Ниобию әрдайым тантал. Жақын химиялық қасиеттері, ниобий және тантал негіздейді бірлескен олардың болуына бір минералдар және жалпы геологиялық процестер. Ниобий орнын басуға қабілетті титан бірқатар минералдардың құрамында титаны бар қожды (сфен, ортит, перовскит, биотит). Нысан орналасқан ниобий табиғаттағы әр түрлі болуы мүмкін: рассеянной (породообразующих және акцессорных минералдар магмалық жыныстар) және минералды. Жалпы алғанда, белгілі 100-ден астам минералдардың құрамында ниобий. Олардың ішінде өнеркәсіптік мәнге ие тек кейбір: колумбит-танталит (Fe, Mn)(Nb, Ta)2O6, пирохлор (Na, Ca, TR, U)2(Nb, Ta, Ti)2O6(OH, F) (Nb2O5 0 — 63 %), лопарит (Na, Ca, Ce)(Ti, Nb)O3 ((Nb, Ta)2O5 8 — 10 %), кейде пайдаланылады, эвксенит, торолит, ильменорутил, сондай-ақ минералдар, құрамында ниобий түріндегі қоспалар (ильменит, касситерит, вольфрам). “Сілтілі — ультраосновных жыныстарда ниобий рассеивается” минералдар үлгідегі перовскита және эвдиалите. “Экзогендік процестер минералдар ниобий және тантал бола отырып, тұрақты, жинақталу мүмкін” делювиально-аллювиальных россыпях (колумбитовые россыпи), кейде бокситах мору. Концентрациясы ниобий теңіз суында 1·10-5 мг/л[5].

Кен орны[היום-מחר
Кен ниобий орналасқан АҚШ, Жапония[6], Ресей (Кольский түбегі), Бразилия, Канада[7].

Өндіру ниобий елдер бойынша (тонна)[8] (бағалау USGS)
Ел 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
Австралия Австралия 160 230 290 230 200 200 200 ? ? ? ? ?
Бразилия Бразилия 30 000 22 000 26 000 29 000 29 900 35 000 40 000 57 300 58 000 58 000 58 000 58 000
Канада Канада 2,290 3,200 3,410 3,280 3,400 3,310 4,167 3020 4380 4330 4420 4400
Ту ДР Конго Конго Демократиялық Республикасы ? 50 50 13 52 25 ? ? ? ? ? ?
Мозамбик Мозамбик ? ? 5 34 130 34 29 ? ? ? ? ?
Нигерия Нигерия 35 30 30 190 170 40 35 ? ? ? ? ?
Руанда Руанда 28 120 76 22 63 63 80 ? ? ? ? ?
Бүкіл әлемде
32 600 25 600 29 900 32 800 34 000 38 700 44 500 60 400 62 900 62 900 62 900 63 000
Алу[היום-מחר
Ниобий кендері — әдетте кешенді және кедей металмен. Кенді концентраттар құрамында Nb2O5: пирохлоровые — кемінде 37 %, лопаритовые — 8 %, колумбитовые — 30-60 %. Олардың басым бөлігін өңдейді алюминий немесе силикотермическим нақты феррониобий (40-60 % Nb) және ферротанталониобий. Металл ниобий алады кенді концентраттарды бойынша күрделі технология үш сатысы:

ашу концентратын,
бөлу ниобий мен тантал алу және оларды таза химиялық қосылыстар
қалпына келтіру және тазарту металл ниобий және оның қорытпалары.
Негізгі өнеркәсіптік өндіріс әдістерін ниобий және оның қорытпалары — алюмотермический, натрийтермический, карботермический: қоспасынан Nb2O5 және күйе алдымен кезде алады 1800 °C сутегі атмосферасында карбиді, содан кейін қоспасынан карбидін және бес тотықты кезінде 1800-1900 °C-вакуумдегі — металл; қорытпаларды алу үшін ниобий бұл қоспа қосады тотықтары легірлеуші металдардың; басқа нұсқа ниобий қалпына келтіреді және жоғары температурада вакуумда тікелей Nb2O5 сажей. Натрийтермическим тәсілімен ниобий натриймен қалпына келген K2NbF7, алюминотермическим — алюминиймен бірі Nb2O5. Шағын металл (қорытпа) жүргізеді ұнтақ металлургия әдістерімен, спекая спрессованные ұнтақтарынан штабиктер вакуумда кезінде 2300 °C немесе электрондық-сәулелік және вакуумдық доғалы плавкой; монокристаллы жоғары тазалықтағы ниобий — бестигельной электронды-сәулелік аймақтық плавкой.

Изотоптар[өңдеу | қайнарын қарау]
Толық мақаласы: Изотоптар ниобий
Табиғи ниобий тұрады жалғыз тұрақты изотопының — 93Nb. Барлық қалған жасанды жолмен алынған изотоптар ниобий бастап жаппай сандармен 81-ден 113 радиоактивны (олардың жалпы саны белгілі болса, 32). Ең долгоживущий изотоп — 92Nb жартылай ыдырау кезеңі 34,7 млн.

Сондай-ақ, белгілі 25 метастабильных күйлердің ядролардың оның әр түрлі изотоптар.

Химиялық қасиеттері[өңдеу | қайнарын қарау]
Химиялық ниобий өте төзімді, бірақ жол береді, бұл ретте танталу. Оған іс жүзінде жұмыс істейді, тұз, фосфор, сұйытылған күкірт, азот қышқылы. Металл ериді плавик қышқылы HF, қоспалар HF мен HNO3, қойылтылған ерітінділерде күйдіргіш сілтілердің, сондай-ақ, концентрацияланған күкірт қышқылында қыздырғанда 150 °С қыздыру Кезінде ауада тотығады дейін Nb2О5 болады. Бұл үшін оксидінің сипатталған шамамен 10 кристалдық модификациялары. Кезде қалыпты қысым тұрақты β-нысаны Nb2О5.

Кезінде балқытумен Nb2О5 түрлі оксидами алады ниобаты: Ti2Nb10О29, FeNb49О124. Ниобаты ретінде қарастырылуы мүмкін тұздары гипотетических ниобий қышқылдар. Олар бөлінеді метаниобаты MNbO3, ортониобаты M3NbO4, пирониобаты M4Nb2O7 немесе полиниобаты M2O·nNb2O5 (M — однозарядный катион, n = 2-12). Белгілі ниобаты және трехзарядных катионов.
Ниобаты көңіл бөле отырып, HF, расплавами гидрофторидов сілтілі металдар (KHF2) және аммоний. Кейбір ниобаты жоғары қарым-қатынастарымен M2O/Nb2O5 гидролизуются:
6Na3NbO4 + 5H2O = Na8Nb6O19 + 10NaOH.
Ниобий құрайды NbO2, NbO, бірқатар оксидтерінің, аралық арасындағы NbO2,42 және NbO2,50 және жақын құрылымы бойынша – β-нысан Nb2О5.
С галогенами ниобий құрайды пентагалогениды NbHal5, тетрагалогениды NbHal4 және фаза NbHal2,67 — NbHal3+x, бар группировки Пв3 немесе Nb2. Пентагалогениды ниобий оңай гидролизуются сумен.
Қатысуымен су буы және оттегі NbCl5 және NbBr5 құрайды оксигалогениды NbOCl3 және NbOBr3 — борпылдақ ватообразные заттар.
Өзара іс-қимыл кезінде ниобий және графит түзіледі карбидтер Nb2C және NbC, қатты ыстыққа төзімді қосылыстар. Жүйесінде Nb — N бар бірнеше фазалардың айнымалы құрамы мен нитриды Nb2N және NbN. Ұқсас түрде, өзін ниобий жүйелерде фосфор және мышьяком. Өзара іс-қимыл кезінде ниобий күкіртпен алынды сульфидтер: – Бақыт, NbS2 және NbS3. Синтезированы қос фторидтер Nb және калий (натрий) — K2[NbF7].
Су ерітінділерінен бөлуге электрохимически ниобий әзірге мүмкін болмады. Мүмкін электрохимиялық алу қорытпалар, құрамында ниобий. Электролизімен сусыз тұз балқымалары бөлінуі мүмкін металл ниобий.
Қолдану[היום-מחר
Қолдану және өндіру ниобий тез өсуде, бұған үйлесуі, мұндай оның қасиеттері, тугоплавкость, шағын қимасы басып жылу нейтрондар, қабілеті құруға ыстыққа төзімді, сверхпроводящие және т. б. құймалар, коррозиялық, геттерные қасиеттері, төмен шығу жұмысы электрон, жақсы обрабатываемость қысым суықта және дәнекерлеуді. Негізгі қолдану ниобий: зымыран ғылым, авиациялық және ғарыштық техника, радиотехника, электроника, химиялық аппаратостроение, атом энергетикасы.

Қолдану металл ниобий[היום-מחר
Таза ниобий немесе оның қорытпаларынан жасалған бөлшектер дайындайды; ұшу аппараттарының қабықшалары үшін уран және плутониевых жылу бөлетін элементтер; контейнерлер мен құбырлар үшін сұйық металдар; бөлшектер электролитті конденсаторлар; “ыстық” тиек арматурасы электрондық (автокөліктерге арналған радарлы қондырғылар) қуатты генераторлық шамдар (анодтар, катоды, торлар және т. б.); коррозионноустойчивую аппаратураны химия өнеркәсібі.
Ниобием легируют басқа да түрлі-түсті металдар, оның ішінде уран. Мысалы, алюминий, егер оған енгізілсін барлығы 0,05 %, ниобий, мүлдем орындамаса-бабына сілтілермен[дереккөзі көрсетілмеген 1299 күн], бірақ әдеттегі жағдайда ол оларда ериді. Сплав ниобий 20 % мыс бар жоғары электропроводностью және сонымен қатар, ол екі есе қатты және берік таза мыс[дереккөзі көрсетілмеген 1299 күн].
Ниобий қолданады криотронах — сверхпроводящих элементтерінде есептеуіш машиналар. Ниобий, сондай-ақ белгілі, бұл ол пайдаланылады жеделдететін құрылымдарда адрон[9].
Ниобий және тантал өндірісі үшін пайдаланады электролитті конденсаторлар жоғары меншікті сыйымдылығы. Тантал жүргізуге мүмкіндік береді неғұрлым сапалы конденсаторлар қарағанда, металл ниобий. Алайда, конденсаторлар оксиді негізінде ниобий неғұрлым сенімді және төзімді болуға тұтануға.
Австрия шығарады биметаллические коллекциялық монетаның құны 25 евро күмістен және ниобий[10][11].
€25 “700 қаласы Халль “Тироле”
€25 “150-летие Альпілік темір жолы”
€25 50 жыл “теледидар”
€25 “Бионика”
Интерметаллиды және ниобий қорытпалары[היום-מחר
Станнид Nb3Sn (станнид триниобия-әйгілі қорытпасы ниобий-қалайы), германид Nb3Ge (германийтриниобий), нитрид NbN және құймалар, ниобий отырып, титанмен (ниобий-титан) және цирконием дайындау үшін қолданылады сверхпроводящих соленоидов. Сондықтан, орамасының сверхпроводящих магниттерді адрон материалдардан 1200 тонна кабельді қорытпасынан ниобий-титан.