Structure niobio (NB), propriétés, utilisations, obtention

Il niobium C'est un élément chimique qui appartient au groupe V du tableau Oeriódica. Il appartient aux métaux de la deuxième série de transition. Son symbole chimique est NB. La plupart de ses caractéristiques et de ses comportements correspondent à ceux d'un métal, cependant, certaines de ses propriétés chimiques en oxydation +5 sont très similaires à celles d'un non-métal.

Lorsqu'il a été découvert en 1801, le nom de Columbio a été affecté, en l'honneur de Christophe Columbus, car il faisait partie d'un échantillon de minéraux apportés d'Amérique en Angleterre.

Emplacement de niobio dans le tableau périodique des éléments chimiques. Auteur: Ahoerstemeier. Vectorisation: Sushant Savla. Source: Wikimedia Commons.

Pendant un certain temps, le Columbio (CB) et le Tantalium (TA) étaient considérés.

Le Columbio était alors, en raison de sa similitude avec le Tantalio, appelé Niobio, un terme dérivé de Niobe, fille de Tantale, qui est un personnage de la mythologie grecque condamnée à la frustration éternelle et au fils du dieu Jupiter. Dans l'industrie métallurgique des États-Unis, Niobio s'appelle toujours Columbio.

Nombre atomique, symbole et poids atomique du niobium. Source: ME / CC BY-S (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 2.5). Source: Wikimedia Commons.

C'est un métal réfractaire, il résiste donc aux températures très élevées sans fondre ni décomposition. Lorsque le casting peut être mélangé dans n'importe quelle proportion avec le fer.

Par conséquent, il est utilisé dans la production d'acier pour diverses applications, y compris l'industrie de l'aviation et de l'aérospatiale. Il est également utilisé dans les implants osseux en raison de sa biocompatibilité avec les tissus vivants.

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Structure et configuration électroniques

La configuration électronique de cet élément est:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d^dix 4s² 4p⁶ 4d⁴ 5s¹,

ou aussi:

[Kr] 4d⁴ 5s¹,

Cette configuration explique que son statut d'oxydation le plus fort est de +5, car lorsqu'il perd 5 électrons de ses couches les plus externes (4d⁴ 5s¹) Acquérir la configuration stable de Noble Gas Kripton (KR). Cependant, il a également d'autres valences.

La structure cristalline du niobium est centrée cubique, ce qui signifie que 8 atomes sont situés formant un cube et au centre de cela, il y a aussi un atome.

Il peut vous servir: Cyclopentano (C5H10): Structure, propriétés et utilisationsCristaux de niobio. Vous pouvez voir votre forme cubique. Alchemist-HP (Talk) (www.Pse-mendelejew.de) [fal ou gfdl 1.2 (http: // www.gnou.Org / licences / anciens licences / fdl-1.2.html)]. Source: Wikimedia Commons.

Nomenclature

• Niobio, symbole chimique NB
• Columbio, Symbole chimique CB

Propriétés

Numéro atomique

41

État physique

Solide métallique avec une luminosité en argent.

Cylindre niobio. W. Oelen / CC By-SA (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0). Source: Wikimedia Commons.

Poids atomique

92.9

Point de fusion

2477 ºC

Point d'ébullition

4741 ºC

Densité

8,57 g / cm³

Solubilité

En cas de liquide, c'est-à-dire, fondu, il est complètement miscible avec le fer. C'est insoluble dans l'eau.

Propriétés chimiques

Il a une forte résistance à la corrosion et de nombreux produits chimiques. Pour cette raison, il est très résistant aux acides, cependant, il est attaqué par l'acide fluorhorhorique (HF) et réagit vigoureusement avec un mélange de ceci avec l'acide nitrique (HNO₃).

Il se dissout lentement dans l'hydroxyde de sodium (NaOH) ou l'hydroxyde de potassium fondu, mais résiste aux solutions d'ammoniac (NH₃).

L'état d'oxydation +5 est celui qui génère les composés les plus stables de cet élément, comme le fluorure, le tartrate, l'oxalate et le peroxyde. Cependant, il a également des composés avec d'autres valences.

Propriétés mécaniques

Selon sa pureté, il peut posséder d'être très ductile, c'est-à-dire qu'il peut être soumis à une déformation en toute simplicité permettant même d'obtenir des fils. Cependant, en augmentant l'allongement du matériau, devient plus difficile et plus résistant, perdant la ductilité, mais sans être fragile.

Niobio fil. 盧樂 Lu le / cc by-sa (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0). Source: Wikimedia Commons.

Il s'agit d'un matériau très résistant à la chaleur, soutenant des températures très élevées sans fondre ni décomposition, en maintenant ses propriétés mécaniques, donc elle appartient à la classe des métaux réfractaires.

Autres propriétés

Il a des propriétés de supraconducteur, ce qui signifie que lorsqu'elle est refroidie en dessous, une certaine température n'offre pas de résistance au passage du courant électrique, devenant un conducteur électrique parfait.

Obtention

Les sources les plus importantes de cet élément sont les minéraux Columbita, également appelés niobita ou ferrocombita, et pyrochloro. Columbita contient également Tantalio (TA), vous devez donc séparer le NB dudit métal.

Il peut vous servir: acide perchlorique: formule, caractéristiques et utilisations

L'une des méthodes d'extraction est basée sur la différence des points d'ébullition entre le chlorure NB et celui de TA. Le minéral est démarré avec du chlore gazeux (Cl₂), de sorte que les chlorures métalliques sont formés.

Ensuite, une distillation est effectuée; Chlorure de tantalio (tacl₅) a un point d'ébullition de 236 ° C, tandis que le NBCL₅ bouillir à 248 ° C. Par conséquent, lorsque le mélange est chauffé avant le chlorure de Tantalio, puis le niobio.

Le NB est également généré comme produit secondaire pendant l'extraction de l'étain.

Applications

Dans l'industrie métallurgique

Il est très utile dans la fabrication d'acier, dans laquelle à des températures élevées, il est combiné avec du carbone et de l'azote pour former des particules très minces de carbure de niobium (NBC) et de niobium nitruro (NBN).

Par conséquent, sa présence dans ce matériau aide à contrôler la taille des grains et à améliorer la résistance à la corrosion.

Il augmente également la résistance mécanique des alliages, en particulier à basse température, il est donc utile dans l'industrie de l'aviation, où il est utilisé dans les roquettes et les moteurs à réaction. Comme un avantage supplémentaire dans cette application, parmi les métaux réfractaires est celui qui a la densité la plus basse.

Les alliages niobio sont utilisés dans la fabrication de fusées. Auteur: wikiimages. Source: Pixabay.

Ses alliages sont utilisés dans les poutres pour les structures de construction et les plates-formes d'extraction d'huile, ainsi que dans les pipelines et pipelines à gaz. Certains des alliages de niobium avec de l'acier au chrome et du molybdène sont utilisés dans des applications pour des températures élevées comme furlement.

Il a également une utilisation en acier pour les outils résistants à l'usure et l'abrasion. Et en raison de sa ductilité élevée, il peut être utilisé dans les processus de formation, parmi lesquels la pressage, la flexion et l'impression peuvent être mentionnés.

Feuilles de niobium. Mauro Caleb / CC BY-SA (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0). Source: Wikimedia Commons.

Dans les électromaignes

En raison de ses propriétés de superconduction, il est utilisé pour fabriquer des aimants de supraconducteurs utilisés dans les accélérateurs de particules, utilisés par des chercheurs en physique des particules subatomiques.

Peut vous servir: carboneImage de l'intérieur d'une personne obtenue par résonance magnétique. Niobio permet la fabrication de magnétos ou d'aimants à l'aide de laquelle ce type d'examen médical est effectué. Auteur: Ranveig. Source: Wikimedia Commons.

Ces aimants sont également utilisés dans l'équipement de résonance magnétique nucléaire pour l'analyse des structures composées chimiques et des scanners d'image par résonance magnétique, qui servent à obtenir des images du corps humain internes à des fins de diagnostic médical.

Dans des lunettes pour lentilles

Des oxydes de niobium sont ajoutés aux préparations de verre pour les lentilles correctives pour augmenter leur indice de réfraction et permettre l'élaboration du verre plus mince.

Autres applications

Grâce au processus d'anodisation, une couche dense d'oxyde avec certaines substances est appliquée à ce métal, qui permet à des couleurs attrayantes d'être brillantes et de cette façon, les fils décoratifs sont fabriqués et également insérés sur des pièces.

Niobio anodisé. Mauro Caleb / CC BY-SA (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0). Source: Wikimedia Commons.

Avec le Niobio, il existe des conteneurs pour l'évaporation résistants à la corrosion qui sont utiles dans la technologie de revêtement. Des crosols spéciaux sont également fabriqués.

Il est également utilisé dans des matériaux qui servent à des implants osseux, car il est très biocompatible avec les tissus de l'organisme humain.

Les références

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