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鈮(ni)(ni)（Niobium），化學符號Nb，原子序數為41，是(shi)一種過(guo)渡金屬(shu)(shu)元素。鈮(ni)(ni)單(dan)質是(shi)一種帶(dai)光澤的(de)灰色(se)金屬(shu)(shu)。高(gao)純度(du)鈮(ni)(ni)金屬(shu)(shu)的(de)延展性較高(gao)，但會隨(sui)雜質含量的(de)增加而變硬。鈮(ni)(ni)對于熱中子的(de)捕獲截面很低，因此在核工(gong)業上有(you)相當的(de)用處。

發現歷史

當于1801年考(kao)察在大英博物館的(de)(de)礦石時，Charles Hatchett被(bei)一(yi)(yi)(yi)個標簽為(wei)columbite（鈳鐵礦）的(de)(de)樣本(ben)激起了(le)興(xing)趣。他推(tui)測其(qi)包(bao)含一(yi)(yi)(yi)種新的(de)(de)金屬，他是對的(de)(de)。他加熱(re)一(yi)(yi)(yi)塊樣本(ben)與碳酸鉀，溶解產(chan)物到水中，添加了(le)酸后(hou)獲得(de)了(le)沉淀物。然(ran)而(er)，進一(yi)(yi)(yi)步的(de)(de)處理也沒能(neng)生產(chan)出元素本(ben)身，他命名其(qi)為(wei)columbium（鈳——鈮(ni)元素的(de)(de)舊譯），被(bei)人們已知多年。

其他(ta)人則(ze)對(dui)鈳(ke)(ke)持(chi)懷疑態度(du)，尤其是(shi)在(zai)(zai)(zai)接下來的(de)(de)(de)(de)一(yi)年發(fa)現了鉭之(zhi)后(hou)。這些金(jin)屬在(zai)(zai)(zai)大(da)自(zi)然(ran)中一(yi)起出現，而(er)且很難分離。在(zai)(zai)(zai)1844年德國(guo)化學(xue)(xue)(xue)家Heinrich Rose證(zheng)明了鈳(ke)(ke)鐵礦包含了這兩種(zhong)元(yuan)(yuan)素(su)(su)，他(ta)把columbium（鈳(ke)(ke)）命(ming)名(ming)(ming)(ming)為(wei)niobium（鈮(ni)(ni)）。“Columbium”（鈳(ke)(ke)，符號Cb）是(shi)哈契特對(dui)新元(yuan)(yuan)素(su)(su)所給的(de)(de)(de)(de)最早命(ming)名(ming)(ming)(ming)。這一(yi)名(ming)(ming)(ming)稱(cheng)(cheng)在(zai)(zai)(zai)美(mei)(mei)國(guo)一(yi)直有(you)廣泛的(de)(de)(de)(de)使用(yong)(yong)(yong)，美(mei)(mei)國(guo)化學(xue)(xue)(xue)學(xue)(xue)(xue)會(hui)(hui)在(zai)(zai)(zai)1953年出版了最后(hou)一(yi)篇(pian)標題含有(you)“鈳(ke)(ke)”的(de)(de)(de)(de)論文(wen)；“鈮(ni)(ni)”則(ze)在(zai)(zai)(zai)歐(ou)(ou)洲通(tong)用(yong)(yong)(yong)。1949年在(zai)(zai)(zai)阿姆(mu)斯特丹舉辦的(de)(de)(de)(de)化學(xue)(xue)(xue)聯合會(hui)(hui)第15屆(jie)會(hui)(hui)議(yi)最終決定(ding)以“鈮(ni)(ni)”作(zuo)(zuo)為(wei)第41號元(yuan)(yuan)素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)正(zheng)式命(ming)名(ming)(ming)(ming)。翌年，國(guo)際純(chun)粹與(yu)應用(yong)(yong)(yong)化學(xue)(xue)(xue)聯合會(hui)(hui)（IUPAC）也采納了這一(yi)命(ming)名(ming)(ming)(ming)，結束了一(yi)個世紀(ji)來的(de)(de)(de)(de)命(ming)名(ming)(ming)(ming)分歧，盡管“鈳(ke)(ke)”的(de)(de)(de)(de)使用(yong)(yong)(yong)時間更早。這可算(suan)是(shi)一(yi)種(zhong)妥協：IUPAC依北美(mei)(mei)的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)法選擇“Tungsten”而(er)非歐(ou)(ou)洲所用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)“Wolfram”作(zuo)(zuo)為(wei)鎢的(de)(de)(de)(de)命(ming)名(ming)(ming)(ming)，并在(zai)(zai)(zai)鈮(ni)(ni)的(de)(de)(de)(de)命(ming)名(ming)(ming)(ming)上以歐(ou)(ou)洲的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)(yong)法為(wei)先。具權威性的(de)(de)(de)(de)化學(xue)(xue)(xue)學(xue)(xue)(xue)會(hui)(hui)和(he)政府機構(gou)都一(yi)般以IUPAC正(zheng)式命(ming)名(ming)(ming)(ming)稱(cheng)(cheng)之(zhi)，但美(mei)(mei)國(guo)地質調查(cha)局以及冶金(jin)業、金(jin)屬學(xue)(xue)(xue)會(hui)(hui)等組(zu)織(zhi)至今仍使用(yong)(yong)(yong)舊名(ming)(ming)(ming)“鈳(ke)(ke)”。

當(dang)時，科學家(jia)未能有效(xiao)地把(ba)鈳（鈮(ni)）和(he)性(xing)質極為(wei)相(xiang)(xiang)(xiang)似(si)的(de)(de)(de)鉭(tan)區分(fen)開來(lai)。1809年，英國(guo)化學家(jia)威(wei)廉(lian)·海德·沃(wo)拉斯頓（William Hyde Wollaston）對鈳和(he)鉭(tan)的(de)(de)(de)氧化物進行(xing)比較，得出(chu)兩(liang)(liang)(liang)(liang)者的(de)(de)(de)密度分(fen)別(bie)(bie)為(wei)5.918g/cm3及超(chao)過16.6g/cm3。雖然密度值(zhi)相(xiang)(xiang)(xiang)差(cha)巨大，但他仍認(ren)為(wei)兩(liang)(liang)(liang)(liang)者是完全相(xiang)(xiang)(xiang)同的(de)(de)(de)物質。另一(yi)德國(guo)化學家(jia)海因(yin)里希·羅澤（Heinrich Rose）在1846年駁斥這(zhe)一(yi)結(jie)論，并稱原(yuan)先的(de)(de)(de)鉭(tan)鐵礦樣(yang)本(ben)中還(huan)存在著(zhu)另外兩(liang)(liang)(liang)(liang)種(zhong)元(yuan)(yuan)素(su)(su)。他以希臘神話中坦(tan)塔(ta)洛斯的(de)(de)(de)女(nv)(nv)兒尼俄伯(bo)（Niobe，淚水(shui)女(nv)(nv)神）和(he)兒子珀羅普(pu)斯（Pelops）把(ba)這(zhe)兩(liang)(liang)(liang)(liang)種(zhong)元(yuan)(yuan)素(su)(su)分(fen)別(bie)(bie)命(ming)名為(wei)“Niobium”（鈮(ni)）和(he)“Pelopium”。鉭(tan)和(he)鈮(ni)的(de)(de)(de)差(cha)別(bie)(bie)細微，而因(yin)此得出(chu)的(de)(de)(de)新(xin)“元(yuan)(yuan)素(su)(su)”Pelopium、Ilmenium和(he)Dianium實際(ji)上都只是鈮(ni)或者鈮(ni)鉭(tan)混合物。

1864年(nian)，克(ke)利(li)(li)斯(si)蒂(di)安(an)·威廉(lian)·布隆斯(si)特(te)蘭（Christian Wilhelm Blomstrand）、亨利(li)(li)·愛丁·圣克(ke)萊爾·德維爾和路易·約瑟夫·特(te)羅斯(si)特(te)（Louis Joseph Troost）明(ming)確(que)證明(ming)了(le)鉭和鈮(ni)是兩種不同的(de)化(hua)學元素，并確(que)定了(le)一些相關化(hua)合(he)物的(de)化(hua)學公式。瑞(rui)士化(hua)學家讓(rang)-夏爾·加利(li)(li)薩(sa)·德馬里尼亞（Jean Charles Galissard de Marignac）在1866年(nian)進一步證實除鉭和鈮(ni)以外別無其他元素。然而直到1871年(nian)還有(you)科學家發表有(you)關Ilmenium的(de)文章(zhang)。

1864年，德馬(ma)里尼亞在(zai)(zai)(zai)(zai)氫(qing)氣(qi)中(zhong)對氯化鈮(ni)(ni)進行還原反應，首次制(zhi)成(cheng)鈮(ni)(ni)金(jin)屬(shu)。雖(sui)然他在(zai)(zai)(zai)(zai)1866年已(yi)能夠制(zhi)備不(bu)含(han)鉭的(de)(de)鈮(ni)(ni)金(jin)屬(shu)，但要(yao)直到20世(shi)紀初(chu)，鈮(ni)(ni)才開始(shi)有(you)商(shang)業上(shang)的(de)(de)應用(yong)：電燈泡燈絲。鈮(ni)(ni)很快(kuai)就被鎢淘汰了，因(yin)為(wei)鎢的(de)(de)熔點比(bi)鈮(ni)(ni)更高(gao)，更適合作燈絲材(cai)料。1920年代，人們發(fa)現(xian)鈮(ni)(ni)可(ke)以加強(qiang)鋼材(cai)，這成(cheng)為(wei)鈮(ni)(ni)一直以來的(de)(de)主要(yao)用(yong)途。貝爾實驗室的(de)(de)尤(you)金(jin)·昆茲(zi)勒（Eugene Kunzler）等(deng)人發(fa)現(xian)，鈮(ni)(ni)錫在(zai)(zai)(zai)(zai)強(qiang)電場(chang)、磁(ci)(ci)(ci)場(chang)環(huan)境下仍能保持(chi)超導性(xing)，這使鈮(ni)(ni)錫成(cheng)為(wei)第(di)一種能承(cheng)受(shou)高(gao)電流(liu)和磁(ci)(ci)(ci)場(chang)的(de)(de)物質(zhi)，可(ke)用(yong)于大功率磁(ci)(ci)(ci)鐵和電動機械(xie)。這一發(fa)現(xian)促(cu)使了20年后多股長(chang)電纜(lan)的(de)(de)生產。這種電纜(lan)在(zai)(zai)(zai)(zai)繞成(cheng)線圈后可(ke)形(xing)成(cheng)大型強(qiang)電磁(ci)(ci)(ci)鐵，用(yong)在(zai)(zai)(zai)(zai)旋轉機械(xie)、粒(li)子(zi)加速器和粒(li)子(zi)探測器當中(zhong)。

純凈(jing)的金屬樣本在1864年由Christian Blomstrand制(zhi)取，他用氫氣(qi)加熱(re)還原(yuan)氯化鈮實現。

元素簡介

元素信息

一種(zhong)金(jin)屬元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)。鈮(ni)(ni)能(neng)吸收(shou)氣(qi)體，用(yong)作除氣(qi)劑，也是一種(zhong)良好的(de)(de)(de)超(chao)導體。舊(jiu)稱(cheng)“鈳”。化(hua)學(xue)符號Nb，原子序(xu)數41，原子量92.90638，屬周期系ⅤB族。1801年英國(guo)查爾斯·哈切(qie)特（Charles·Hatchett）在研究倫敦大英博物館中(zhong)(zhong)(zhong)收(shou)藏的(de)(de)(de)鈮(ni)(ni)鐵礦(kuang)中(zhong)(zhong)(zhong)分離出一種(zhong)新元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)物，并命(ming)(ming)名(ming)該元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)為columbium（中(zhong)(zhong)(zhong)譯名(ming)鈳）。1802年瑞(rui)典A.G.厄克貝里在鉭(tan)鐵礦(kuang)中(zhong)(zhong)(zhong)發現另一種(zhong)新元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)tantalum。由(you)于(yu)這兩種(zhong)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)性質上(shang)非常相似(si)，不少人(ren)(ren)認為它(ta)們是同一種(zhong)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)。由(you)于(yu)它(ta)與(yu)鉭(tan)非常相似(si)，起初他竟搞混了。1844年德(de)意志H.羅澤詳細研究了許多鈮(ni)(ni)鐵礦(kuang)和鉭(tan)鐵礦(kuang)，分離出兩種(zhong)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)，才(cai)澄清了事實真(zhen)相。最后查爾斯·哈切(qie)特用(yong)神(shen)話中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)女(nv)神(shen)尼(ni)俄伯（Niobe）的(de)(de)(de)名(ming)字命(ming)(ming)名(ming)了該元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)。在歷史上(shang)，最初人(ren)(ren)們用(yong)鈮(ni)(ni)所(suo)在的(de)(de)(de)鈮(ni)(ni)鐵礦(kuang)的(de)(de)(de)名(ming)字“columbium”來(lai)稱(cheng)呼(hu)鈮(ni)(ni)。鈮(ni)(ni)在地(di)殼(ke)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)含量為0.002%，鈮(ni)(ni)在地(di)殼(ke)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)自然儲量為520萬(wan)噸，可(ke)開采儲量440萬(wan)噸，主要礦(kuang)物有鈮(ni)(ni)鐵礦(kuang)、燒綠石(shi)和黑稀金(jin)礦(kuang)、褐釔鈮(ni)(ni)礦(kuang)、鉭(tan)鐵礦(kuang)、鈦鈮(ni)(ni)鈣鈰礦(kuang)。

同位素

自然產生的(de)鈮(ni)由一(yi)種(zhong)穩(wen)定同(tong)位(wei)素(su)組(zu)成(cheng)：93Nb。截至2003年，已合(he)成(cheng)的(de)放射性同(tong)位(wei)素(su)共有至少(shao)32種(zhong)，原子(zi)(zi)量(liang)在81和(he)113之間。其中最穩(wen)定的(de)是92Nb，半(ban)衰(shuai)期有3470萬年；113Nb是最不穩(wen)定的(de)同(tong)位(wei)素(su)之一(yi)，其半(ban)衰(shuai)期估(gu)計只有30毫秒。比93Nb更輕(qing)的(de)同(tong)位(wei)素(su)一(yi)般進(jin)(jin)行β+衰(shuai)變，比它重(zhong)的(de)則會進(jin)(jin)行β-衰(shuai)變。例外包括：81Nb、82Nb和(he)84Nb會進(jin)(jin)行少(shao)量(liang)β緩發(fa)質子(zi)(zi)發(fa)射，91Nb會進(jin)(jin)行電(dian)子(zi)(zi)捕獲和(he)正電(dian)子(zi)(zi)發(fa)射，而92Nb會同(tong)時(shi)進(jin)(jin)行正電(dian)子(zi)(zi)（β+）和(he)電(dian)子(zi)(zi)（β-）發(fa)射。

已知的(de)(de)核(he)(he)(he)素共有25種(zhong)，質量數(shu)介乎(hu)84至104。這個(ge)質量區間內(nei)的(de)(de)同位素中，只(zhi)有96Nb、101Nb和103Nb不具有同核(he)(he)(he)異(yi)構(gou)體(ti)(ti)。最(zui)穩定的(de)(de)鈮同核(he)(he)(he)異(yi)構(gou)體(ti)(ti)是(shi)93mNb，半(ban)衰(shuai)期為(wei)16.13年(nian)；最(zui)不穩定的(de)(de)是(shi)84mNb，半(ban)衰(shuai)期為(wei)103納(na)秒。除92m1Nb進行(xing)少量電子捕獲之(zhi)外，所有同核(he)(he)(he)異(yi)構(gou)體(ti)(ti)的(de)(de)衰(shuai)變方式都是(shi)同核(he)(he)(he)異(yi)構(gou)體(ti)(ti)轉換或β衰(shuai)變。

物理化學性質

物理性質

鈮是灰白色金(jin)屬(shu)(shu)，熔點2468℃，沸點4742℃，密(mi)度8.57g/cm3。鈮是一種(zhong)帶光澤(ze)的灰色金(jin)屬(shu)(shu)，具(ju)有順磁性(xing)，高(gao)純度鈮金(jin)屬(shu)(shu)的延展性(xing)較高(gao)，但(dan)會(hui)隨雜質含量的增加而(er)變(bian)硬。它(ta)的最外電子層排布(bu)和其他的5族元(yuan)(yuan)素(su)非常不同。同樣(yang)的現象也(ye)出現在前后的釕（44）、銠（45）和鈀（46）元(yuan)(yuan)素(su)上。

鈮

Z 元素每層(ceng)電子數

23 釩 2, 8, 11, 2

41 鈮 2, 8, 18, 12, 1

73 鉭 2, 8, 18, 32, 11, 2

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相關資料

物理化學性質

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