化學(xué)性質(zhì):室溫下鈮在空氣中穩(wěn)定,在氧氣中紅熱時也不被完全氧化,高溫下與硫、氮、碳直接化合 ,能與鈦、鋯、鉿、鎢形成合金。不與無機(jī)酸或堿作用,也不溶于王水,但可溶于氫氟酸。鈮金屬室溫下在空氣中是極其穩(wěn)定的,不與空氣作用。雖然它在單質(zhì)狀態(tài)下的熔點(diǎn)較高(2468°C),但其密度卻比其他難熔金屬低。鈮還能抵御各種侵蝕,并能形成介電氧化層。鈮的電正性比位于其左邊的鋯元素低。其原子大小和位于其下方的鉭元素原子幾乎相同,這是鑭系收縮效應(yīng)所造成的。這使得鈮的化學(xué)性質(zhì)與鉭非常相近。雖然它的抗腐蝕性沒有鉭這么高,但是它價格更低,也更為常見,所以在要求較低的情況下常用以代替鉭,例如作化工廠化學(xué)物槽內(nèi)涂層物料。人們曾用鈮鈦超導(dǎo)材料制成了一臺直流發(fā)電機(jī)。福建好的鈮粉
同位素是自然產(chǎn)生的鈮由一種穩(wěn)定同位素組成的:93Nb。截至2003年,已合成的放射性同位素共有至少32種,原子量在81和113之間。其中**穩(wěn)定的是92Nb,半衰期有3470萬年;113Nb是**不穩(wěn)定的同位素之一,其半衰期估計(jì)只有30毫秒。比93Nb更輕的同位素一般進(jìn)行β+衰變,比它重的則會進(jìn)行β-衰變。例外包括:81Nb、82Nb和84Nb會進(jìn)行少量β緩發(fā)質(zhì)子發(fā)射,91Nb會進(jìn)行電子捕獲和正電子發(fā)射,而92Nb會同時進(jìn)行正電子(β+)和電子(β-)發(fā)射。江蘇節(jié)能鈮片鈮可以形成擁有+5和+4氧化態(tài)的鹵化物,以及各種亞化學(xué)計(jì)量化合物。
物理性質(zhì):鈮是灰白色金屬,熔點(diǎn)2468℃,沸點(diǎn)4742℃,密度8.57g/cm3。鈮是一種帶光澤的灰色金屬,具有順磁性,高純度鈮金屬的延展性較高,但會隨雜質(zhì)含量的增加而變硬。它的**外電子層排布和其他的5族元素非常不同。同樣的現(xiàn)象也出現(xiàn)在前后的釕(44)、銠(45)和鈀(46)元素上。鈮在低溫狀態(tài)下會呈現(xiàn)超導(dǎo)體性質(zhì)。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下,它的臨界溫度為9.2K,是所有單質(zhì)超導(dǎo)體中比較高的。其磁穿透深度也是所有元素中比較高的。鈮是三種單質(zhì)第II類超導(dǎo)體之一,其他兩種分別為釩和锝。鈮金屬的純度會**影響其超導(dǎo)性質(zhì)。鈮對于熱中子的捕獲截面很低,因此在核工業(yè)上有相當(dāng)?shù)挠锰帯?/p>
根據(jù)估算,鈮在地球地殼中的豐度為20%,在所有元素中排列第33位。部分科學(xué)家認(rèn)為,鈮在整個地球中的含量更高,但因密度高而主要聚集在地核中。鈮在自然界中不以純態(tài)出現(xiàn),而是和其他元素結(jié)合形成礦物。這些礦物一般也含有鉭元素,例如即鈮鐵礦(Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6)和鈳鉭鐵礦((Fe,Mn)(Ta,Nb)2O6)。含鈮、鉭的礦物通常是偉晶巖和堿性侵入巖中的副礦物。其他礦物還有鈣、鈾和釷以及稀土元素的鈮酸鹽,例如燒綠石((Na,Ca)2Nb2O6(OH,F))和黑稀金礦((Y,Ca,Ce,U,Th)(Nb,Ta,Ti)2O6)等。鈮在很多方面都與鉭及鋯十分相似。
鋼鐵應(yīng)用:在鋼的各種微合金化元素中,廢鈮是***的微合金化元素,鈮的作用如此之大,以至于鐵原子中含有豐富的鈮原子,就能達(dá)到改善鋼性能的目的。實(shí)際上鋼中加入0.001%—0.1%的鈮,就足以改變鋼的力學(xué)性能。例如:當(dāng)加入0.1%的合金化元素時,提高鋼的屈服強(qiáng)度依次為:鈮118MPa;釩71.5MPa;鉬40MPa;錳17.6MPa;鈦為零。實(shí)際上鋼中只需加入0.03%—0.05%Nb,鋼的屈服強(qiáng)度便可提高30%以上。而鋼的成本每噸*增1美元。例如:普通中碳鋼的屈服強(qiáng)度一般為250MPa,加入微量鈮可使強(qiáng)度提高到350—800MPa。鈮的鹵化物負(fù)離子也存在。鈮粒帶
氮化鈮(NbN)在低溫下會變成超導(dǎo)體。福建好的鈮粉
化合物:鈮在很多方面都與鉭及鋯十分相似。它會在室溫下與氟反應(yīng),在200°C下與氯和氫反應(yīng),以及在400°C下與氮反應(yīng),產(chǎn)物一般都是間隙非整比化合物。鈮金屬在200°C下會在空氣中氧化,且能抵御熔融堿和各種酸的侵蝕,包括王水、氫氯酸、硫酸、硝酸和磷酸等。不過氫氟酸以及氫氟酸和硝酸的混合物則可以侵蝕鈮。雖然鈮可以形成氧化態(tài)為+5至?1的各種化合物,但它**常見的還是處于+5氧化態(tài)。氧化態(tài)低于+5的鈮化合物中都含有鈮﹣鈮鍵。福建好的鈮粉
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