ნიობიუმი- მბზინავი ვერცხლისფერი ნაცრისფერი ლითონი. ნიობიუმის კრისტალური ბადე არის სხეულზე ორიენტირებული კუბური პარამეტრით a = 3,294 Å. სიმკვრივე 8,57 გ/სმ 3 (20 °C); t pl 2500 °C; დუღილის წერტილი 4927 °C; ორთქლის წნევა (მმ Hg-ში; 1 მმ Hg = 133.3 N/m 2) 1 10 -5 (2194 °C), 1 10 -4 (2355 °C), 6 10 -4 (დნობის ტემპერატურაზე), 1·10 -3 (2539 °C). თბოგამტარობა W/(m·K) 0°C-ზე და 600°C-ზე არის 51,4 და 56,2, შესაბამისად, და იგივე cal/(cm·sec·°C) არის 0,125 და 0,156. სპეციფიკური მოცულობითი ელექტრული წინააღმდეგობა 0°C-ზე 15,22·10 -8 ohm·m (15,22·10 -6 ohm·cm). ზეგამტარ მდგომარეობაში გადასვლის ტემპერატურაა 9,25 კ. ნიობიუმი პარამაგნიტურია. ელექტრონის მუშაობის ფუნქცია 4.01 eV.
სუფთა ნიობიუმი ადვილად მუშავდება ცივი წნევით და ინარჩუნებს დამაკმაყოფილებელ მექანიკურ თვისებებს მაღალ ტემპერატურაზე. მისი დაჭიმვის სიმტკიცე 20 და 800 °C-ზე არის შესაბამისად 342 და 312 Mn/m2, იგივე kgf/mm2 34.2 და 31.2; ფარდობითი დრეკადობა 20 და 800 °C-ზე არის 19,2 და 20,7%, შესაბამისად. სუფთა ნიობიუმის სიმტკიცე ბრინელის მიხედვით არის 450, ტექნიკური 750-1800 მნ/მ 2.
გარკვეული ელემენტების მინარევები, განსაკუთრებით წყალბადი, აზოტი, ნახშირბადი და ჟანგბადი, მნიშვნელოვნად აზიანებს ელასტიურობას და ზრდის ნიობიუმის სიმტკიცეს. ეს ლითონი შეიძლება შემოვიდეს თხელ ფოლგაში. მაგრამ, როგორც ტიტანის, ტანტალის და ზოგიერთი სხვა ლითონის შემთხვევაში, დრეკადი მხოლოდ ლითონია, რომელიც არ შეიცავს ჟანგბადის, აზოტის და სხვა არალითონების მინარევებს. ეს მინარევები ხდის ნიობიუმს მყიფე და მტვრევად.
ნიობიუმის Nb-ის ფიზიკური თვისებები მოცემულია ტემპერატურის მიხედვით -223-დან 2527°C-მდე. განიხილება მყარი და თხევადი ნიობიუმის შემდეგი თვისებები:
- ნიობიუმის სიმკვრივე დ;
- სპეციფიკური მასის სითბოს მოცულობა C გვ;
- თერმული დიფუზიურობის კოეფიციენტი ა;
- თბოგამტარობის კოეფიციენტი λ ;
- ელექტრული წინაღობა ρ ;
- ხაზოვანი თერმული გაფართოების კოეფიციენტი α .
ნიობიუმის ფიზიკური თვისებები განსხვავდება ტემპერატურის მიხედვით. მის ცვლილებას უდიდესი გავლენა აქვს ნიობიუმის ელექტრულ წინაღობაზე. მაგალითად, როდესაც ამ ლითონის ტემპერატურა იზრდება 0°C-დან დნობის წერტილამდე, მისი წინაღობა იზრდება 8-ჯერ მეტით (109·10 -8 Ohm·m მნიშვნელობამდე).
ნიობიუმი არის დრეკადი, ცეცხლგამძლე ლითონი, დნობის წერტილით 2477°C და სიმკვრივით 8570 კგ/მ 3 (20°C-ზე). ნიობიუმის დუღილის წერტილი არის 4744°C, გისოსის სტრუქტურა არის სხეულზე ორიენტირებული კუბური პერიოდით 0,33 ნმ.
გაცხელებისას ნიობიუმის სიმკვრივე მცირდება. გამდნარ მდგომარეობაში ნიობიუმის სიმკვრივე მნიშვნელოვნად დაბალია, ვიდრე მყარ მდგომარეობაში: 2477°C ტემპერატურაზე თხევადი ნიობიუმის სიმკვრივეა 7580 კგ/მ 3.
ოთახის ტემპერატურაზე ნიობიუმის სპეციფიკური თბოტევადობა არის 268 ჯ/(კგ გრადუსი) და იზრდება გაცხელებისას. გაითვალისწინეთ, რომ დნობის დროს, ნიობიუმის ამ ფიზიკური თვისების ღირებულება ოდნავ იცვლება და თხევად მდგომარეობაში მისი სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრე 1,7-ჯერ აღემატება კლასიკურ მნიშვნელობას 3R.
ნიობიუმის თბოგამტარობა 0°C-ზე არის 48 W/(m deg)ზომით ახლოსაა. ნიობიუმის თბოგამტარობის კოეფიციენტის ტემპერატურულ დამოკიდებულებას ახასიათებს ბრტყელი მინიმუმი ოთახის ტემპერატურის რეგიონში და დადებითი ტემპერატურის კოეფიციენტი 230°C-ზე ზემოთ. როგორც ნიობიუმი უახლოვდება დნობის წერტილს, მისი თბოგამტარობა იზრდება.
ნიობიუმის თერმული დიფუზიურობას ასევე აქვს ნაზი მინიმუმი ოთახის ტემპერატურასთან და შემდეგ ნაზი მაქსიმუმი 900...1500°C-ზე. ნიობიუმის თერმული ხაზოვანი გაფართოების კოეფიციენტი შედარებით დაბალია. ღირებულებით ის შედარებულია ლითონების გაფართოების კოეფიციენტთან, როგორიცაა ვოლფრამი, ირიდიუმი და.
| t, °C | დ, კგ/მ 3 |
C p, J/(კგ გრადუსი) |
a·10 6, მ 2/წმ |
λ, W/(მ გრადუსი) |
ρ·10 8, ომ მ |
α·10 6, K-1 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| -223 | — | 99 | — | — | — | 2,27 |
| -173 | — | 202 | — | 32,1 | 4,2 | 4,77 |
| -73 | — | 254 | 24,5 | 32,6 | 9,71 | 6,39 |
| 0 | — | 265 | 23,9 | 48 | 13,4 | 6,91 |
| 27 | 8570 | 268 | 23,7 | 53,5 | 14,7 | 7,07 |
| 127 | 8550 | 274 | 23,5 | 55,1 | 19,5 | 7,3 |
| 227 | 8530 | 280 | 23,9 | 57,1 | 23,8 | 7,5 |
| 327 | 8510 | 285 | 23,9 | 57,9 | 27,7 | 7,7 |
| 427 | 8490 | 289 | 23,9 | 58,6 | 31,4 | 7,9 |
| 527 | 8470 | 293 | 24 | 59,5 | 34,9 | 8,09 |
| 627 | 8450 | 297 | 24,2 | 60,8 | 38,2 | 8,25 |
| 727 | 8430 | 301 | 24,5 | 62,2 | 41,6 | 8,41 |
| 927 | 8380 | 311 | 24,7 | 64,3 | 47,9 | 8,71 |
| 1127 | 8320 | 322 | 25 | 70 | 54 | 8,99 |
| 1327 | 8260 | 335 | 25 | 69,2 | 60 | 9,27 |
| 1527 | 8200 | 350 | 25 | 71,7 | 65,9 | 9,55 |
| 1727 | 8140 | 366 | 24,6 | 73,3 | 71,8 | 9,83 |
| 1927 | 8080 | 384 | 24 | 74,5 | 77,6 | 10,11 |
| 2127 | 8020 | 404 | 24 | 77,8 | 83,3 | 10,39 |
| 2327 | 7960 | 426 | 21,7 | 73,6 | 89 | — |
| 2477 | 7580 | 450 | 18 | 65 | 109 | — |
| 2527 | — | 450 | 17,8 | — | — | — |
კაცობრიობა დიდი ხანია იცნობს ელემენტს, რომელიც პერიოდული ცხრილის 41-ე უჯრედს იკავებს. მისი ამჟამინდელი სახელი, ნიობიუმი, თითქმის ნახევარი საუკუნით ახალგაზრდაა. ისე მოხდა, რომ No41 ელემენტი ორჯერ გაიხსნა. პირველად 1801 წელს ინგლისელმა მეცნიერმა ჩარლზ ჰეჩეტმა გამოიკვლია ამერიკიდან ბრიტანეთის მუზეუმში გაგზავნილი ნამდვილი მინერალის ნიმუში. ამ მინერალიდან მან გამოყო ადრე უცნობი ელემენტის ოქსიდი. ჰეჩეტმა ახალ ელემენტს კოლუმბიუმი დაარქვა, რითაც აღნიშნა მისი საზღვარგარეთული წარმოშობა. და შავ მინერალს კოლუმბიტი ერქვა.
ერთი წლის შემდეგ, შვედმა ქიმიკოსმა ეკებერგმა გამოყო კიდევ ერთი ახალი ელემენტის ოქსიდი კოლუმბიტიდან, სახელად ტანტალი. მსგავსება ნაერთებს შორის კოლუმბია და ტანტალი იმდენად დიდი იყო, რომ 40 წლის განმავლობაში ქიმიკოსთა უმეტესობას სჯეროდა, რომ ტანტალი და კოლუმბი ერთი და იგივე ელემენტია.
1844 წელს გერმანელმა ქიმიკოსმა ჰაინრიხ როუზმა გამოიკვლია ბავარიაში ნაპოვნი კოლუმბიტის ნიმუშები. მან კვლავ აღმოაჩინა ორი ლითონის ოქსიდი. ერთ-ერთი მათგანი იყო უკვე ცნობილი ტანტალის ოქსიდი. ოქსიდები მსგავსი იყო და, ხაზს უსვამდა მათ მსგავსებას, როზმა დაასახელა მეორე ოქსიდის შემქმნელ ელემენტს ნიობიუმი, მითოლოგიური მოწამე ტანტალუსის ქალიშვილის ნიობის სახელით.
თუმცა, როუზმა, ჰეჩეტის მსგავსად, ვერ შეძლო ამ ელემენტის თავისუფალ მდგომარეობაში მიღება.
მეტალის ნიობიუმი პირველად მხოლოდ 1866 წელს მიიღო შვედმა მეცნიერმა ბლომსტრანდმა ნიობიუმის ქლორიდის წყალბადით შემცირების დროს. მე-19 საუკუნის ბოლოს. ნაპოვნია კიდევ ორი გზა ამ ელემენტის მისაღებად. ჯერ მოისანმა მოიპოვა იგი ელექტრო ღუმელში, ამცირებდა ნიობიუმის ოქსიდს ნახშირბადით, შემდეგ კი გოლდშმიდტმა შეძლო იგივე ელემენტის შემცირება ალუმინის საშუალებით.
ხოლო No41 ელემენტს სხვადასხვა ქვეყანაში განაგრძობდა სხვაგვარად ეძახდნენ: ინგლისსა და აშშ-ში - კოლუმბიაში, სხვა ქვეყნებში - ნიობიუმს. წმინდა და გამოყენებითი ქიმიის საერთაშორისო კავშირმა (IUPAC) ამ დაპირისპირებას წერტილი დაუსვა 1950 წელს. გადაწყდა, რომ ელემენტის "ნიობიუმის" სახელი ყველგან დაკანონებულიყო და სახელი "კოლუმბიტი" მიენიჭა ნიობიუმის მთავარ მინერალს. მისი ფორმულა არის (Fe, Mn) (Nb, Ta) 2 O 6.
ქიმიკოსის თვალით
ელემენტარული ნიობიუმი არის უკიდურესად ცეცხლგამძლე (2468°C) და მაღალი დუღილის (4927°C) ლითონი, ძალიან მდგრადია მრავალი აგრესიული გარემოს მიმართ. ყველა მჟავა, გარდა ჰიდროფლორინის მჟავისა, არ მოქმედებს მასზე. ჟანგვის მჟავები „აქცევს“ ნიობიუმს, ფარავს მას დამცავი ოქსიდის ფირით (No. 205). მაგრამ მაღალ ტემპერატურაზე, ნიობიუმის ქიმიური აქტივობა იზრდება. თუ 150...200°C ტემპერატურაზე ლითონის მხოლოდ მცირე ზედაპირული ფენა იჟანგება, მაშინ 900...1200°C ტემპერატურაზე ოქსიდის ფირის სისქე მნიშვნელოვნად იზრდება.
ნიობიუმი აქტიურად რეაგირებს ბევრ არამეტალთან. ჰალოგენები, აზოტი, წყალბადი, ნახშირბადი და გოგირდი მასთან ერთად ქმნიან ნაერთებს. ამ შემთხვევაში, ნიობიუმს შეუძლია გამოავლინოს სხვადასხვა ვალენტობა - ორიდან ხუთამდე. მაგრამ ამ ელემენტის მთავარი ვალენტობა არის 5+. მარილში ხუთვალენტიანი ნიობიუმი შეიძლება იყოს როგორც კატიონის, ისე ერთ-ერთი ანიონური ელემენტის სახით, რაც მიუთითებს No41 ელემენტის ამფოტერულ ბუნებაზე.
ნიობინის მჟავების მარილებს ნიობატები ეწოდება. ისინი მიიღება გაცვლითი რეაქციების შედეგად, ნიობიუმის პენტოქსიდის სოდასთან შერწყმის შემდეგ:
Nb 2 O 5 + 3Na 2 CO 4 → 2Na 3 NbO 4 + 3CO 2.
საკმაოდ კარგად იქნა შესწავლილი რამდენიმე ნიობური მჟავის მარილები, ძირითადად მეტანიობიუმის HNbO 3 , ისევე როგორც დინიობატები და პენტანიობატები (K 4 Nb 2 O 7 , K 7 Nb 5 O 16 · მ H2O). ხოლო მარილები, რომლებშიც No41 ელემენტი მოქმედებს როგორც კატიონი, ჩვეულებრივ მიიღება მარტივი ნივთიერებების პირდაპირი ურთიერთქმედებით, მაგალითად 2Nb + 5Cl 2 → 2NbCl 5.
ნიობიუმის პენტაჰალიდების კაშკაშა ფერის ნემსის ფორმის კრისტალები (NbCl - ყვითელი, NbBr 5 - მეწამულ-წითელი) ადვილად იხსნება ორგანულ გამხსნელებში - ქლოროფორმში, ეთერში, სპირტში. მაგრამ წყალში გახსნისას ეს ნაერთები მთლიანად იშლება და ჰიდროლიზდება ნიობატების წარმოქმნით:
NbCl 5 + 4H 2 O → 5HCl + H 3 NbO 4.
ჰიდროლიზის თავიდან აცილება შესაძლებელია წყალხსნარში ძლიერი მჟავის დამატებით. ასეთ ხსნარებში ნიობიუმის პენტაჰალიდები იხსნება ჰიდროლიზის გარეშე.
ნიობიუმი აყალიბებს ორმაგ მარილებს და რთულ ნაერთებს, ყველაზე ადვილად ფტორს. ფტორონიობატები ამ ორმაგი მარილების სახელია. ისინი მიიღება, თუ რომელიმე ლითონის ფტორს ემატება ნიობიური და ჰიდროფთორმჟავას ხსნარში.
რთული ნაერთის შემადგენლობა დამოკიდებულია ხსნარში მოხვედრილი კომპონენტების თანაფარდობაზე. ერთ-ერთი ამ ნაერთის რენტგენოლოგიურმა ანალიზმა აჩვენა სტრუქტურა K 2 NbF 7 ფორმულის შესაბამისი. ასევე შეიძლება წარმოიქმნას ნიობიუმის ოქსონაერთები, მაგალითად, კალიუმის ოქსოფლუორინფობატი K 2 NbOF 5 H 2 O.
ამ ინფორმაციით, რა თქმა უნდა, ელემენტის ქიმიური მახასიათებლები არ არის ამოწურული. დღეს 41-ე ელემენტის ყველაზე მნიშვნელოვანი ნაერთებია სხვა ლითონებთან.
ნიობიუმი და ზეგამტარობა
სუპერგამტარობის საოცარი ფენომენი, როდესაც გამტარის ტემპერატურა იკლებს, მასში ელექტრული წინააღმდეგობის მკვეთრი გაქრობა ხდება, პირველად დააფიქსირა ჰოლანდიელმა ფიზიკოსმა გ. კამერლინგ-ონესმა 1911 წელს. პირველი ზეგამტარი აღმოჩნდა ვერცხლისწყალი, მაგრამ არა ის, არამედ ნიობიუმი და ნიობიუმის ზოგიერთი მეტალის ნაერთები განზრახული იყო გამხდარიყო პირველი ტექნიკურად მნიშვნელოვანი სუპერგამტარი მასალა.
ზეგამტარების ორი მახასიათებელი პრაქტიკულად მნიშვნელოვანია: კრიტიკული ტემპერატურის მნიშვნელობა, რომლის დროსაც ხდება ზეგამტარობის მდგომარეობაზე გადასვლა და კრიტიკული მაგნიტური ველი (კამერლინგ ონესი ასევე აკვირდებოდა ზეგამტარობის დაკარგვას საკმარისად ძლიერი მაგნიტური ველის ზემოქმედებისას. ). 1975 წლის 1 იანვრის მდგომარეობით, ზეგამტარი - კრიტიკული ტემპერატურის „რეკორდსმენი“ იყო ნიობიუმის და გერმანიუმის მეტალთაშორისი ნაერთი, შემადგენლობით Nb 3 Ge. მისი კრიტიკული ტემპერატურაა 23,2°K; ეს უფრო მაღალია ვიდრე წყალბადის დუღილის წერტილი. (ყველაზე ცნობილი ზეგამტარები ხდება ზეგამტარები მხოლოდ თხევადი ჰელიუმის ტემპერატურაზე).
ზეგამტარობის მდგომარეობაში გადასვლის უნარი ასევე დამახასიათებელია ნიობიუმის სტანიდისთვის Nb 3 Sn, ნიობიუმის შენადნობებისთვის ალუმინის და გერმანიუმთან ან ტიტანთან და ცირკონიუმთან. ყველა ეს შენადნობები და ნაერთები უკვე გამოიყენება სუპერგამტარი სოლენოიდების, ისევე როგორც სხვა მნიშვნელოვანი ტექნიკური მოწყობილობების დასამზადებლად.
ნიობიუმი - ლითონი
მეტალის ნიობიუმის მიღება შესაძლებელია მისი ნაერთების შემცირებით, როგორიცაა ნიობიუმის ქლორიდი ან კალიუმის ფტორ-ნიობატი, მაღალ ტემპერატურაზე:
K 2 NbF 7 + 5Na → Nb + 2KF + 5NaF.
მაგრამ სანამ წარმოების ამ არსებითად საბოლოო ეტაპს მიაღწევს, ნიობიუმის მადანი გადამუშავების მრავალ ეტაპს გადის. პირველი მათგანი არის მადნის გამდიდრება, კონცენტრატების მოპოვება. კონცენტრატი შერწყმულია სხვადასხვა ნაკადით: კაუსტიკური სოდა ან სოდა. მიღებული შენადნობი გაჟღენთილია. მაგრამ ის მთლიანად არ იშლება. უხსნადი ნალექი არის ნიობიუმი. მართალია, ის ჯერ კიდევ ჰიდროქსიდის შემადგენლობაშია, არ არის გამოყოფილი მისი ანალოგისგან ქვეჯგუფში - ტანტალი - და არ არის გაწმენდილი ზოგიერთი მინარევებისაგან.
1866 წლამდე არ იყო ცნობილი ტანტალისა და ნიობიუმის გამიჯვნის ინდუსტრიულად შესაფერისი მეთოდი. ამ უკიდურესად მსგავსი ელემენტების გამოყოფის პირველი მეთოდი შემოგვთავაზა ჟან ჩარლზ გალისარ დე მარინიაკმა. მეთოდი ეფუძნება ამ ლითონების რთული ნაერთების განსხვავებულ ხსნადობას და ეწოდება ფტორი. რთული ტანტალის ფტორიდი წყალში უხსნადია, მაგრამ ნიობიუმის ანალოგიური ნაერთი ხსნადია.
ფტორის მეთოდი რთულია და არ იძლევა ნიობიუმის და ტანტალის სრულ გამიჯვნას. ამიტომ, ამ დღეებში იგი თითქმის არ გამოიყენება. იგი შეიცვალა სელექციური ექსტრაქციის, იონური გაცვლის, ჰალოიდების რექტიფიკაციის მეთოდებით და ა.შ. ეს მეთოდები გამოიყენება ხუთვალენტიანი ნიობიუმის ოქსიდის და ქლორიდის მისაღებად.
ნიობიუმის და ტანტალის გამოყოფის შემდეგ ხდება ძირითადი ოპერაცია - შემცირება. ნიობიუმის პენტოქსიდი Nb 2 O 5 მცირდება ალუმინის, ნატრიუმის, ჭვარტლის ან ნიობიუმის კარბიდით, რომელიც მიღებულია Nb 2 O 5 ნახშირბადთან რეაქციით; ნიობიუმის პენტაქლორიდი მცირდება ნატრიუმის ლითონის ან ნატრიუმის ამალგამით. ასე მიიღება ფხვნილი ნიობიუმი, რომელიც შემდეგ უნდა გადაიქცეს მონოლითად, მოხდეს პლასტმასის, კომპაქტური და დასამუშავებლად ვარგისი. სხვა ცეცხლგამძლე ლითონების მსგავსად, ნიობიუმის მონოლითი იწარმოება ფხვნილის მეტალურგიის მეთოდებით, რომლის არსი შემდეგია.
მიღებულ ლითონის ფხვნილს მაღალი წნევით (1 ტ/სმ2) წნეხვენ მართკუთხა ან კვადრატული განივი კვეთის ე.წ. ვაკუუმში 2300°C-ზე ეს ზოლები აგლომერდება და გაერთიანებულია ღეროებად, რომლებიც დნება ვაკუუმურ რკალის ღუმელებში და ამ ღუმელებში ღეროები მოქმედებს როგორც ელექტროდი. ამ პროცესს ეწოდება სახარჯო ელექტროდების დნობა.
ერთკრისტალური პლასტმასის ნიობიუმი წარმოიქმნება ჭურჭლისგან თავისუფალი ზონის ელექტრონული სხივის დნობით. მისი არსი იმაში მდგომარეობს, რომ ელექტრონების მძლავრი სხივი მიმართულია ფხვნილ ნიობიუმზე (გამორიცხულია დაჭერის და შედუღების ოპერაციები!), რომელიც დნება ფხვნილს. ლითონის წვეთები მიედინება ნიობიუმის ინგოტზე, რომელიც თანდათან იზრდება და ამოღებულია სამუშაო კამერიდან.
როგორც ხედავთ, ნიობიუმის გზა მადნიდან მეტალამდე ნებისმიერ შემთხვევაში საკმაოდ გრძელია, წარმოების მეთოდები კი რთული.
ნიობიუმი და ლითონები
ყველაზე ლოგიკურია ისტორიის დაწყება მეტალურგიით ნიობიუმის გამოყენების შესახებ, რადგან სწორედ მეტალურგიაში იპოვა მას ყველაზე ფართო გამოყენება. როგორც ფერადი მეტალურგიაში, ასევე შავი მეტალურგიაში.
ნიობიუმის შენადნობი ფოლადი აქვს კარგი კოროზიის წინააღმდეგობა. „მერე რა? – იტყვის სხვა გამოცდილი მკითხველი. „ქრომი ასევე ზრდის ფოლადის კოროზიის წინააღმდეგობას და ის გაცილებით იაფია ვიდრე ნიობიუმი“. ეს მკითხველი ერთდროულად მართალია და არასწორიც. არასწორი, რადგან ერთი რამ დამავიწყდა.
ქრომი-ნიკელის ფოლადი, ისევე როგორც ნებისმიერი სხვა, ყოველთვის შეიცავს ნახშირბადს. მაგრამ ნახშირბადი გაერთიანებულია ქრომთან და ქმნის კარბიდს, რაც ფოლადს უფრო მყიფეს ხდის. ნიობიუმს უფრო მეტი მიდრეკილება აქვს ნახშირბადთან, ვიდრე ქრომი. ამიტომ, როდესაც ნიობიუმი ემატება ფოლადს, ნიობიუმის კარბიდი აუცილებლად წარმოიქმნება. ნიობიუმთან შენადნობი ფოლადი იძენს მაღალ ანტიკოროზიულ თვისებებს და არ კარგავს ელასტიურობას. სასურველი ეფექტი მიიღწევა, როდესაც ტონა ფოლადს ემატება მხოლოდ 200 გრ ნიობიუმის ლითონი. და ნიობიუმი ანიჭებს მაღალ აცვიათ წინააღმდეგობას ქრომ-მანგანუმის ფოლადისაგან.
ბევრი ფერადი ლითონი ასევე შერწყმულია ნიობიუმთან. ამრიგად, ალუმინი, რომელიც ადვილად იხსნება ტუტეებში, არ რეაგირებს მათთან, თუ მას მხოლოდ 0,05% ნიობიუმი დაემატება. და სპილენძი, რომელიც ცნობილია თავისი რბილობით, და მისი მრავალი შენადნობი, როგორც ჩანს, გამაგრებულია ნიობიუმით. ის ზრდის ლითონების სიმტკიცეს, როგორიცაა ტიტანი, მოლიბდენი, ცირკონიუმი, და ამავე დროს ზრდის მათ სითბოს წინააღმდეგობას და სითბოს წინააღმდეგობას.
ახლა ნიობიუმის თვისებებსა და შესაძლებლობებს აფასებს ავიაცია, მექანიკური ინჟინერია, რადიოინჟინერია, ქიმიური მრეწველობა და ბირთვული ენერგია. ყველა მათგანი გახდა ნიობიუმის მომხმარებელი.
უნიკალური თვისება - ნიობიუმის ურანის შესამჩნევი ურთიერთქმედების არარსებობა 1100°C-მდე ტემპერატურაზე და, გარდა ამისა, კარგი თბოგამტარობა, თერმული ნეიტრონების მცირე ეფექტური შთანთქმის ჯვარი - ნიობიუმი აქცევს სერიოზულ კონკურენტად ლითონებს, რომლებიც აღიარებულია ბირთვულ სისტემაში. მრეწველობა - ალუმინი, ბერილიუმი და ცირკონიუმი. გარდა ამისა, დაბალია ნიობიუმის ხელოვნური (გამოწვეული) რადიოაქტიურობა. აქედან გამომდინარე, მისი გამოყენება შესაძლებელია რადიოაქტიური ნარჩენების შესანახი კონტეინერების ან მათი გამოყენების დანადგარების დასამზადებლად.
ქიმიური მრეწველობა შედარებით ცოტა ნიობიუმს მოიხმარს, მაგრამ ეს მხოლოდ მისი დეფიციტით აიხსნება. აღჭურვილობა მაღალი სისუფთავის მჟავების წარმოებისთვის ზოგჯერ მზადდება ნიობიუმის შემცველი შენადნობებისგან და, ნაკლებად ხშირად, ფურცლის ნიობიუმისგან. ნიობიუმის უნარი, გავლენა მოახდინოს გარკვეული ქიმიური რეაქციების სიჩქარეზე, გამოიყენება, მაგალითად, ბუტადიენისგან ალკოჰოლის სინთეზში.
41-ე ელემენტის მომხმარებელი გახდა სარაკეტო და კოსმოსური ტექნოლოგიებიც. საიდუმლო არ არის, რომ ამ ელემენტის გარკვეული რაოდენობა უკვე ბრუნავს დედამიწის მახლობლად ორბიტაზე. რაკეტების ზოგიერთი ნაწილი და დედამიწის ხელოვნური თანამგზავრების ბორტ აღჭურვილობა დამზადებულია ნიობიუმის შემცველი შენადნობებისა და სუფთა ნიობიუმისგან.
ნიობიუმის მინერალები
კოლუმბიტი (Fe, Mn) (Nb, Ta) 2 O 6 იყო კაცობრიობისთვის ცნობილი ნიობიუმის პირველი მინერალი. და ეს იგივე მინერალი ყველაზე მდიდარია No41 ელემენტით. ნიობიუმის და ტანტალის ოქსიდები შეადგენს კოლუმბიტის წონის 80%-მდე. გაცილებით ნაკლებია ნიობიუმი პიროქლორში (Ca, Na) 2 (Nb, Ta, Ti) 2 O 6 (O, OH, F) და ლოპარიტში (Na, Ce, Ca) 2 (Nb, Ti) 2 O 6. საერთო ჯამში, ცნობილია 100-ზე მეტი მინერალი, რომლებიც შეიცავს ნიობიუმს. ასეთი წიაღისეულის მნიშვნელოვანი საბადოებია სხვადასხვა ქვეყანაში: აშშ, კანადა, ნორვეგია, ფინეთი, მაგრამ აფრიკის სახელმწიფო ნიგერია გახდა ნიობიუმის კონცენტრატების უდიდესი მიმწოდებელი მსოფლიო ბაზარზე. სსრკ-ს აქვს ლოპარიტის დიდი მარაგი, ისინი აღმოაჩინეს კოლას ნახევარკუნძულზე.
ვარდისფერი კარბიდი
ნიობიუმის მონოკარბიდი NbC არის პლასტიკური ნივთიერება დამახასიათებელი მოვარდისფრო ბზინვარებით. ეს მნიშვნელოვანი ნაერთი წარმოიქმნება საკმაოდ მარტივად, როდესაც მეტალის ნიობიუმი რეაგირებს ნახშირწყალბადებთან. კარგი ელასტიურობისა და მაღალი სითბოს წინააღმდეგობის კომბინაცია სასიამოვნო „გარე თვისებებთან“ აქცევს ნიობიუმის მონოკარბიდს ღირებულ მასალად საფარების წარმოებისთვის. ამ ნივთიერების ფენა მხოლოდ 0,5 მმ სისქით საიმედოდ იცავს ბევრ მასალას კოროზიისგან მაღალ ტემპერატურაზე, კერძოდ, გრაფიტს, რომელიც პრაქტიკულად დაუცველია სხვა საფარით. NbC ასევე გამოიყენება როგორც სტრუქტურული მასალა სარაკეტო მეცნიერებაში და ტურბინების წარმოებაში.
ნერვები ჯვარედინად არის დაკავშირებული ნიობიუმთან
ნიობიუმის მაღალი კოროზიის წინააღმდეგობამ შესაძლებელი გახადა მისი გამოყენება მედიცინაში. ნიობიუმის ძაფები არ იწვევს ცოცხალ ქსოვილს გაღიზიანებას და კარგად ეკვრის მას. რეკონსტრუქციულმა ქირურგიამ წარმატებით გამოიყენა ასეთი ძაფები დახეული მყესების, სისხლძარღვების და ნერვების გასაკერებლად.
გარეგნობა არ ატყუებს
ნიობიუმს არა მხოლოდ აქვს ტექნოლოგიისთვის აუცილებელი თვისებების ნაკრები, არამედ საკმაოდ ლამაზადაც გამოიყურება. იუველირები ცდილობდნენ გამოეყენებინათ ეს თეთრი მბზინავი ლითონი საათის ყუთების დასამზადებლად. ნიობიუმის შენადნობები ვოლფრამით ან რენიუმით ზოგჯერ ცვლის კეთილშობილ ლითონებს: ოქრო, პლატინა, ირიდიუმი. ეს უკანასკნელი განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია, რადგან ნიობიუმ-რენიუმის შენადნობი არა მხოლოდ მეტალის ირიდიუმის მსგავსია, არამედ თითქმის აცვიათ მდგრადია. ეს საშუალებას აძლევდა ზოგიერთ ქვეყანას ძვირადღირებული ირიდიუმის გარეშე ეწარმოებინათ შადრევანი კალმების სამაგრი წვერები.
ნიობიუმი და შედუღება
ჩვენი საუკუნის 20-იანი წლების ბოლოს, ელექტრო და გაზის შედუღება დაიწყო მოქლონების ჩანაცვლება და კომპონენტებისა და ნაწილების დამაკავშირებელი სხვა მეთოდები. შედუღებამ გააუმჯობესა პროდუქციის ხარისხი, დააჩქარა და შეამცირა მათი შეკრების პროცესების ღირებულება. შედუღება განსაკუთრებით პერსპექტიული ჩანდა დიდი დანადგარების დამონტაჟებისას, რომლებიც მუშაობენ კოროზიულ გარემოში ან მაღალი წნევის ქვეშ. მაგრამ შემდეგ აღმოჩნდა, რომ უჟანგავი ფოლადის შედუღებისას შედუღებას გაცილებით ნაკლები სიმტკიცე აქვს, ვიდრე თავად ფოლადი. ნაკერის თვისებების გასაუმჯობესებლად, "უჟანგავი ფოლადში" დაიწყო სხვადასხვა დანამატების შეტანა. მათგან საუკეთესო აღმოჩნდა ნიობიუმი.
დაუფასებელი ფიგურები
შემთხვევითი არ არის, რომ ნიობიუმი იშვიათ ელემენტად ითვლება: ის მართლაც იშვიათად და მცირე რაოდენობით გვხვდება, ყოველთვის მინერალების სახით და არასდროს მშობლიურ მდგომარეობაში. საინტერესო დეტალი: სხვადასხვა საცნობარო პუბლიკაციებში განსხვავებულია ნიობიუმის კლარკი (დედამიწის ქერქში). ეს ძირითადად აიხსნება იმით, რომ ბოლო წლებში აფრიკის ქვეყნებში აღმოჩენილია ნიობიუმის შემცველი მინერალების ახალი საბადოები. The Chemist's Handbook, ტომი 1 (M., Chemistry, 1963) მოცემულია შემდეგი მაჩვენებლები: 3,2 10 –5% (1939), 1 10 –3% (1949) და 2, 4·10 –3% (1954). მაგრამ ბოლო მაჩვენებლები ასევე არ არის შეფასებული: ბოლო წლებში აღმოჩენილი აფრიკის საბადოები აქ არ შედის. მიუხედავად ამისა, დადგენილია, რომ დაახლოებით 1,5 მილიონი ტონა მეტალის ნიობიუმის დნობა შესაძლებელია უკვე ცნობილი საბადოების მინერალებიდან.
ნიობიუმი (ლათინური Niobium, სიმბოლო Nb) არის ელემენტი ატომური ნომრით 41 და ატომური მასა 92,9064. ნიობიუმი არის მეხუთე ჯგუფის მეორადი ქვეჯგუფის ელემენტი, დიმიტრი ივანოვიჩ მენდელეევის ქიმიური ელემენტების პერიოდული ცხრილის მეხუთე პერიოდი. ტანტალთან ერთად ნიობიუმი ვანადიუმის ქვეჯგუფის ნაწილია. ატომის გარე ელექტრონულ ფენაში ორი ან ერთი ელექტრონის არსებობისას, ეს ელემენტები განსხვავდება ძირითადი ქვეჯგუფის ელემენტებისაგან მეტალის თვისებების უპირატესობით და წყალბადის ნაერთების არარსებობით. თავისუფალ მდგომარეობაში ვანადიუმი, ნიობიუმი და ტანტალი ძალიან მდგრადია ქიმიური გავლენის მიმართ და აქვთ მაღალი დნობის წერტილი. ეს ლითონები, ქრომთან, მოლიბდენთან, ვოლფრამთან, რენიუმთან ერთად, ასევე რუთენიუმთან, როდიუმთან, ოსმიუმთან და ირიდიუმთან ერთად, ცეცხლგამძლე ლითონებია. ორმოცდამეერთე ელემენტი თავისუფალ მდგომარეობაში არის ფოლადის ნაცრისფერი ლითონი, მყარი (მაგრამ არა მყიფე), ცეცხლგამძლე (დნობის წერტილი 2500 ° C) და მაღალი დუღილის (4927 ° C), ადვილად დამუშავებული და ძალიან მდგრადია ბევრ აგრესიულ გარემოში. . ნიობიუმის სიმკვრივეა 8,57 გ/სმ3. ბუნებრივი ნიობიუმი შედგება მხოლოდ ერთი სტაბილური იზოტოპისგან, 93Nb.
ორმოცდამეერთე ელემენტის აღმოჩენის ისტორია ძალიან მჭიდროდ არის დაკავშირებული სხვა მონათესავე ლითონის ისტორიასთან, რომელიც იმავე ქვეჯგუფის ნაწილია, როგორც ნიობიუმი - ტანტალი. ჯერ კიდევ მეჩვიდმეტე საუკუნის შუა წლებში სამხრეთ ამერიკაში (მდინარე კოლუმბიის აუზში) აღმოაჩინეს მძიმე შავი მინერალი ოქროსფერი მიკა ვენებით. იგი წაიყვანეს ინგლისში, სადაც საუკუნეზე მეტი გაატარა ბრიტანეთის მუზეუმის ერთ-ერთ ვიტრინაში "რკინის მადნის" სახელწოდებით და მხოლოდ 1801 წელს დაინტერესდა ინგლისელი ქიმიკოსი ჩარლზ ჰეჩეტი უჩვეულო მინერალით. მან გამოყო ადრე უცნობი ელემენტის ოქსიდი, რომელსაც უწოდა "კოლუმბიუმი" და მინერალი "კოლუმბიტი". ერთი წლის შემდეგ, შვედმა ქიმიკოსმა ეკებერგმა გამოყო იგივე მინერალიდან კიდევ ერთი ახალი ელემენტის ოქსიდი, სახელად ტანტალი. ამ მიზეზით, მრავალი წლის განმავლობაში ითვლებოდა, რომ კოლუმბი და ტანტალი იდენტური ლითონები იყო, რადგან ისინი იმავე მინერალში იყო ნაპოვნი. მხოლოდ 1844 წელს გერმანელმა ქიმიკოსმა ჰაინრიხ როუზმა კოლუმბიტის შესწავლისას აღმოაჩინა მასში ორი ლითონის ოქსიდი, რომლებიც მსგავსი თვისებებით, მაგრამ დამოუკიდებელი ელემენტები იყვნენ. ერთ-ერთი მათგანი იყო უკვე ცნობილი ტანტალი, მეორეს კი როზმა ნიობიუმი უწოდა (მითოლოგიური მოწამე ტანტალუსის ქალიშვილის ნიობის სახელს).
ნიობიუმი მრავალი სითბოს მდგრადი და კოროზიისადმი მდგრადი შენადნობის ერთ-ერთი მთავარი კომპონენტია. განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია სითბოს მდგრადი ნიობიუმის შენადნობები, რომლებიც გამოიყენება გაზის ტურბინების, რეაქტიული ძრავების და რაკეტების წარმოებაში. ორმოცდამეერთე ელემენტი ასევე შედის უჟანგავი ფოლადის ზოგიერთ ხარისხში - ის მკვეთრად აუმჯობესებს მათ მექანიკურ თვისებებს და კოროზიის წინააღმდეგობას. ამრიგად, ფოლადები, რომლებიც შეიცავს ერთიდან ოთხ პროცენტამდე ნიობიუმს, ხასიათდება მაღალი სითბოს წინააღმდეგობით და გამოიყენება როგორც მასალა მაღალი წნევის ქვაბების წარმოებისთვის. გარდა ამისა, ფოლადი ნიობიუმის დამატებით არის შესანიშნავი მასალა ფოლადის კონსტრუქციების ელექტრო შედუღებისთვის: მისი გამოყენება უზრუნველყოფს შედუღების არაჩვეულებრივ სიმტკიცეს. ნიობიუმის კარბიდები განსაკუთრებით მძიმეა და ყველაზე ხშირად გამოიყენება ლითონის დამუშავების ინდუსტრიაში საჭრელი ხელსაწყოების დასამზადებლად.
ნიობიუმი არის კვალი ელემენტი, რომელიც გვხვდება ადამიანის ორგანიზმში (მოზარდებში მილიგრამების დოზებით). ამ ლითონის კონცენტრაციის ძირითადი საცავია ძვლები, ღვიძლი, კუნთები და სისხლი. მისი ბიოლოგიური როლი ბოლომდე შესწავლილი არ არის, თუმცა იმის გამო, რომ ნიობიუმი ჰიპოალერგიულია (არ იწვევს ბიოლოგიურ უარყოფას), ფართოდ გამოიყენება მედიცინაში. ამავდროულად, ლითონის ნიობიუმის მტვერი იწვევს თვალების და კანის გაღიზიანებას და ამ ლითონის ზოგიერთი ნაერთი საკმაოდ ტოქსიკურია.
ბიოლოგიური თვისებები
ნიობიუმი ადამიანის ორგანიზმის აუცილებელი მიკროელემენტია. ორმოცდამეერთე ელემენტი გვხვდება ადამიანის სისხლში, ძვლებში, კუნთებსა და ღვიძლში. დადგენილია, რომ საშუალოდ 70 კილოგრამიანი ზრდასრული ადამიანის სხეული შეიცავს 1,5 მგ-მდე ნიობიუმს.
სამწუხაროდ, ამ ელემენტის ბიოლოგიური როლი ძალიან ცუდად არის შესწავლილი. თუმცა, ცნობილია, რომ ნიობიუმი ჰიპოალერგიულია, რაც ნიშნავს, რომ მისი უსაფრთხოდ შეყვანა შესაძლებელია ორგანიზმში, რადგან ის არ გამოიწვევს ორგანიზმის ბიოლოგიურ უარყოფას. ეს ძვირფასი თვისება გამოიყენება მედიცინაში - ნიობიუმის ძაფები არ აღიზიანებს ცოცხალ ქსოვილს და კარგად ერწყმის მას. რეკონსტრუქციულმა ქირურგიამ წარმატებით გამოიყენა ასეთი ძაფები დახეული მყესების, სისხლძარღვების და ნერვების გასაკერებლად. სხვა სამედიცინო შენადნობის ფოლადებისა და იმპლანტაციის შენადნობებისგან განსხვავებით, ნიობიუმი არის სუფთა ქიმიური ელემენტი, რომელიც არ შეიძლება დაიყოს ცალკეულ კომპონენტებად. ანუ ქსოვილებთან შეხებისას მას არ შეუძლია ცალკეული კომპონენტების განთავისუფლება და, შესაბამისად, არ არის ალერგენი.
არა მხოლოდ მედიცინა იყენებს ნიობიუმის ამ ხარისხს - ბოლო დროს ნიობიუმზე დიდი მოთხოვნაა, როგორც კანქვეშა სხეულის პირსინგის მასალა. გარდა ამისა, ნიობიუმი არის რეაქტიული ლითონი და შეიძლება ანოდირებული იყოს ქიმიური ელექტროლიზის დროს. ამ შემთხვევაში ლითონის ზედაპირზე ჩნდება თხელი ოქსიდის ფენა, რომელიც იწვევს ინტერფერენციული ფერების გაჩენას და შუქის შეღწევის თავისებურებების გამო, არეკვლისა და რეფრაქციის დროს, ჩნდება საღებავის ცვალებადი ფერების ციმციმის შთაბეჭდილება (ა. მსგავსი ეფექტი შეიძლება შეინიშნოს სველ ასფალტზე ზეთის ან ბენზინის ლაქის ფილმზე). ეს ფერთა თამაში პოპულარულია პირსინგის გულშემატკივრებში და ანოდირებული ფენა მთლიანად თავსებადია სხეულის ქსოვილებთან, რადგან ეს არის ნიობიუმის ოქსიდი. ბუნებრივია, ყოველივე ზემოაღნიშნული ეხება მხოლოდ სუფთა ნიობიუმს - ნიობიუმის შენადნობებისგან დამზადებულმა სამკაულებმა (ან მინარევებისაგან ლითონისგან) შეიძლება ზიანი მიაყენოს ადამიანის სხეულს.
სხეულზე ორმოცდამეერთე ელემენტის ბიოლოგიური ეფექტის ყველა დადებითი ასპექტის მიუხედავად, ნიობიუმის ზოგიერთი ნაერთი შხამიანია. ნიობიუმით პროფესიული მოწამვლა არ დაფიქსირებულა. თუმცა, ზედა სასუნთქი გზების ავადობის შედარებით მაღალი სიხშირე მუშებში, რომლებიც იყენებენ ნიობიუმის კომპლექსებს, სავარაუდოდ, დაკავშირებულია გამოთავისუფლებულ HF-თან და ფტორონიობატებთან. ცხოველებზე ჩატარებულმა ორმოცდამეერთე ელემენტის ნაერთების ტოქსიკურობის ხარისხის დასადგენად ძირითადმა ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ K2NbF7 და NbCl5 მკვეთრად აღიზიანებს კურდღლის თვალების კანს და ლორწოვან გარსებს. კუჭში შეყვანილი ნიობატალიუმი KNbO3 იწვევს მწვავე მოწამვლას ფატალური შედეგით თეთრ თაგვებში 725-1140 მგ/კგ დოზით; კალიუმის პენტაფტოროქსონიობატი K2NbOF5 - 130 მგ/კგ დოზით; ნიობიუმის (V) ქლორიდი NbCl5 - 829,6 მგ/კგ. ლაბორატორიული ვირთხებისთვის ეს დოზები ოდნავ მაღალია. შეყვანილმა ნაერთებმა გამოიწვია თირკმელების მილაკების მარცვლოვანი და ვაკუოლური დეგენერაცია, ღვიძლისა და საყლაპავის ეპითელიუმის ნეკროზი და კუჭის ლორწოვანი გარსის დისტროფიული ცვლილებები. ქრონიკული მოწამვლა გამოწვეული იყო ექსპერიმენტული ცხოველების კუჭში NbCl5-ის შეყვანით ოთხი თვის განმავლობაში 100 მგ/კგ დოზით, რამაც გამოიწვია სისხლის შემადგენლობის ცვლილება და ღვიძლის ფუნქციის დარღვევა და მცირე ცვლილებები კუჭ-ნაწლავის ტრაქტში. Nb2O5 მტვრის შეყვანამ 50 მგ დოზით 6-9 თვის განმავლობაში გამოიწვია ინტერალვეოლარული ძგიდის გასქელება და ფილტვის ემფიზემა ლაბორატორიულ ვირთხებში. იმავე ლაბორატორიულ ცხოველებში, 40 მგ/მ3 ნიობიუმის ნიტრიდის NbN მტვრის ყოველდღიურმა ზემოქმედებამ სამი თვის განმავლობაში გამოიწვია პნევმოსკლეროზის და მეორადი ემფიზემის განვითარება. იგივე შედეგი მიღწეული იქნა ვირთხების ტრაქეაში 50 მგ NbN-ის შეყვანით.
ნიობიუმის მაქსიმალური დასაშვები კონცენტრაცია წყალში არის 0,01 მგ/ლ, ნიობიუმის ნიტრიდისთვის სამუშაო ადგილის ჰაერში არის 10 მგ/მ3. ფტორონიობატებისთვის რეკომენდებულია მაქსიმალური დასაშვები კონცენტრაცია, როგორც HF მარილებისთვის.
როდესაც მან ახალ ელემენტს ნიობიუმი დაარქვა, ჰაინრიხ როუზი ხელმძღვანელობდა მისი მსგავსებით ტანტალისთან. ყოველივე ამის შემდეგ, მითიური მეფე ტანტალუსი, რომელიც დასჯილი იყო ოლიმპიური ღმერთების მიერ მისი თავხედობისთვის, იყო ნიობის მამა, რომლის პატივსაცემად დასახელდა ორმოცდამეერთე ელემენტი. თუმცა, როუზი, რა თქმა უნდა, ვერ წარმოიდგენდა, რომ მის მიერ დასახელებული ელემენტი მითოლოგიური პერსონაჟის მსგავსი იქნებოდა და არა მხოლოდ ტანტალთან ურთიერთობით. სანამ აგიხსნით, კიდევ რა აქვთ საერთო ნამდვილ მეტალის ნიობიუმსა და მითოლოგიურ პრინცესა ნიობს, მოკლედ მოგიყვეთ მისი ამბავი.
ნიობი (ნიობი) არის ძველი ბერძნული მითების გმირი, ფრიგიის მეფის ტანტალუსის ქალიშვილი, თება მეფის ამფიონის ცოლი. ჰყავდა დიდი შთამომავლობა (შვიდი ვაჟი და შვიდი ქალიშვილი), ნიობმა იამაყა და თავისი ტრაბახობით შეურაცხყოფა მიაყენა ლეტო (ლატონა), ღმერთი აპოლონისა და ქალღმერთ არტემიდას დედა. ასეთი თავხედობისთვის აპოლონმა და არტემიდამ ნიობის ყველა შვილს მშვილდის ისრები დახოცეს. თავად ნიობა მწუხარებისგან გაქვავებული გადაასვენეს სიპილუსის მთის წვერზე, სადაც ქვის სახით მარადიულ მარტოობაში ცრემლებს ღვრის მოკლულ ბავშვებს.
რა შუაშია ნიობიუმი? ფაქტია, რომ ამ ლითონს აქვს მხოლოდ ერთი ბუნებრივი იზოტოპი - 93Nb. გამოდის, რომ მეტალი ისეთივე მარტოსულია, როგორც თებელი დედოფალი ნიობა.
ცნობილია, რომ ნიობიუმს აქვს მაღალი კოროზიის წინააღმდეგობა, რაც განსაზღვრავს მის გამოყენებას ქიმიურ ინჟინერიაში. საინტერესო ფაქტია ის, რომ მარილმჟავას წარმოებისთვის ჩამკეტი აღჭურვილობისა და მილსადენების წარმოებაში, ნიობიუმი არა მხოლოდ ემსახურება როგორც სტრუქტურულ მასალას, არამედ ასრულებს კატალიზატორის როლს, რაც შესაძლებელს გახდის უფრო კონცენტრირებული მჟავის მიღებას.
1866 წლამდე ტანტალისა და ნიობიუმის გამოყოფის არც ერთი ინდუსტრიულად შესაფერისი მეთოდი არ იყო ცნობილი!
ვერცხლის მწვავე დეფიციტის გამო, ამერიკელი ფინანსისტები გვთავაზობენ ნიობიუმის გამოყენებას მეტალის ფულის წარმოებისთვის, რადგან ნიობიუმის ღირებულება დაახლოებით შეესაბამება ვერცხლის ღირებულებას. 2003 წლიდან ნიობიუმი ოფიციალურად გამოიყენება საკოლექციო მონეტების მოჭრაში. ამ ლითონის გამოყენების პიონერი იყო ავსტრიული ზარაფხანა Münze Österreich. ნიობიუმის ერთ-ერთი მახასიათებელია ის, რომ ლითონის გარკვეული დამუშავებით შესაძლებელია სხვადასხვა ზედაპირის ფერის მიღება. შედეგად, ავსტრია გამოსცემს სხვადასხვა ფერის ბიმეტალურ მონეტებს. ავსტრიის მაგალითი გადამდები აღმოჩნდა - 2005 წელს სიერა ლეონემ გამოუშვა ბიმეტალური მონეტა ოქროსა და მეწამული ნიობიუმის გამოყენებით. ნომერი ეძღვნება რომის პაპ იოანე პავლე II-ს. გარდა ამ ქვეყნებისა, გამოიცა ნიობიუმის გამოყენებით ბიმეტალური მონეტები: მონღოლეთი - 500 ტუგრიკი, ვერცხლის ოვალური და ნაცრისფერი ნიობიუმის ჩანართი (2003), ლატვია - 1 ლატი, ვერცხლი, მწვანე ნიობიუმის ჩანართი (2010) და სხვა მრავალი ქვეყანა.
ბრაზილიური კომპანია CBMM არის ნიობიუმის უმსხვილესი მწარმოებელი მსოფლიოში, რომელიც ამჟამად აწვდის ნიობიუმის მსოფლიო მოთხოვნის 80%-ს. სწორედ კომპანიის ქმედებები განსაზღვრავს, განიცდის თუ არა მსოფლიო ბაზარი ნიობიუმის დეფიციტს.
ბოლო დროს (დასავლეთის ქვეყნებში) დაიწყო ნიობიუმის გამოყენება სამკაულებში, როგორც სამკაულების დასამზადებლად მასალად, ეს გამოწვეულია იმით, რომ ნიობიუმი არ არის ალერგენი.
ცნობილია, რომ 1950 წლამდე ზოგიერთ ქვეყანაში (აშშ და დიდი ბრიტანეთი), ორმოცდამეერთე ელემენტის თავდაპირველი სახელწოდება, კოლუმბია, დიდხანს იყო შენარჩუნებული, სანამ სუფთა და გამოყენებითი ქიმიის საერთაშორისო კავშირმა (IUPAC) გადაწყვიტა ე.წ. ეს ელემენტი ნიობიუმი მთელ მსოფლიოში. თავდაპირველად ამერიკელმა და ბრიტანელმა ქიმიკოსებმა ამ გადაწყვეტილების გაუქმება მოითხოვეს, რაც მათთვის უსამართლო ჩანდა, მაგრამ IUPAC-ის „განაჩენი“ საბოლოო იყო და ვერ გასაჩივრდა. "კოლუმბიელებს" მოუწიათ შეგუებოდნენ ამ ფაქტს და ახალი სიმბოლო "Nb" გამოჩნდა აშშ-სა და ინგლისის ქიმიურ ლიტერატურაში.
ნიობიუმის ხელოვნური (გამოწვეული) რადიოაქტიურობა დაბალია, ამიტომ ნიობიუმი შეიძლება გამოყენებულ იქნას რადიოაქტიური ნარჩენების შესანახი კონტეინერების ან მათი გამოყენების დანადგარების დასამზადებლად.
ჟენევის მახლობლად ცნობილ დიდ ადრონულ კოლაიდერზე, ზეგამტარი მაგნიტების ბრუნვები მზადდება ნიობიუმის და ტიტანის ნაერთებისგან.
ამბავი
ყველა ქიმიურ ელემენტს არ შეუძლია დაიკვეხნოს თავისი ხელახალი აღმოჩენით, მაგრამ პერიოდული ცხრილის ორმოცდამეერთე ელემენტს ეს „იღბალი“ ჰქონდა.
ამერიკის დაპყრობით, აქამდე უპრეცედენტო სიმდიდრე, ეგზოტიკური საოცრებები და რამ, რაც საჭიროებდა ფრთხილად შესწავლას და ახსნას, დაიწყო ევროპაში მიღწევა. ვინაიდან ახალი კონტინენტის დამპყრობლები დაინტერესებულნი იყვნენ მხოლოდ ძარცვითა და მოგებით, ბევრი ახალი იყო იგნორირებული და არასაჭირო ითვლებოდა, თუ ის ვერ პოულობდა თავის გამოყენებას. ამგვარად, პლატინს უწოდეს "ცუდი ვერცხლი", მიიჩნიეს გაყალბების ლითონად და ასობით ტონა დაიხრჩო მდინარეებსა და ზღვებში. და უჩვეულო შავი მინერალის ნიმუშები ოქროს ჩანართებით წაიღეს, როგორც სუვენირები, დამთავრდა კერძო კოლექციებსა და მუზეუმებში ყველა სახის სახელწოდებით. ერთ-ერთი ასეთი ნიმუში ლონდონის ბრიტანეთის მუზეუმის მტვრიან ვიტრინაში საუკუნე-ნახევრის განმავლობაში იდო აბრის ქვეშ, რომელიც ეწერა, რომ ეს იყო „რკინის მადნის“ ნიმუში.
გასაკვირია, რომ იყო ადამიანი, რომელიც დაინტერესდა მტვრიანი ექსპონატით და გადაწყვიტა გაერკვია ქვის ნამდვილი არსი. ეს იყო ინგლისელი ქიმიკოსი ჩარლზ ჰეჩეტი, რომელმაც 1801 წელს გამოიკვლია უჩვეულო მინერალის ნიმუში, გამოყო მისგან ადრე უცნობი ელემენტის ოქსიდი და დაარქვა სახელწოდება "კოლუმბიუმი", რითაც ხაზს უსვამს ახალი ელემენტის საზღვარგარეთ წარმოშობას (საპატივცემულოდ. ქრისტეფორე კოლუმბისა და ამერიკის უძველესი სახელი). ქიმიკოსმა უჩვეულო მძიმე შავი მინერალს "კოლუმბიტი" უწოდა. სწორედ ამ გზით იქნა აღმოჩენილი პერიოდული ცხრილის ორმოცდამეერთე ელემენტი, რომელმაც მიიღო თავისი სახელი. და თუ თავიდან ჰეჩეტი ეჭვობდა, რომ ეს იყო რაღაც ადრე შეუსწავლელი და კოლუმბიტი ამოიცნო ციმბირის ქრომის მადნით, მაშინ მეცნიერმა აღმოაჩინა, რომ მინერალის ტუტე შენადნობიდან წარმოქმნილ მჟავას (ოქსიდს) აქვს სრულიად განსხვავებული თვისებები, ვიდრე ქრომის მჟავა. თუმცა, ჰეჩეტმა ვერ შეძლო ოქსიდიდან ლითონის მიღება.
ერთი წლის შემდეგ, შვედმა ქიმიკოსმა ანდერს გუსტავ ეკებერგმა, ფინეთის ერთ-ერთ მაღაროში აღმოჩენილი კოლუმბიტის მადნის შესწავლისას, აღმოაჩინა ახალი ლითონი, რომელსაც მან დაარქვა ტანტალი. ამ ლითონის ოქსიდი უაღრესად სტაბილური აღმოჩნდა და ჭარბ მჟავაშიც კი არ იშლებოდა (როგორც ჩანს, მჟავას ვერ იღებდა ისე, როგორც მითიური ტანტალუსი, დასჯილი ზევსის მიერ, წყალში კისერზე წამოდგა და წყურვილით იტანჯებოდა, ვერ იკმაყოფილებდა). მინერალს, რომელშიც ახალი ლითონი აღმოაჩინეს, ტანტალიტი ეწოდა. იმ მომენტიდან დაიწყო დაბნეულობა და დაბნეულობა - კოლუმბიუმის და ტანტალის ნაერთების მსგავსება იმდენად დიდი იყო, რომ ორმოცი წლის განმავლობაში ქიმიკოსთა უმეტესობას სჯეროდა, რომ ტანტალი და კოლუმბი ერთი და იგივე ელემენტია. „ცეცხლს საწვავი“ დაამატა ავტორიტეტულმა ინგლისელმა მეცნიერმა უილიამ ჰაიდ ვოლასტონმა, რომელმაც პირველმა მიიღო პლატინა მისი სუფთა სახით და აღმოაჩინა პალადიუმი. 1809 წელს მან დაამტკიცა, რომ ჰეჩეტის კოლუმბიუმი და ეკებერგის ტანტალი ერთი და იგივე ლითონია, რადგან მათი ოქსიდები ძალიან მსგავსია სპეციფიკური სიმძიმით.
გერმანელმა ქიმიკოსმა ჰაინრიხ როუზმა 1844 წელს დაასრულა ეს რთული ამბავი. მას ხელთ ჰქონდა ბავარიაში ნაპოვნი კოლუმბიტებისა და ტანტალიტების ნიმუშები. ნიმუშების გულდასმით შესწავლის შემდეგ მეცნიერმა აღმოაჩინა, რომ რამდენიმე ნიმუში შეიცავდა ორი ლითონის ოქსიდს. დატოვა ტანტალი თავისი წინა სახელით, მან მეორე ელემენტს, ტანტალის მსგავსი, ახალი სახელი - ნიობიუმი (ნიობიუმი) დაარქვა მითიური ნიობის, ტანტალის ქალიშვილის პატივსაცემად. მინერალის სახელი, რომელიც ჰეჩეტმა მისცა, ხელუხლებელი დარჩა, რადგან მის მიერ შესწავლილი კოლუმბიტი იყო ტანტალისა და ნიობიუმის ნაზავი. თუმცა, როუზმა, ჰეჩეტის მსგავსად, ვერ შეძლო ნიობიუმის მიღება თავისუფალ მდგომარეობაში. ეს მოხდა მხოლოდ 1866 წელს, როდესაც შვედმა მეცნიერმა კრისტიან ვილჰელმ ბლომსტრანდმა მიიღო მეტალის ნიობიუმი წყალბადით ნიობიუმის ქლორიდის შემცირებით. შემდგომში მეცნიერებმა შეიმუშავეს ლითონის სუფთა სახით მოპოვების კიდევ ორი გზა: ჯერ მოისანმა მოიპოვა იგი ელექტრო ღუმელში, ამცირებდა ნიობიუმის ოქსიდს ნახშირბადით, შემდეგ კი გოლდშმიდტმა შეძლო იგივე ელემენტის შემცირება ალუმინის საშუალებით.
რუსეთში ნიობიუმისადმი ინტერესი მოკრძალებული იყო: ჰეჩეტის კოლუმბიით დაინტერესდა მხოლოდ ანალიტიკური ქიმიკოსი T. E. Lovia, რომელმაც დაიწყო ახალი ლითონის კვლევა, მაგრამ არ ჰქონდა დრო მისი დასრულება, გამოაქვეყნა მხოლოდ შენიშვნა ამის შესახებ (1806). რაც შეეხება სახელს, მე-19 საუკუნის დასაწყისის რუსულ ლიტერატურაში ჰეჩეტის კოლუმბიუმს ეწოდებოდა კოლუმბიუმი (Scherer, 1808), კოლუმბიუმი (Lowitz), ტანტალი და ნიობიუმი (Hess). ინგლისსა და შეერთებულ შტატებში ლითონს კვლავ კოლუმბიუმი უწოდეს, სხვა ქვეყნებში მათ დაიცვეს ახალი ვერსია და ორმოცდამეერთე ელემენტს ნიობიუმი უწოდეს. საბოლოო გადაწყვეტილება ამ საკითხზე სუფთა და გამოყენებითი ქიმიის საერთაშორისო კავშირმა (IUPAC) მხოლოდ 1950 წელს მიიღო! კავშირის სხდომაზე გადაწყდა ელემენტის „ნიობიუმის“ სახელის ყველგან ლეგიტიმაცია, ხოლო ნიობიუმის მთავარ მინერალს ორიგინალური სახელწოდება „კოლუმბიტი“ მიენიჭა.
ბუნებაში ყოფნა
ნიობიუმი ითვლება იშვიათ ელემენტად (დედამიწის ქერქში შემცველობა არის 2,4 10-3% მასის მიხედვით), ის ნამდვილად იშვიათად გვხვდება მცირე რაოდენობით და ყოველთვის მინერალების სახით (ნიობიუმი მშობლიურ მდგომარეობაში არ არსებობს). საინტერესოა, რომ სხვადასხვა საცნობარო ლიტერატურაში ნიობიუმის კლარკი (დედამიწის ქერქში შემცველობა) განსხვავებულია. ეს გამოწვეულია იმით, რომ აფრიკაში სულ უფრო და უფრო ხშირად აღმოაჩინეს ნიობიუმის შემცველი მადნების ახალი მდიდარი საბადოები. ამიტომ, სავარაუდოა, რომ მონაცემები კვლავ შეიცვლება. ასეა თუ ისე, დაახლოებით, დაახლოებით 18 მილიონი ტონა მეტალის ნიობიუმის დნობა შეიძლება უკვე ცნობილი საბადოების მინერალებიდან.
ნიობიუმი არის ლითოფილური ელემენტი, რომელიც დაკავშირებულია გრანიტთან, ნიფელინ სიენიტთან, ულტრაბაზისურ ტუტე ქანებთან და კარბონატიტებთან. მხოლოდ ტუტე ანთებით ქანებში - ნიფელინის სიენიტები და სხვა, ორმოცდამეერთე ელემენტის შემცველობა იზრდება 10-2-10-1%-მდე. ამ ქანებში და მათთან დაკავშირებულ პეგმატიტებში, კარბონატიტებში, ასევე გრანიტულ პეგმატიტებში აღმოაჩინეს 23 ნიობიუმის მინერალი და დაახლოებით 130 სხვა მინერალი, რომლებიც შეიცავს ამ ელემენტის გაზრდილ რაოდენობას. უმეტესწილად ეს რთული და მარტივი ოქსიდებია. მინერალებში ორმოცდამეერთე ელემენტი დაკავშირებულია იშვიათი დედამიწის ელემენტებთან და ტანტალთან, ტიტანთან, კალციუმთან, ნატრიუმთან, თორიუმთან, რკინასთან, ბარიუმთან (ტანტალ-ნიობატები, ტიტანატები და სხვა). ფაქტია, რომ ნიობიუმის (ისევე როგორც ტანტალის) ქვის ფორმირების ანალოგი ტიტანია. მაღალი Ti4+ კონცენტრაციის დროს Nb5+ მიმოფანტულია ტიტანის მინერალებში.
ბიოსფეროში ნიობიუმის გეოქიმია ცუდად არის შესწავლილი. საიმედოდ დადგინდა, რომ ნიობიუმით გამდიდრებული ტუტე ქანების რაიონებში იგი მიგრირებს ორგანული და სხვა კომპლექსების ნაერთების სახით. არსებობს ორმოცდამეერთე ელემენტის მინერალები, რომლებიც წარმოიქმნება ტუტე ქანების (მურმანიტი, გერასიმოვსკიტი) ამინდის დროს. ზღვის წყალში ნიობიუმის შემცველობა არის დაახლოებით 1 10-9% წონით.
ბუნებაში ნიობიუმის გაჩენის ფორმა შეიძლება იყოს განსხვავებული: დისპერსიული (ანთებითი ქანების ქანწარმომქმნელი და დამხმარე მინერალებში) და მინერალური. საერთო ჯამში, ცნობილია ნიობიუმის შემცველი ასზე მეტი მინერალი. მათგან მხოლოდ რამდენიმეა სამრეწველო მნიშვნელობის: კოლუმბიტ-ტანტალიტი (Fe, Mn)(Nb, Ta)2O6, რომელიც შეიცავს 50-76% Nb2O5; პიროქლორი (Na, Ca)2(Nb, Ta, Ti)2O6(OH, F), რომელშიც Nb2O5-ის რაოდენობა 40-დან 70%-მდე მერყეობს. საინტერესოა, რომ გრენლანდიის კოლუმბიტში ტანტალი არ არის ნაპოვნი. PbO, ZrO2, SnO2 და WO3. ნაკლებად სამრეწველო მნიშვნელობისაა ლოპარიტი (Na, Ca, Ce)(Ti, Nb, Ta)O3 (კომპლექსის (Nb, Ta)2O5 შემცველობა 8 - 10%), ევსენიტი Y(Nb, Ta, Ti)2O6. ზოგჯერ გამოიყენება (21 -34% Nb2O5), თოროლიტი, ილმენორუტილი, აგრეთვე ნიობიუმის შემცველი მინერალები (ილმენიტი, კასტერიტი, ვოლფრამიტი). ნიობიუმის მინერალები სუსტად პარამაგნიტური და რადიოაქტიურია U და Th მინარევების გამო. მინიმალური შემცველობა, რომლითაც არის მომგებიანი პირველადი ნიობიუმის საბადოების დამუშავება არის დაახლოებით 0,15-0,2% Nb2O5. მსოფლიოში ნიობიუმის საბადოების უმეტესობაში Nb2O5 საშუალო შემცველობა შეადგენს 0,2-0,6%-ს; მდიდარი საბადოები შეიცავს 1% ან მეტს (4%-მდე) Nb2O5. მინიმალური შიგთავსი, რომლის დროსაც კოლუმბიტის პლაცენტები და ქერქის გამოფიტვის საბადოებია განვითარებული, არის 0,1-0,15 კგ/მ3.
ზემოაღნიშნული მინერალების მნიშვნელოვანი საბადოებია სხვადასხვა ქვეყანაში: მალაიზია, მოზამბიკი, ზაირი, ბრაზილია, აშშ, კანადა (ტუტე ქანები), ნორვეგია, ფინეთი. თუმცა, ნიობიუმის კონცენტრატების უმსხვილესი მიმწოდებელი მსოფლიო ბაზარზე გახდა აფრიკული სახელმწიფო ნიგერია (მდიდარი ალუვიური საბადოები). რუსეთს აქვს ლოპარიტის დიდი მარაგი, ისინი აღმოაჩინეს კოლას ნახევარკუნძულზე.
განაცხადი
ისეთი ღირებული თვისებების კომბინაციის წყალობით, როგორიცაა ცეცხლგამძლეობა, მცირე თერმული ნეიტრონის დაჭერის ჯვარი განყოფილება, სითბოს მდგრადი, ზეგამტარი და სხვა შენადნობების წარმოქმნის უნარი, კოროზიის წინააღმდეგობა, მიმღების თვისებები, ელექტრონების დაბალი მუშაობის ფუნქცია, კარგი ცივი შრომატევადობა და შედუღება. მუდმივად იზრდება ნიობიუმის წარმოება და გამოყენება. წარმოებული ნიობიუმის დაახლოებით 50% გამოიყენება მიკროშენადნობი ფოლადებისთვის (ნიობიუმის კონცენტრაცია 0,05-0,10% წონით). აქედან 20-30% გამოიყენება უჟანგავი და თბოგამძლე ფოლადების დასამზადებლად (ნიობიუმის შემცველობა 0,2-1,2%), 20-25% გამოიყენება ნიკელის ან რკინის (1-5% ნიობიუმი) საფუძველზე სითბოს მდგრადი შენადნობების დასამზადებლად. , 1-3% მოიხმარება ლითონისა და ნიობიუმზე დაფუძნებული შენადნობების სახით.
ნიობიუმთან შენადნობი ფოლადი იძენს მაღალ ანტიკოროზიულ თვისებებს და არ კარგავს ელასტიურობას. მაგალითად, ქრომ-ნიკელის ფოლადში ყოველთვის არის ნახშირბადი, რომელიც გაერთიანებულია ქრომთან და ქმნის კარბიდს, რაც ფოლადს უფრო მყიფეს ხდის. ნიობიუმის დამატება, რომელსაც აქვს ნახშირბადისადმი უფრო დიდი მიდრეკილება, ვიდრე ქრომი, აკავშირებს ნახშირბადს უსაფრთხო ნიობიუმის კარბიდში. დადებითი ეფექტი მიიღწევა მხოლოდ ორასი გრამი ორმოცდამეერთე ელემენტის ტონა ფოლადში შეყვანით. ნიობიუმის დამატება ქრომ-მანგანუმის ფოლადში აძლევს მას მაღალ ცვეთა წინააღმდეგობას.
ბევრი ფერადი ლითონი ასევე შერწყმულია ორმოცდამეერთე ელემენტთან. ამრიგად, ალუმინი, რომელიც ადვილად იხსნება ტუტეებში, არ რეაგირებს მათთან, თუ მას მხოლოდ 0,05% ნიობიუმი დაემატება. და სპილენძი, რომელიც ცნობილია თავისი რბილობით, და მისი მრავალი შენადნობი, როგორც ჩანს, გამაგრებულია ნიობიუმით. ის ზრდის ლითონების სიმტკიცეს, როგორიცაა ტიტანი, მოლიბდენი, ცირკონიუმი, და ამავე დროს ზრდის მათ სითბოს წინააღმდეგობას და სითბოს წინააღმდეგობას. ურანიც კი არის დოპირებული ნიობიუმით. ნიობიუმთან შენადნობი ფოლადი ფართოდ გამოიყენება რაკეტაში, საავიაციო და კოსმოსურ ტექნოლოგიაში (თვითმფრინავის ნაწილები), რადიოინჟინერიაში, ელექტრონიკაში, ქიმიურ ინჟინერიაში (კონტეინერები და მილები თხევადი ლითონებისთვის) და ბირთვულ ენერგიაში. ბირთვულ ენერგიაში გამოყენებული ნიობიუმის კიდევ ერთი უნიკალური თვისებაა ურანთან შესამჩნევი ურთიერთქმედების არარსებობა 1100 °C-მდე ტემპერატურაზე.
გარდა ამისა, კარგი თერმული კონდუქტომეტრი და თერმული ნეიტრონების მცირე ეფექტური შთანთქმის ჯვარი აქცევს ნიობიუმს ბირთვულ ინდუსტრიაში აღიარებული ლითონების სერიოზულ კონკურენტად - ალუმინი, ბერილიუმი და ცირკონიუმი. გარდა ამისა, დაბალია ნიობიუმის ხელოვნური (გამოწვეული) რადიოაქტიურობა. ამ მიზეზით, ნიობიუმი შეიძლება გამოყენებულ იქნას კონტეინერების დასამზადებლად რადიოაქტიური ნარჩენების შესანახად ან მათი გამოყენების დანადგარების დასამზადებლად. ქიმიური მრეწველობის მიერ ნიობიუმის მოხმარების მცირე პროცენტი აიხსნება მხოლოდ ამ ელემენტის დეფიციტით.
აღჭურვილობა მაღალი სისუფთავის მჟავების წარმოებისთვის მზადდება შენადნობებისაგან, რომლებიც შეიცავს ორმოცდამეერთე ელემენტს, ნაკლებად ხშირად ფურცლის ნიობიუმისგან. ნიობიუმის (კატალიზატორის) უნარი, გავლენა მოახდინოს გარკვეული ქიმიური რეაქციების სიჩქარეზე, გამოიყენება, მაგალითად, ბუტადიენისგან ალკოჰოლის სინთეზში. ნიობიუმის შენადნობები გამოიყენება რაკეტების ნაწილებისა და ხელოვნური დედამიწის თანამგზავრების საბორტო აღჭურვილობის წარმოებაში. ნიობიუმი გამოიყენება ელექტრული კონდენსატორების ნაწილებში, იგი გამოიყენება ელექტრონული (რადარის დამონტაჟებისთვის) და მაღალი სიმძლავრის გენერატორის ნათურების (ანოდები, კათოდები, ბადეები და სხვა) "ცხელი" ფიტინგების დასამზადებლად. ნიობიუმი გამოიყენება კრიოტრონებში - კომპიუტერების ზეგამტარ ელემენტებში, ხოლო Nb3Sn სტანიდი და ნიობიუმის შენადნობები ტიტანთან და ცირკონიუმთან ერთად - სუპერგამტარი სოლენოიდების წარმოებისთვის.
ნიობიუმის ნიტრიდი NbN გამოიყენება სუპერგამტარი ბოლომეტრების და სატელევიზიო მილების გადამცემი სამიზნეების დასამზადებლად. ნიობიუმის კარბიდი NbC არის პლასტიკური ნივთიერება დამახასიათებელი მოვარდისფრო ბზინვარებით, რომელიც აერთიანებს კარგ მოქნილობას და მაღალ სითბოს წინააღმდეგობას სასიამოვნო „გარე თვისებებთან“, რამაც NbC აქცია ღირებულ მასალად საფარების წარმოებისთვის. ამ ნივთიერების ფენა მხოლოდ 0,5 მმ სისქით საიმედოდ იცავს ბევრ მასალას კოროზიისგან მაღალ ტემპერატურაზე, კერძოდ, გრაფიტს, რომელიც არ არის დაცული სხვა საფარით.
ნიობიუმის კარბიდი ასევე გამოიყენება როგორც სტრუქტურული მასალა სარაკეტო და ტურბინების წარმოებაში. კარბონიტრიდი NbC0.25N0.75 გამოიყენება ზეგამტარი კვანტური ჩარევის მოწყობილობების, მაღალი სიხშირის რეზონატორების წარმოებაში მაღალი ხარისხის ფაქტორებით; NbC0.25N0.75 პერსპექტიულია თერმობირთვული შერწყმის რეაქტორების მაგნიტურ სისტემებში გამოსაყენებლად.
მეტალიდები Nb3Sn და Nb3Ge გამოიყენება ზეგამტარი მოწყობილობების სოლენოიდების წარმოებაში; Nb3Ge პერსპექტიულია MHD გენერატორებისა და სხვა ელექტრო მოწყობილობების მაგნიტებში გამოსაყენებლად. ფერონიობიუმი შეყვანილია უჟანგავი ქრომ-ნიკელის ფოლადებში, რათა თავიდან აიცილოს მათი მარცვლოვანი კოროზია და განადგურება და სხვა ტიპის ფოლადებში მათი თვისებების გასაუმჯობესებლად.
ნიობიუმის ოქსიდები წარმოადგენენ ცეცხლგამძლე მასალების, კერმეტებისა და სათვალეების კომპონენტებს მაღალი რეფრაქციული მაჩვენებლით. ნიობიუმი შეყვანილია უჟანგავი ფოლადებში შედუღების თვისებების გასაუმჯობესებლად.
წარმოება
ნიობიუმის მადნები, როგორც წესი, რთული და ღარიბია მეტალში, თუმცა უნდა აღინიშნოს, რომ მათი მარაგი აღემატება ტანტალის საბადოებს. მაგალითად, კოლუმბიტ-ტანტალიტის კონცენტრატები შეიცავს მხოლოდ 8% Ta2O5 და 60% Nb2O5-ზე მეტს. ნიობიუმის უმეტესი ნაწილი (დაახლოებით 95%) მიიღება პიროქლორის, კოლუმბიტ-ტანტალიტის და ლოპარიტის მადნებიდან. მადნის გამდიდრების ძირითადი მეთოდებია გრავიტაცია და ფლოტაცია ან ელექტრომაგნიტური ან რადიომეტრიული გამოყოფა. გამდიდრების შემდეგ მიღებული მადნის კონცენტრატები შეიცავს ნიობიუმის პენტოქსიდს შემდეგი რაოდენობით: კოლუმბიტი - 30-60%, პიროქლორი - მინიმუმ 37%, ლოპარიტი - 7% და მეტი. შემდეგ, კონცენტრატების უმეტესი ნაწილი მუშავდება ალუმინის ან სილიკოთერმული შემცირებით ფერონიობიუმში (რკინის შენადნობი ნიობიუმთან ერთად, Nb შემცველობით 40-60%) და ფეროტანტალანიობიუმში, ტექნიკურად სუფთა Nb2O5-ში, ნაკლებად ხშირად ორმოცდაათ ჰალოიდამდე. პირველი ელემენტი - NbCl5 და K2NbF7.
სინამდვილეში, ფერონიობიუმი და ფეროტანტალონიობიუმი არის საბოლოო პროდუქტები კონცენტრატების დამუშავებისას, რადგან ისინი არიან შენადნობი ელემენტები, რომლებიც შეჰყავთ სხვადასხვა ტიპის ფოლადში მათი თვისებების გასაუმჯობესებლად. ფერონიობიუმის წარმოებისას, პიროქლორის კონცენტრატების ნარევი ჰემატიტი Fe2O3, ალუმინის ფხვნილი და ნაკადის დანამატებით იტვირთება ვერტიკალურ წყალში გაცივებულ ფოლადის ან სპილენძის რეაქტორებში და იწყება ეგზოთერმული რეაქციები სპეციალური აალების გამოყენებით. შემდეგ წიდა გაჟღენთილია, მიღებული შენადნობი გაცივდება და დაქუცმაცება. ნიობიუმის გამოსავლიანობა 18 ტონამდე კონცენტრატის ტვირთამწე წონაში 98%-ს აღწევს!
ტექნიკური Nb2O5, რომელიც არის კატალიზატორი ქიმიურ მრეწველობაში, მიიღება ნიობიუმის და ტანტალის გამორეცხვით კონცენტრატებისა და კალის დნობისგან ჰიდროფლორმჟავას გამოყენებით, რასაც მოჰყვება ნიობიუმის და ტანტალის გაწმენდა და გამოყოფა. გამოყოფა ხორციელდება 100% ტრიბუტილ ფოსფატით, მეთილის იზობუტილ კეტონით, ციკლოჰექსანონით (ზოგჯერ სხვა ნაერთებით), ნიობიუმის ხელახალი ექსტრაქციის გზით NH4F წყალხსნარის მოქმედებით, ნიობიუმის ჰიდროქსიდის დალექვით ხელახალი ექსტრაქტიდან, გაშრობა და. კალცინაცია.
სულფატის მეთოდის მიხედვით, კონცენტრატები მუშავდება გოგირდმჟავით H2SO4 ან მისი ნარევით (NH4)2SO4 150-300 ° C ტემპერატურაზე, ხსნადი სულფატები ირეცხება წყლით, ნიობიუმი და ტანტალი გამოიყოფა ტიტანისგან, ნიობიუმი და ტანტალი გამოიყოფა და იწმინდება. ფტორიდის ან ოქსოფლუორიდის კომპლექსებიდან მოპოვებით, შემდეგ Nb2O5-ის იზოლირებით.
ქლორიდის მეთოდი გულისხმობს კონცენტრატის შერევას კოქსთან, ბრიკეტების ბრიკეტირებას და ქლორირებას ლილვის ღუმელში 700-800°C ტემპერატურაზე, ან ფხვნილის კონცენტრატისა და კოქსის პირდაპირ ქლორირებას NaCl-ზე და KCl-ზე დაფუძნებულ მდნარ მარილის ქლორიდში. შემდეგ, აქროლადი ნიობიუმის და ტანტალის ქლორიდები გამოყოფილია, გამოყოფა და გაწმენდა რექტიფიკაციით და გამოყოფა წყლით ჰიდროლიზით და ნიობიუმის ჰიდროქსიდის ნალექის კალცინაციით. ზოგჯერ ფერონიობიუმის ან ლითონის ნარჩენები ქლორირებულია.
აღწერილია ნიობიუმის კონცენტრატების დამუშავების მეთოდები თხევადი და აირისებრი ფტორირებადი რეაგენტების გამოყენებით.
მეტალის ნიობიუმი მიიღება მადნის კონცენტრატებიდან კომპლექსური ტექნოლოგიის გამოყენებით რამდენიმე ეტაპად: კონცენტრატის გახსნა, ნიობიუმის და ტანტალის გამოყოფა და მათი სუფთა ქიმიური ნაერთების მიღება, მეტალის ნიობიუმის და მისი შენადნობების შემცირება და დახვეწა. ზემოთ აღწერილია კონცენტრატების გამდიდრების და გახსნის პროცესები, აგრეთვე ნიობიუმის ტანტალისაგან გამოყოფის გზები. ამიტომ, ჩვენ განვიხილავთ მხოლოდ ნიობიუმის წარმოების მეთოდებს მისი ნაერთების შემცირებით, მაგალითად, ნიობიუმის ქლორიდი NbCl5 ან კალიუმის ფტორ-ნიობატი K2NbF7, მაღალ ტემპერატურაზე:
K2NbF7 + 5Na → Nb + 2KF + 5NaF
ასევე გამოიყენება Nb2O5 ან K2NbF7 ელექტროლიტური რედუქცია K2NbF7 და ტუტე ლითონის ქლორიდების დნობაში. განსაკუთრებით სუფთა ლითონის ან ნიობიუმის საფარები სხვადასხვა ლითონის ზედაპირებზე მიიღება NbCl5-ის წყალბადით შემცირებით 1000 °C-ზე ზემოთ ტემპერატურაზე.
ნიობიუმის პენტოქსიდიდან, რომლის წარმოებაც ადრე განვიხილეთ სხვადასხვა მეთოდით, ლითონი მიიღება ალუმინის ან ნახშირბადის თერმული შემცირებით ან Nb2O5-ისა და NbC-ის ნარევის ვაკუუმში 1800-1900 °C ტემპერატურაზე გაცხელებით. ასეთი რეაქციების პროდუქტია ნიობიუმის ლითონის ფხვნილი, რომელიც შემდეგ უნდა გარდაიქმნას მონოლითად, დამზადებული პლასტმასის, კომპაქტური და გამოსადეგი დასამუშავებლად. სხვა ცეცხლგამძლე ლითონების მსგავსად, ნიობიუმის მონოლიტი იწარმოება ფხვნილის მეტალურგიის მეთოდების გამოყენებით: ფხვნილი ბრიკეტდება, დაჭერით მაღალი წნევის ქვეშ (1 ტ/სმ2) მართკუთხა ან კვადრატული კვეთის ზოლებად, ადუღდება ვაკუუმში (2300 °C-ზე), შემდეგ გაერთიანებულია წნელებად, რომლებიც დნება ვაკუუმურ რკალის ღუმელში და ამ ღუმელებში ღეროები მოქმედებს როგორც ელექტროდი. ამ პროცესს ეწოდება სახარჯო ელექტროდების დნობა. განსაკუთრებული სისუფთავის ნიობიუმის მონოკრისტალები მიიღება ჭურჭლისგან თავისუფალი ელექტრონული სხივის ზონის დნობით. მისი არსი იმაში მდგომარეობს, რომ ელექტრონების მძლავრი სხივი მიმართულია ფხვნილ ნიობიუმზე (გამორიცხულია დაჭერის და შედუღების ოპერაციები), რომელიც დნება ფხვნილს. ლითონის წვეთები მიედინება ნიობიუმის ინგოტზე, რომელიც თანდათან იზრდება და ამოღებულია სამუშაო კამერიდან.
ფიზიკური თვისებები
მეტალის ნიობიუმი პირველად მხოლოდ მე-19 საუკუნის მეორე ნახევარში იქნა მიღებული, ამიტომ კაცობრიობა არც ისე დიდი ხნის წინ იცნობდა ამ მბზინავი ფოლადის-ნაცრისფერი ლითონის თვისებებს. რა არის ამ ელემენტის ფიზიკური მახასიათებლები? პერიოდული ცხრილის ორმოცდამეერთე ელემენტს აქვს სხეულზე ორიენტირებული კუბური ბროლის ბადე, პარამეტრით a = 3,294 Å. ის ნამდვილად მსუბუქია ვიდრე მისი კომპანიონი ტანტალი (სიმკვრივე 16,6 გ/სმ3), მაგრამ ნიობიუმი მაინც მძიმე მეტალია, რადგან მისი სიმკვრივე ოთახის ტემპერატურაზე (20 °C) არის 8,57 გ/სმ3. დიახ, ეს უფრო ნაკლებია ვიდრე ტყვიის (11,34 გ/სმ3) ან ვერცხლისწყლის (13,5457 გ/სმ3) იმავე ტემპერატურაზე, მაგრამ ეს მნიშვნელობა უფრო მაღალია ვიდრე რკინის (7,87 გ/სმ3) ან ქრომის (7,19 გ). / სმ3), მაგალითად.
ნიობიუმი არის მაღალი სიმტკიცის და მყარი ლითონი, მისი დაჭიმვის სიმტკიცე 20 და 800 °C, შესაბამისად, არის 342 და 312 Mn/m2, იგივე kgf/mm2 34,2 და 31,2; ფარდობითი დრეკადობა 20 და 800 °C-ზე არის 19,2 და 20,7%, შესაბამისად. სუფთა ნიობიუმის ბრინელის სიმტკიცე არის 450, ტექნიკური ნიობიუმი 750-1800 მნ/მ2. გარდა ამისა, ორმოცდამეერთე ელემენტი ასევე აერთიანებს შესანიშნავი პლასტმასის მახასიათებლებს: გაწმენდილი ნიობიუმი კარგად ერგება მექანიკურ დამუშავებას - ადვილად მუშავდება წნევით სიცივეში და ინარჩუნებს დამაკმაყოფილებელ მექანიკურ თვისებებს მაღალ ტემპერატურაზე. სუფთა ლითონი იმდენად ელასტიურია, რომ შეიძლება ცივად გადააგოროთ თხელ ფურცლებად (0,01 მმ სისქემდე) შუალედური ანეილის გარეშე. მართალია, ეს ყველაფერი ეხება გაწმენდილ ლითონს, რომელიც შეიცავს გარკვეული ელემენტების მინარევებს (წყალბადი, აზოტი, ნახშირბადი და ჟანგბადი განსაკუთრებით საშიშია), მნიშვნელოვნად აზიანებს მის ელასტიურობას. ამასთან, მინარევების არსებობა ზრდის ნიობიუმის სიმტკიცეს და მის მტვრევადობას. ნიობიუმი მყიფე ხდება -100-დან -200 °C-მდე ტემპერატურაზე.
ნიობიუმი ერთ-ერთია ცეცხლგამძლე ლითონებიდან, მისი დნობის წერტილი (tm) არის 2500 °C, ხოლო დუღილის წერტილი (tbp) არის 4927 °C. მოლიბდენს (2620 °C), ტანტალს (3000 °C), რენიუმს (დაახლოებით 3190 °C) და ვოლფრამის (დაახლოებით 3400 °C) აქვს უფრო მაღალი დნობის წერტილი. თუმცა, ნიობიუმს აქვს უფრო დაბალი ელექტრონული მუშაობის ფუნქცია (4,01 ევ) სხვა ცეცხლგამძლე ლითონებთან - ვოლფრამი და მოლიბდენი. ეს მახასიათებელი ახასიათებს ელექტრონის ემისიის უნარს (ელექტრონის ემისია), რომელიც გამოიყენება ნიობიუმის ელექტრო ვაკუუმის ტექნოლოგიაში გამოსაყენებლად. ნიობიუმს ასევე აქვს მაღალი გადასვლის ტემპერატურა ზეგამტარ მდგომარეობაში. ეს საოცარი ფენომენი, როდესაც გამტარის ტემპერატურა იკლებს, მასში ელექტრული წინააღმდეგობის მკვეთრი გაქრობა ხდება, პირველად დააფიქსირა ჰოლანდიელმა ფიზიკოსმა გ.კამერლინგ-ონესმა 1911 წელს. პროტოტიპი, რომელიც გახდა პირველი ზეგამტარი, იყო ვერცხლისწყალი. თუმცა, ეს არ იყო ის, არამედ ნიობიუმი და მისი ზოგიერთი მეტალთაშორისი ნაერთი, რომელიც განზრახული იყო გამხდარიყო პირველი ტექნიკურად მნიშვნელოვანი სუპერგამტარი მასალა. ნიობიუმის გადასვლის ტემპერატურა ზეგამტარ მდგომარეობაში არის 9,17 °K, მაშინ როცა ყველაზე ცნობილი ზეგამტარები ხდება ზეგამტარები მხოლოდ თხევადი ჰელიუმის ტემპერატურაზე. ნიობიუმისა და გერმანიუმის ნაერთს Nb3Ge შემადგენლობით აქვს კრიტიკული ტემპერატურა 23,2 °K - ეს უფრო მაღალია, ვიდრე წყალბადის დუღილის წერტილი! ზეგამტარობის მდგომარეობაში გადასვლის უნარი ასევე დამახასიათებელია ნიობიუმის სტანიდისთვის Nb3Sn, ნიობიუმის შენადნობებისთვის ალუმინის და გერმანიუმთან ან ტიტანთან და ცირკონიუმთან.
ორმოცდამეერთე ელემენტის თბოგამტარობა W/(m K)-ში 0 °C და 600 °C არის 51,4 და 56,2, შესაბამისად, და იგივე cal/(cm sec °C) არის 0,125 და 0,156. ნიობიუმის სპეციფიური მოცულობითი ელექტრული წინაღობა 0°C-ზე არის 15,22 10-8 ohm m (15,22 10-6 ohm სმ). ნიობიუმი პარამაგნიტურია, მისი სპეციფიკური მაგნიტური მგრძნობელობაა + 2,28∙10-6 (18°C-ზე). თბოტევადობა (25 °C-ზე) 24,6 J/(mol∙K); თბოგამტარობა (0 °C-ზე) 51,4 W/(m∙K).
ქიმიური თვისებები
ქიმიურად, ნიობიუმი საკმაოდ ინერტულია. მართალია არა იმდენად, როგორც ტანტალი, სიცივეში და მცირე გაცხელებით ორმოცდამეერთე ელემენტი უკიდურესად მდგრადია მრავალი აგრესიული გარემოს მიმართ, მაგრამ მაღალ ტემპერატურაზე ნიობიუმის ქიმიური აქტივობა იზრდება. კომპაქტური ნიობიუმი ჰაერში შესამჩნევად იჟანგება მხოლოდ 200 °C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე (თუ 150...200 °C ტემპერატურაზე ლითონის მხოლოდ მცირე ზედაპირული ფენა იჟანგება, მაშინ 900...1200 °C-ზე ოქსიდის ფირის სისქე იზრდება. მნიშვნელოვნად), წარმოქმნის Nb2O5 (ოქსიდი არის თეთრი, მჟავე ბუნებით და დნობის წერტილი = 1512 °C), და დაახლოებით ათი კრისტალური მოდიფიკაცია აღწერილია ამ ოქსიდისთვის. ნორმალური წნევის დროს Nb2O5-ის β-ფორმა სტაბილურია. გარდა ამისა, ორმოცდამეერთე ელემენტი აყალიბებს NbO2-ს (ნახევარგამტარს დნობის წერტილით 2080 °C, შავი), NbO-ს, არასტოქიომეტრულ ოქსიდებს, რომლებიც შუალედურია NbO2.42-სა და NbO2.50-ს შორის და სტრუქტურით უახლოვდება β-ს. - Nb2O5-ის ფორმა.
საინტერესოა, რომ ნიობიუმის ოქსიდი NbO, რომელიც შერწყმულია ინგოტში, აქვს მეტალის ბზინვარება და მეტალის ტიპის ელექტროგამტარობა, შესამჩნევად აორთქლდება 1700 ° C ტემპერატურაზე, ინტენსიურად 2 300-2 350 ° C ტემპერატურაზე, რომელიც გამოიყენება ჟანგბადისგან ნიობიუმის ვაკუუმური გასაწმენდად. ნიობიუმის პენტოქსიდი სხვადასხვა ოქსიდებთან შერწყმისას მიიღება ნიობატები: Ti2Nb10O29, FeNb49O124 - რომლებიც შეიძლება ჩაითვალოს ჰიპოთეტური ნიობიუმის მჟავების მარილებად (ნიობიუმის მჟავები არ არის იზოლირებული სპეციფიკური ქიმიური ნაერთების სახით). ნიობატები იყოფა მეტანიობატებად MNbO3, ორთონიობატებად M3NbO4, პირონიობატებად M4Nb2O7 ან პოლინიობატებად M2O nNb2O5 (სადაც M არის ცალკე დამუხტული კატიონი და n = 2-12). ცნობილია ორმაგად და სამჯერ დამუხტული კათიონების ნიობატები. ნიობატები ასევე მიიღება გაცვლითი რეაქციების შედეგად, ნიობიუმის პენტოქსიდის სოდასთან შერწყმის შემდეგ:
Nb2O5 + 3Na2CO4 → 2Na3NbО4 + 3CO2
კარგად არის შესწავლილი რამდენიმე ნიობინის მჟავის მარილები, ძირითადად მეტანიობმჟავა HNbO3, აგრეთვე დინიობატები და პენტანიობატები (K4Nb2O7, K7Nb5O16 ∙ mH2O). ნიობატები რეაგირებენ HF-თან, დნება ტუტე ლითონის ჰიდროფლუორიდებთან (KHF2) და ამონიუმთან. ზოგიერთი ნიობატი მაღალი M2O/Nb2O5 თანაფარდობით ჰიდროლიზდება:
6Na3NbO4 + 5H2O → Na8Nb6O19 + 10NaOH
ორმოცდამეერთე ელემენტს ახასიათებს აირების შთანთქმის თვისება - წყალბადი, აზოტი და ჟანგბადი. უფრო მეტიც, ამ ელემენტების მცირე მინარევებიც კი უარყოფითად მოქმედებს ლითონის მექანიკურ და ელექტრულ თვისებებზე. დაბალ ტემპერატურაზე წყალბადი ნელა შეიწოვება, მაგრამ უკვე დაახლოებით 360 ° C ტემპერატურაზე წყალბადი შეიწოვება მაქსიმალური სიჩქარით და ხდება არა მხოლოდ ადსორბცია, არამედ წარმოიქმნება ცვლადი შემადგენლობის ჰიდრიდი NbH0.7-დან NbH-მდე. აბსორბირებული წყალბადი ხდის მეტალს მტვრევადს, მაგრამ ეს პროცესი შექცევადია - ვაკუუმში 600 ° C-ზე ზემოთ გაცხელებისას თითქმის მთელი წყალბადი გამოიყოფა და აღდგება წინა მექანიკური თვისებები. ნიობიუმი იწყებს აზოტის შეწოვას უკვე 600 °C მაღალ ტემპერატურაზე, წარმოიქმნება უფრო მაღალი ნიტრიდი NbN, ღია ნაცრისფერი შეფერილობის მოყვითალო ელფერით, რომელიც დნება 2300 °C-ზე. Nb - N სისტემაში არის ცვლადი შემადგენლობისა და ნიტრიდების Nb2N და NbN რამდენიმე ფაზა.
ნახშირბადი და ნახშირბადის შემცველი აირები (CH4, CO) მაღალ ტემპერატურაზე (1,200-1,400 °C) ურთიერთქმედებენ ნიობიუმთან და წარმოქმნიან მყარ და ცეცხლგამძლე კარბიდს NbC (დნება 3500 °C-ზე). 1800-2000 °C ტემპერატურაზე ნიობიუმი ნახშირბადთან ერთად ქმნის სამ ფაზას: α-ფაზა - ნახშირბადის ნიობიუმში ჩარევის მყარი ხსნარი, β-ფაზა - Nb2C, δ-ფაზა - NbC.
ნიობიუმი შეუღწევადია მჟავებისა და მარილის ხსნარების უმეტესობის მიმართ. Aqua regia, ჰიდროქლორინის და გოგირდის მჟავები 20 °C ტემპერატურაზე, აზოტის, ფოსფორის, პერქლორინის მჟავები, ამიაკის წყალხსნარები და ნებისმიერი კონცენტრაციის ორგანული მჟავები სიცივეში და 100-150 °C ტემპერატურაზე არ ურთიერთქმედებენ მასთან. ლითონი იხსნება ჰიდროფთორმჟავაში და განსაკუთრებით ინტენსიურად ჰიდროფთორმჟავას და აზოტის მჟავების ნარევში. ორმოცდამეერთე ელემენტი ნაკლებად სტაბილურია ტუტეებში. კაუსტიკური ტუტეების ცხელი ხსნარები შესამჩნევად ახშობს ლითონს გამდნარ ტუტეებში და სოდაში ის სწრაფად იჟანგება და წარმოქმნის ნიობიუმის მჟავას ნატრიუმის მარილს.
ჰალოგენებთან ერთად ნიობიუმი აყალიბებს პენტაჰალიდებს NbHal5, ტეტრაჰალიდებს NbHal4 და ფაზებს NbHal2.67 - NbHal3+x, რომლებშიც არის Nb3 ან Nb2 ჯგუფები. ნიობიუმის პენტაჰალიდები ადვილად ჰიდროლიზდება წყლით. მათგან ყველაზე მნიშვნელოვანია პენტაფლორიდი NbF5, პენტაქლორიდი NbCl5, ოქსიტრიქლორიდი NbOCl3, კალიუმის ფტორონიობატი K2NbF7 და კალიუმის ოქსიფტორონიობატი K2NbOF7 H2O.
ფოსფორით ნიობიუმი აყალიბებს ფოსფიდებს NbP და NbP2, დარიშხანით - არსენიდებს NbAs და NbAs2, ანტიმონთან ერთად - ანტიმონიდები Nb3Sb, Nb5Sb4, NbSb2, გოგირდთან ერთად - სულფიდები NbS3, NbS2 და NbS. სტანიდი Nb3Sn (დნობა ~ 2130°C) და გერმანიდი Nb3Ge (დნობა ~ 1970°C) არის ზეგამტარები, რომელთა გადასვლის ტემპერატურა ზეგამტარ მდგომარეობაშია 18,05°K და 23,2°K, შესაბამისად; ისინი მიიღება მარტივი ნივთიერებებისგან. თხევადი Na, K და მათი შენადნობები, Li, Bi, Pb, Hg, Sn, რომლებიც გამოიყენება თხევადი ლითონის გამაგრილებლად ბირთვულ რეაქტორებში, პრაქტიკულად არ მოქმედებს ჟანგბადის მინარევებისაგან გაწმენდილ ნიობიუმზე.
თუ შეცდომას აღმოაჩენთ გვერდზე, აირჩიეთ ის და დააჭირეთ Ctrl + Enter
|
|||||||
ნიობიუმი
კაცობრიობა დიდი ხანია იცნობს ელემენტს, რომელიც პერიოდული ცხრილის 41-ე უჯრედს იკავებს. მისი ამჟამინდელი სახელი, ნიობიუმი, თითქმის ნახევარი საუკუნით ახალგაზრდაა. ისე მოხდა, რომ No41 ელემენტი ორჯერ გაიხსნა. პირველად, 1801 წელს, ინგლისელმა მეცნიერმა ჩარლზ ჰეჩეტმა გამოიკვლია ამერიკიდან ბრიტანეთის მუზეუმში გაგზავნილი ნამდვილი მინერალის ნიმუში. ამ მინერალიდან მან გამოყო ადრე უცნობი ელემენტის ოქსიდი. ჰეჩეტმა ახალ ელემენტს კოლუმბიუმი დაარქვა, რითაც აღნიშნა მისი საზღვარგარეთული წარმოშობა. და შავ მინერალს კოლუმბიტი ერქვა.
ერთი წლის შემდეგ, შვედმა ქიმიკოსმა ეკებერგმა გამოყო კიდევ ერთი ახალი ელემენტის ოქსიდი კოლუმბიტიდან, სახელად ტანტალი. მსგავსება ნაერთებს შორის კოლუმბია და ტანტალი იმდენად დიდი იყო, რომ 40 წლის განმავლობაში ქიმიკოსთა უმეტესობას სჯეროდა, რომ ტანტალი და კოლუმბი ერთი და იგივე ელემენტია.
1844 წელს გერმანელმა ქიმიკოსმა ჰაინრიხ როუზმა გამოიკვლია ბავარიაში ნაპოვნი კოლუმბიტის ნიმუშები. მან კვლავ აღმოაჩინა ორი ლითონის ოქსიდი. ერთ-ერთი მათგანი იყო უკვე ცნობილი ტანტალის ოქსიდი. ოქსიდები მსგავსი იყო და, ხაზს უსვამდა მათ მსგავსებას, როზმა დაასახელა მეორე ოქსიდის შემქმნელ ელემენტს ნიობიუმი, მითოლოგიური მოწამე ტანტალუსის ქალიშვილის ნიობის სახელით.
თუმცა, როუზმა, ჰეჩეტის მსგავსად, ვერ შეძლო ამ ელემენტის თავისუფალ მდგომარეობაში მიღება.
მეტალის ნიობიუმი პირველად მხოლოდ 1866 წელს მიიღო შვედმა მეცნიერმა ბლომსტრანდმა ნიობიუმის ქლორიდის წყალბადით შემცირების დროს. მე-19 საუკუნის ბოლოს. ნაპოვნია კიდევ ორი გზა ამ ელემენტის მისაღებად. ჯერ მოისანმა მოიპოვა იგი ელექტრო ღუმელში, ამცირებდა ნიობიუმის ოქსიდს ნახშირბადით, შემდეგ კი გოლდშმიდტმა შეძლო იგივე ელემენტის შემცირება ალუმინის საშუალებით.
ხოლო No41 ელემენტს სხვადასხვა ქვეყანაში განაგრძობდა სხვაგვარად ეძახდნენ: ინგლისსა და აშშ-ში - კოლუმბიაში, სხვა ქვეყნებში - ნიობიუმს. წმინდა და გამოყენებითი ქიმიის საერთაშორისო კავშირმა (IUPAC) ამ დაპირისპირებას წერტილი დაუსვა 1950 წელს. გადაწყდა, რომ ელემენტის "ნიობიუმის" სახელი ყველგან დაკანონებულიყო და სახელი "კოლუმბიტი" მიენიჭა ნიობიუმის მთავარ მინერალს. მისი ფორმულა არის (Fe, Mn) (Nb, Ta) 2 O 6.
ქიმიკოსის თვალით
ელემენტარული ნიობიუმი არის უკიდურესად ცეცხლგამძლე (2468°C) და მაღალი დუღილის (4927°C) ლითონი, ძალიან მდგრადია მრავალი აგრესიული გარემოს მიმართ. ყველა მჟავა, გარდა ჰიდროფლორინის მჟავისა, არ მოქმედებს მასზე. ჟანგვის მჟავები „აქცევს“ ნიობიუმს, ფარავს მას დამცავი ოქსიდის ფენით (Nb 2 O 5). მაგრამ მაღალ ტემპერატურაზე, ნიობიუმის ქიმიური აქტივობა იზრდება. თუ 150...200°C ტემპერატურაზე ლითონის მხოლოდ მცირე ზედაპირული ფენა იჟანგება, მაშინ 900...1200°C ტემპერატურაზე ოქსიდის ფირის სისქე მნიშვნელოვნად იზრდება.
ნიობიუმი აქტიურად რეაგირებს ბევრ არამეტალთან. ჰალოგენები, აზოტი, წყალბადი, ნახშირბადი და გოგირდი მასთან ერთად ქმნიან ნაერთებს. ამ შემთხვევაში, ნიობიუმს შეუძლია აჩვენოს სხვადასხვა ვალენტობა ორიდან ხუთამდე. მაგრამ ამ ელემენტის მთავარი ვალენტობა არის 5+. მარილში ხუთვალენტიანი ნიობიუმი შეიძლება იყოს როგორც კატიონის, ისე ერთ-ერთი ანიონური ელემენტის სახით, რაც მიუთითებს No41 ელემენტის ამფოტერულ ბუნებაზე.
ნიობინის მჟავების მარილებს ნიობატები ეწოდება. ისინი მიიღება გაცვლითი რეაქციების შედეგად, ნიობიუმის პენტოქსიდის სოდასთან შერწყმის შემდეგ:
Nb 2 O 5 + 3Na 2 CO 3 → 2Na 3 NbO 4 + 3CO 2.
საკმაოდ კარგად იქნა შესწავლილი რამდენიმე ნიობური მჟავის მარილები, ძირითადად მეტანიობიუმის HNbO 3 , ისევე როგორც დინიობატები და პენტანიობატები (K 4 Nb 2 O 7 , K 7 Nb 5 O 16 · მ H2O). ხოლო მარილები, რომლებშიც No41 ელემენტი მოქმედებს როგორც კატიონი, ჩვეულებრივ მიიღება მარტივი ნივთიერებების პირდაპირი ურთიერთქმედებით, მაგალითად 2Nb + 5Cl 2 → 2NbCl 5.
ნიობიუმის პენტაჰალიდების კაშკაშა ფერის ნემსის ფორმის კრისტალები (NbCl 5 ყვითელი, NbBr 5 მეწამულ-წითელი) ადვილად იხსნება ორგანულ გამხსნელებში - ქლოროფორმში, ეთერში, სპირტში. მაგრამ წყალში გახსნისას ეს ნაერთები მთლიანად იშლება და ჰიდროლიზდება ნიობატების წარმოქმნით:
NbCl 5 + 4H 2 O → 5HCl + H 3 NbO 4.
ჰიდროლიზის თავიდან აცილება შესაძლებელია წყალხსნარში ძლიერი მჟავის დამატებით. ასეთ ხსნარებში ნიობიუმის პენტაჰალიდები იხსნება ჰიდროლიზის გარეშე.
ნიობიუმი აყალიბებს ორმაგ მარილებს და რთულ ნაერთებს, ყველაზე ადვილად ფტორს. ფტორონიობატები ამ ორმაგი მარილების სახელია. ისინი მიიღება, თუ რომელიმე ლითონის ფტორს ემატება ნიობიური და ჰიდროფთორმჟავას ხსნარში.
რთული ნაერთის შემადგენლობა დამოკიდებულია ხსნარში მოხვედრილი კომპონენტების თანაფარდობაზე. ერთ-ერთი ამ ნაერთის რენტგენის დიფრაქციულმა ანალიზმა აჩვენა სტრუქტურა K 2 NbF 7 ფორმულის შესაბამისი. ასევე შეიძლება წარმოიქმნას ნიობიუმის ოქსო ნაერთები, მაგალითად, კალიუმის ოქსოფლუორონიობატი K 2 NbOF 5 H 2 O.
ამ ინფორმაციით, რა თქმა უნდა, ელემენტის ქიმიური მახასიათებლები არ არის ამოწურული. დღეისათვის No41 ელემენტის უმნიშვნელოვანესი ნაერთებია მისი ნაერთები სხვა ლითონებთან.
ნიობიუმი და ზეგამტარობა
სუპერგამტარობის საოცარი ფენომენი, როდესაც გამტარის ტემპერატურა იკლებს, მასში ელექტრული წინააღმდეგობის მკვეთრი გაქრობა ხდება, პირველად დააფიქსირა ჰოლანდიელმა ფიზიკოსმა გ. კამერლინგ-ონესმა 1911 წელს. პირველი ზეგამტარი აღმოჩნდა ვერცხლისწყალი, მაგრამ არა ის, არამედ ნიობიუმი და ნიობიუმის ზოგიერთი მეტალის ნაერთები განზრახული იყო გამხდარიყო პირველი ტექნიკურად მნიშვნელოვანი სუპერგამტარი მასალა.
ზეგამტარების ორი მახასიათებელი პრაქტიკულად მნიშვნელოვანია: კრიტიკული ტემპერატურის მნიშვნელობა, რომლის დროსაც ხდება ზეგამტარობის მდგომარეობაზე გადასვლა და კრიტიკული მაგნიტური ველი (კამერლინგ ონესი ასევე აკვირდებოდა ზეგამტარობის დაკარგვას საკმარისად ძლიერი მაგნიტური ველის ზემოქმედებისას. ). 1975 წლის 1 იანვრის მდგომარეობით, კრიტიკული ტემპერატურის ზეგამტარის „რეკორდის მფლობელი“ იყო ნიობიუმის და გერმანიუმის მეტალთაშორისი ნაერთი Nb 3 Ge შემადგენლობით. მისი კრიტიკული ტემპერატურაა 23,2°K; ეს უფრო მაღალია ვიდრე წყალბადის დუღილის წერტილი. (ყველაზე ცნობილი ზეგამტარები ხდება ზეგამტარები მხოლოდ თხევადი ჰელიუმის ტემპერატურაზე).
ზეგამტარობის მდგომარეობაში გადასვლის უნარი ასევე დამახასიათებელია ნიობიუმის სტანიდისთვის Nb 3 Sn, ნიობიუმის შენადნობებისთვის ალუმინის და გერმანიუმთან ან ტიტანთან და ცირკონიუმთან. ყველა ეს შენადნობები და ნაერთები უკვე გამოიყენება სუპერგამტარი სოლენოიდების, ისევე როგორც სხვა მნიშვნელოვანი ტექნიკური მოწყობილობების დასამზადებლად.
ლითონი ნიობიუმი
მეტალის ნიობიუმის მიღება შესაძლებელია მისი ნაერთების შემცირებით, როგორიცაა ნიობიუმის ქლორიდი ან კალიუმის ფტორ-ნიობატი, მაღალ ტემპერატურაზე:
K 2 NbF 7 + 5Na → Nb + 2KF + 5NaF.
მაგრამ სანამ წარმოების ამ არსებითად საბოლოო ეტაპს მიაღწევს, ნიობიუმის მადანი გადამუშავების მრავალ ეტაპს გადის. პირველი მათგანი არის მადნის გამდიდრება, კონცენტრატების მოპოვება. კონცენტრატი შერწყმულია სხვადასხვა ნაკადით: კაუსტიკური სოდა ან სოდა. მიღებული შენადნობი გაჟღენთილია. მაგრამ ის მთლიანად არ იშლება. უხსნადი ნალექი არის ნიობიუმი. მართალია, აქ ის ჯერ კიდევ ჰიდროქსიდის შემადგენლობაშია, არ არის გამოყოფილი მისი ანალოგისაგან ქვეჯგუფში ტანტალი და არ არის გაწმენდილი ზოგიერთი მინარევებისაგან.
1866 წლამდე არ იყო ცნობილი ტანტალისა და ნიობიუმის გამიჯვნის ინდუსტრიულად შესაფერისი მეთოდი. ამ უკიდურესად მსგავსი ელემენტების გამოყოფის პირველი მეთოდი შემოგვთავაზა ჟან ჩარლზ გალისარ დე მარინიაკმა. მეთოდი ეფუძნება ამ ლითონების რთული ნაერთების განსხვავებულ ხსნადობას და ეწოდება ფტორი. რთული ტანტალის ფტორიდი წყალში უხსნადია, მაგრამ ნიობიუმის ანალოგიური ნაერთი ხსნადია.
ფტორის მეთოდი რთულია და არ იძლევა ნიობიუმის და ტანტალის სრულ გამიჯვნას. ამიტომ, ამ დღეებში იგი თითქმის არ გამოიყენება. იგი შეიცვალა სელექციური ექსტრაქციის, იონური გაცვლის, ჰალოიდების რექტიფიკაციის მეთოდებით და ა.შ. ეს მეთოდები გამოიყენება ხუთვალენტიანი ნიობიუმის ოქსიდის და ქლორიდის მისაღებად.
ნიობიუმის და ტანტალის გამოყოფის შემდეგ ხდება ძირითადი ოპერაციის აღდგენა. ნიობიუმის პენტოქსიდი Nb 2 O 5 მცირდება ალუმინის, ნატრიუმის, ჭვარტლის ან ნიობიუმის კარბიდით, რომელიც მიღებულია Nb 2 O 5 ნახშირბადთან რეაქციით; ნიობიუმის პენტაქლორიდი მცირდება ნატრიუმის ლითონის ან ნატრიუმის ამალგამით. ასე მიიღება ფხვნილი ნიობიუმი, რომელიც შემდეგ უნდა გადაიქცეს მონოლითად, მოხდეს პლასტმასის, კომპაქტური და დასამუშავებლად ვარგისი. სხვა ცეცხლგამძლე ლითონების მსგავსად, ნიობიუმის მონოლითი იწარმოება ფხვნილის მეტალურგიის მეთოდებით, რომლის არსი შემდეგია.
მიღებულ ლითონის ფხვნილს მაღალი წნევით (1 ტ/სმ2) წნეხვენ მართკუთხა ან კვადრატული განივი კვეთის ე.წ. ვაკუუმში 2300°C-ზე ეს ზოლები აგლომერდება და გაერთიანებულია ღეროებად, რომლებიც დნება ვაკუუმურ რკალის ღუმელებში და ამ ღუმელებში ღეროები მოქმედებს როგორც ელექტროდი. ამ პროცესს ეწოდება სახარჯო ელექტროდების დნობა.
ერთკრისტალური პლასტმასის ნიობიუმი წარმოიქმნება ჭურჭლისგან თავისუფალი ზონის ელექტრონული სხივის დნობით. მისი არსი იმაში მდგომარეობს, რომ ელექტრონების მძლავრი სხივი მიმართულია ფხვნილ ნიობიუმზე (გამორიცხულია დაჭერის და შედუღების ოპერაციები!), რომელიც დნება ფხვნილს. ლითონის წვეთები მიედინება ნიობიუმის ინგოტზე, რომელიც თანდათან იზრდება და ამოღებულია სამუშაო კამერიდან.
როგორც ხედავთ, ნიობიუმის გზა მადნიდან მეტალამდე ნებისმიერ შემთხვევაში საკმაოდ გრძელია, წარმოების მეთოდები კი რთული.
ნიობიუმი და ლითონები
ყველაზე ლოგიკურია ისტორიის დაწყება მეტალურგიით ნიობიუმის გამოყენების შესახებ, რადგან სწორედ მეტალურგიაში იპოვა მას ყველაზე ფართო გამოყენება. როგორც ფერადი მეტალურგიაში, ასევე შავი მეტალურგიაში.
ნიობიუმის შენადნობი ფოლადი აქვს კარგი კოროზიის წინააღმდეგობა. „მერე რა? სხვა გამოცდილი მკითხველი იტყვის. ქრომი ასევე ზრდის ფოლადის კოროზიის წინააღმდეგობას და ის გაცილებით იაფია ვიდრე ნიობიუმი. ეს მკითხველი ერთდროულად მართალია და არასწორიც. არასწორი, რადგან ერთი რამ დამავიწყდა.
ქრომი-ნიკელის ფოლადი, ისევე როგორც ნებისმიერი სხვა, ყოველთვის შეიცავს ნახშირბადს. მაგრამ ნახშირბადი გაერთიანებულია ქრომთან და ქმნის კარბიდს, რაც ფოლადს უფრო მყიფეს ხდის. ნიობიუმს უფრო მეტი მიდრეკილება აქვს ნახშირბადთან, ვიდრე ქრომი. ამიტომ, როდესაც ნიობიუმი ემატება ფოლადს, ნიობიუმის კარბიდი აუცილებლად წარმოიქმნება. ნიობიუმთან შენადნობი ფოლადი იძენს მაღალ ანტიკოროზიულ თვისებებს და არ კარგავს ელასტიურობას. სასურველი ეფექტი მიიღწევა, როდესაც ტონა ფოლადს ემატება მხოლოდ 200 გრ ნიობიუმის ლითონი. ხოლო ნიობიუმი იძლევა ქრომ-მანგანუმის ფოლადის მაღალ აცვიათ წინააღმდეგობას.
ბევრი ფერადი ლითონი ასევე შერწყმულია ნიობიუმთან. ამრიგად, ალუმინი, რომელიც ადვილად იხსნება ტუტეებში, არ რეაგირებს მათთან, თუ მას მხოლოდ 0,05% ნიობიუმი დაემატება. და სპილენძი, რომელიც ცნობილია თავისი რბილობით, და მისი მრავალი შენადნობი, როგორც ჩანს, გამაგრებულია ნიობიუმით. ის ზრდის ლითონების სიმტკიცეს, როგორიცაა ტიტანი, მოლიბდენი, ცირკონიუმი, და ამავე დროს ზრდის მათ სითბოს წინააღმდეგობას და სითბოს წინააღმდეგობას.
ახლა ნიობიუმის თვისებებსა და შესაძლებლობებს აფასებს ავიაცია, მექანიკური ინჟინერია, რადიოინჟინერია, ქიმიური მრეწველობა და ბირთვული ენერგია. ყველა მათგანი გახდა ნიობიუმის მომხმარებელი.
ნიობიუმის ურანთან შესამჩნევი ურთიერთქმედების უნიკალურმა თვისებამ 1100°C-მდე ტემპერატურაზე და, გარდა ამისა, კარგი თბოგამტარობა, თერმული ნეიტრონების მცირე ეფექტური შთანთქმის ჯვარი, ნიობიუმი სერიოზულ კონკურენტად აქცია ალუმინის, ბერილიუმის და ცირკონიუმის აღიარებული ლითონებისთვის. ბირთვულ ინდუსტრიაში. გარდა ამისა, დაბალია ნიობიუმის ხელოვნური (გამოწვეული) რადიოაქტიურობა. აქედან გამომდინარე, მისი გამოყენება შესაძლებელია რადიოაქტიური ნარჩენების შესანახი კონტეინერების ან მათი გამოყენების დანადგარების დასამზადებლად.
ქიმიური მრეწველობა შედარებით ცოტა ნიობიუმს მოიხმარს, მაგრამ ეს მხოლოდ მისი დეფიციტით აიხსნება. აღჭურვილობა მაღალი სისუფთავის მჟავების წარმოებისთვის ზოგჯერ მზადდება ნიობიუმის შემცველი შენადნობებისგან და, ნაკლებად ხშირად, ფურცლის ნიობიუმისგან. ნიობიუმის უნარი, გავლენა მოახდინოს გარკვეული ქიმიური რეაქციების სიჩქარეზე, გამოიყენება, მაგალითად, ბუტადიენისგან ალკოჰოლის სინთეზში.
41-ე ელემენტის მომხმარებელი გახდა სარაკეტო და კოსმოსური ტექნოლოგიებიც. საიდუმლო არ არის, რომ ამ ელემენტის გარკვეული რაოდენობა უკვე ბრუნავს დედამიწის მახლობლად ორბიტაზე. რაკეტების ზოგიერთი ნაწილი და დედამიწის ხელოვნური თანამგზავრების ბორტ აღჭურვილობა დამზადებულია ნიობიუმის შემცველი შენადნობებისა და სუფთა ნიობიუმისგან.
ნიობიუმის მინერალები
კოლუმბიტი (Fe, Mn) (Nb, Ta) 2 O 6 იყო კაცობრიობისთვის ცნობილი ნიობიუმის პირველი მინერალი. და ეს იგივე მინერალი ყველაზე მდიდარია No41 ელემენტით. ნიობიუმის და ტანტალის ოქსიდები შეადგენს კოლუმბიტის წონის 80%-მდე. გაცილებით ნაკლებია ნიობიუმი პიროქლორში (Ca, Na) 2 (Nb, Ta, Ti) 2 O 6 (O, OH, F) და ლოპარიტში (Na, Ce, Ca) 2 (Nb, Ti) 2 O 6. საერთო ჯამში, ცნობილია 100-ზე მეტი მინერალი, რომლებიც შეიცავს ნიობიუმს. ასეთი წიაღისეულის მნიშვნელოვანი საბადოებია სხვადასხვა ქვეყანაში: აშშ, კანადა, ნორვეგია, ფინეთი, მაგრამ აფრიკის სახელმწიფო ნიგერია გახდა ნიობიუმის კონცენტრატების უდიდესი მიმწოდებელი მსოფლიო ბაზარზე. სსრკ-ს აქვს ლოპარიტის დიდი მარაგი, ისინი აღმოაჩინეს კოლას ნახევარკუნძულზე.
ვარდისფერი კარბიდი
ნიობიუმის მონოკარბიდი NbC არის პლასტიკური ნივთიერება დამახასიათებელი მოვარდისფრო ბზინვარებით. ეს მნიშვნელოვანი ნაერთი წარმოიქმნება საკმაოდ მარტივად, როდესაც მეტალის ნიობიუმი რეაგირებს ნახშირწყალბადებთან. კარგი ელასტიურობისა და მაღალი სითბოს წინააღმდეგობის კომბინაცია სასიამოვნო „გარე თვისებებთან“ აქცევს ნიობიუმის მონოკარბიდს ღირებულ მასალად საფარების წარმოებისთვის. ამ ნივთიერების ფენა მხოლოდ 0,5 მმ სისქით საიმედოდ იცავს ბევრ მასალას კოროზიისგან მაღალ ტემპერატურაზე, კერძოდ, გრაფიტს, რომელიც პრაქტიკულად დაუცველია სხვა საფარით. NbC ასევე გამოიყენება როგორც სტრუქტურული მასალა სარაკეტო მეცნიერებაში და ტურბინების წარმოებაში.
ნერვები ჯვარედინად არის დაკავშირებული ნიობიუმთან
ნიობიუმის მაღალი კოროზიის წინააღმდეგობამ შესაძლებელი გახადა მისი გამოყენება მედიცინაში. ნიობიუმის ძაფები არ იწვევს ცოცხალ ქსოვილს გაღიზიანებას და კარგად ეკვრის მას. რეკონსტრუქციულმა ქირურგიამ წარმატებით გამოიყენა ასეთი ძაფები დახეული მყესების, სისხლძარღვების და ნერვების გასაკერებლად.
გარეგნობა არ ატყუებს
ნიობიუმს არა მხოლოდ აქვს ტექნოლოგიისთვის აუცილებელი თვისებების ნაკრები, არამედ საკმაოდ ლამაზადაც გამოიყურება. იუველირები ცდილობდნენ გამოეყენებინათ ეს თეთრი მბზინავი ლითონი საათის ყუთების დასამზადებლად. ნიობიუმის შენადნობები ვოლფრამით ან რენიუმით ზოგჯერ ცვლის კეთილშობილ ლითონებს: ოქრო, პლატინა, ირიდიუმი. ეს უკანასკნელი განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია, რადგან ნიობიუმ-რენიუმის შენადნობი არა მხოლოდ მეტალის ირიდიუმის მსგავსია, არამედ თითქმის აცვიათ მდგრადია. ეს საშუალებას აძლევდა ზოგიერთ ქვეყანას ძვირადღირებული ირიდიუმის გარეშე ეწარმოებინათ შადრევანი კალმების სამაგრი წვერები.
ნიობიუმი და შედუღება
ჩვენი საუკუნის 20-იანი წლების ბოლოს, ელექტრო და გაზის შედუღება დაიწყო მოქლონების ჩანაცვლება და კომპონენტებისა და ნაწილების დამაკავშირებელი სხვა მეთოდები. შედუღებამ გააუმჯობესა პროდუქციის ხარისხი, დააჩქარა და შეამცირა მათი შეკრების პროცესების ღირებულება. შედუღება განსაკუთრებით პერსპექტიული ჩანდა დიდი დანადგარების დამონტაჟებისას, რომლებიც მუშაობენ კოროზიულ გარემოში ან მაღალი წნევის ქვეშ. მაგრამ შემდეგ აღმოჩნდა, რომ უჟანგავი ფოლადის შედუღებისას შედუღებას გაცილებით ნაკლები სიმტკიცე აქვს, ვიდრე თავად ფოლადი. ნაკერის თვისებების გასაუმჯობესებლად, "უჟანგავი ფოლადში" დაიწყო სხვადასხვა დანამატების შეტანა. მათგან საუკეთესო აღმოჩნდა ნიობიუმი.
დაუფასებელი ფიგურები
შემთხვევითი არ არის, რომ ნიობიუმი იშვიათ ელემენტად ითვლება: ის მართლაც იშვიათად და მცირე რაოდენობით გვხვდება, ყოველთვის მინერალების სახით და არასდროს მშობლიურ მდგომარეობაში. საინტერესო დეტალი: სხვადასხვა საცნობარო პუბლიკაციებში განსხვავებულია ნიობიუმის კლარკი (დედამიწის ქერქში). ეს ძირითადად აიხსნება იმით, რომ ბოლო წლებში აფრიკის ქვეყნებში აღმოჩენილია ნიობიუმის შემცველი მინერალების ახალი საბადოები. მოცემულია შემდეგი მაჩვენებლები: 3,2·10 5% (1939), 1·10 3% (1949) და 2,4·10 3% (1954). მაგრამ ბოლო მაჩვენებლები ასევე არ არის შეფასებული: ბოლო წლებში აღმოჩენილი აფრიკის საბადოები აქ არ შედის. მიუხედავად ამისა, დადგენილია, რომ დაახლოებით 1,5 მილიონი ტონა მეტალის ნიობიუმის დნობა შესაძლებელია უკვე ცნობილი საბადოების მინერალებიდან.