Početna za: NIOBIJ, Nb  

SPOJEVI, DOBIVANJE I UPORABA

Dobivanje niobija:

Rude se najprije koncentriraju, a zatim se obrađuju različitim postupcima, što ovisi o sastavu rude. Iz kolumbita se dobiva tako da se kolumbit najprije tali s kalijevim karbonatom, a nakon hlađenja talina se otapa u vodi. Pri tome se dobije otopina kalijevog niobata (K3NbO4) s dodacima kalijevog tantalata (K3TaO4). Uvođenjem CO2 u otopinu istalože se oksidi niobija i tantala (Nb2Os i Ta2O5). Djelovanjem otopine kalijevog fluorida u koncentriranoj fluorovodičnoj kiselini na smjesu tih oksida oni se otapaju. Iz otopine se najprije iskristalizira manje topljiva kompleksna sol tantala, kalijev heptafluorotantalat(V) (K2TaF7), a nakon toga topljiviji kalijev oksopentafluoroniobat(V) (K2NbOFs). Redukcijom ove soli dobiva se elementarni niobij.


Svojstva i upotreba niobija:

Elementarni niobij je metal svijetlo-sive boje koji je pri sobnoj temperaturi relativno mekan, savitljiv i kovak, a ta svojstva zadržava i na vrlo niskim temperaturama (sve do -250°C). Ima visoko talište, a pri visokim temperaturama zadržava visoku vlačnu čvrstoću i lako se obrađuje.

Zagrijavanjem do 200°C počinje se oksidirati s kisikom iz zraka. Otporan je prema korozijskom djelovanju vodenih otopina kiselina i lužina. Ne otapa se u razrijeđenoj klorovodičnoj i dušičnoj kiselini, u koncentriranoj sumpornoj kiselini se otapa tek pri povišenim temperaturama, a potpuno se otapa u koncentriranoj klorovodičnoj kiselini i u fluorovodičnoj uz dodatak koncentrirane dušične HNO3. Alkalni hidroksidi otapaju ga pri 100°C. Na temperaturi višoj od 600°C niobij postaje reaktivan, pa stupa u reakciju s brojnim elementima. Na povišenim temperaturama apsorbira veće količine plinova kao što su vodik, kisik, dušik i ugljični monoksid.

Glavna je primjena niobija za proizvodnju Posebnih antikorozivnih čelika i posebnih legura. Sam se niobij smatra, uz volfram, molibden i kobalt, visokovatrostalnim metalom. Zbog dobre obradivosti, male gustoće, visokog tališta (2460°C) i velike čvrstoće pri visokim temperaturama, niobij je važan tehnološki metal za posebne namjene. U temperaturnom području od 900 - 1200°C nadmašuje mnoge druge metale.

Dodaje se nehrđajućim čelicima u kojima stvara precipitate tvrdog karbida koji stabiliziraju mikrostrukturu i daju čeliku visoku tvrdoću. Koriste za izradu uređaja i dijelova postrojenja u kemijskoj industriji, za izradu rotora visokotemperaturnih plinskih turbina, u nuklearnoj i zrakoplovnoj tehnici te za izradu brzoreznih alata. U čelik se niobij dodaje kao prethodno formirana legura fero-niobij bogata karbidima. Superlegure niobija s kobaltom i cirkonijem koriste se u vojnoj industriji. Legira se s titanijem, molibdenom i volframom dajući čvrstu visokovatrostalnu leguru. 
Niobij je potencijalno zanimljiv supravodički materijal. Elementarni niobij postaje supravodljiv pri 9,26 K, što je relativno visoka temperatura prijelaza za metale. U formi žice, hlađen tekućim helijem, može se koristiti za svitke supravodljivih magneta. U te svrhe također su interesantne legure Nb-Sn, Nb-Zr i Nb- Ti.


Spojevi niobija:

Niobij stvara spojeve u kojima ima oksidacijski broj +2, +3, +4 i +5, a važniji i najstabilniji su spojevi oksidacijskog broja +5. Spojevi oksidacijskog broja +3 manje su stabilni, ali ipak stabilniji od odgovarajućih tantalovih spojeva. Nestabilni Nb3+ nastaje redukcijom spojeva niobija(V) i brzo se oksidira na više stupnjeve, npr. niobijev(III)-klorid (NbCl3) i niobijev(III)-oksid (Nb2O3). Niobij lako stvara karbide (NbC, Nb4C3), boride (NbB, Nb3B2) i nitride (NbN, Nb2N, Nb4N5 i Nb5N6). Hidridi niobija imaju sastave NbHˇ0,6-0,8 te NbHˇ2-x i također se lako formiraju.

Značajniji spojevi:

-Niobijev(IV)-karbid (NbC) dobiva se izravnom sintezom elemenata iznad 1000°C. Vrlo je tvrd, u rangu kobaltovog i volframovog karbida. Dispergiran u mikrokristalima nalazi se u sastavu niobijem legiranih čelika.

-Niobijevi(V)-halogenidi (NbFs, NbCls, NbBrs i NbI5) čvrste su tvari koje se mogu dobiti zagrijavanjem Nb2Os s ugljikom u struji odgovarajućeg halogenog elementa. Stvaraju brojne komplekse, a najčešći su kompleksi fluorida ([NbF6]-) i oksifluorida ([NbOFs]-). Pentafluorid se otapa u vodi dajući bistru otopinu iz koje se može istaložiti dodatkom amonijaka ili alkalijskih hidroksida. Pentabromid i pentaklorid s vodom prelaze odmah u pentoksid, a s vlagom daju oksihalogenide. Pentajodid je stabilan i ne stvara oksitrijodid.

-Niobijev(V)-oksid (Nb2Os) bijel je, kemijski relativno neaktivan kristal. Ne otapa se u vodi, kiselinama i lužinama. Taljenjem sa alkalijama daje niobate koji su topljivi u vodi. Ako se otopinama niobata doda vodikov peroksid H2O2, iz vodene se otopine iskristaliziraju peroksoniobati, npr. K3NbO8 ili K3Nb(O2)4. Hidratizirani Nb2O5 otapa se u kiselinama. Uporebljava se u proizvodnji keramičkih otpornika te dielektričnih i piezoelektričnih kristala. Vrlo čisti Nb2Os upotrebljava se za dobivanje stakala s velikim indeksom loma i posebnim apsorpcijskim svojstvima.

 Početna za: NIOBIJ, Nb