Niobium(5+) | 7440-03-1

• 物质功能分类: 分析化学 - 标准品 - 无机单元素标准溶液
• 分子结构分类: 无机化合物 - 均相金属化合物 - 均相过渡金属化合物
• 英文名称: Niobium(5+)
• CAS: 7440-03-1
• 化学式: Nb+5
• 分子量: 92.90637
• InChiKey: QUWPZPLTANKXAM-UHFFFAOYSA-N

物化性质

• 熔点：
  2468 °C (lit.)
• 沸点：
  4742 °C (lit.)
• 密度：
  8.57 g/mL at 25 °C (lit.)
• 溶解度：
  不溶于酸溶液
• 暴露限值：
  ACGIH: TWA 0.5 ppm(2.5 mg/m3); Ceiling 2 ppm (Skin)OSHA: TWA 3 ppmNIOSH: IDLH 30 ppm(250 mg/m3); TWA 3 ppm(2.5 mg/m3); Ceiling 6 ppm(5 mg/m3)
• 物理描述：
  Solid

计算性质

• 辛醇/水分配系数(LogP)：
  -0.0
• 重原子数：
  1
• 可旋转键数：
  0
• 环数：
  0.0
• sp3杂化的碳原子比例：
  0.0
• 拓扑面积：
  0
• 氢给体数：
  0
• 氢受体数：
  0

安全信息

• TSCA：
  Yes
• 危险等级：
  8
• 危险品标志：
  F,Xi,C
• 安全说明：
  S17,S26,S36
• 危险类别码：
  R17,R20/21/22,R40,R36/37/38,R34
• WGK Germany：
  -
• 危险品运输编号：
  UN 1383 4.2/PG 1
• RTECS号：
  QT9900000
• 海关编码：
  8112994000
• 包装等级：
  II
• 危险类别：
  8

制备方法与用途

铌金属元素简介

铌是一种原子序数为41的金属元素，位于元素周期表的VB组。铌的化合价包括2、3、4和5价，并且没有稳定的同位素。自然界中共有49种铌的同位素，范围从Nb-81到Nb-113。除铌-93稳定并构成了地壳中所有元素的自然存在外，其他同位素都是放射性的人工制造体。铌是一种柔软的灰银金属，与刚切割的钢相似。它通常与其他相关金属一起存在于矿物中。在室温下，铌不会变色或氧化，但在高温（高于200°C）下容易被氧气和卤素（第17组元素）氧化。当铌与锡和其他合金结合时，在9.25开尔文温度下显示出超导性。

发现历史

铌是由哈勃切特在1801年首次发现的，当时他在研究康涅狄格州约翰·温思罗普（John Winthrop the Younger）送交英国的矿石时发现了这种元素。1864年，布隆斯特兰德通过氢气氛围中加热氯化物的方法首次制备了铌。经过100年的争论后，在1950年国际纯粹与应用化学联合会正式采用了铌这一名称，并被大多数化学学会和政府组织使用。然而，一些冶金学家和商业生产商仍称之为“铌”。

来源

铌是地壳中第33个最丰富的元素之一，被认为是稀有元素。它不以游离形式存在于自然界中，主要分布在几种矿物中，如铌铁矿（或钴铝矿）、铌铁矿-钽铁矿、烧绿石和苏木等。大量铌存在于加拿大、巴西、刚果金沙萨、卢旺达及澳大利亚等地的烧绿石成分中。从钽中分离出金属，并可采用多种方法制备。

应用

铌在黑色金属和有色金属中扮演着重要角色，作为合金添加剂或与其他金属结合时，能提升合金的机械强度、电导率和延展性，并增强其耐腐蚀性能。铌及其几种合金表现出超导性特性。铌可用于制造高强度低合金碳钢和微合金钢，用于石油和天然气管道、桥梁、建筑物、混凝土棒及汽车；还添加到镍基和钴基高温合金中，是锆、钛和钨合金的组成部分。此外，在电子推进装置、电极催化以及真空管和高压钠蒸气灯等方面也有应用。

制备

从矿物提炼铌的方法多种多样，具体方法取决于矿石性质及最终用途需求。常见的步骤包括预浓缩、破碎或打开矿石、纯化铌化合物、还原为金属并精炼等。在从铌钽矿中提取铌时，最关键的步骤是从钽中分离出来，因为两者化学性质极为相似。烧绿石中的铌铁可以通过热还原法生产，其中铝粉用作还原剂。该过程是将烧绿石置于耐火材料衬里的钢或电炉反应器中进行。从矿石中提取铌的另一重要步骤是将其从钽及杂质金属中分离出来，这可通过溶剂萃取、离子交换、分级结晶等多种方法实现。

毒性

铌在常温下不具反应活性，但其物理形态（如粉尘、粉末和蒸汽）吸入或摄入均具有致癌风险。

制备工艺

由于传统制备铌的流程长、能耗高且对环境有害，使得其成本高昂且供应量有限。因此，近年来研究热点集中在开发短流程、低成本且环保的铌生产工艺，其中熔盐电脱氧法（FFC）备受关注。

化学性质

• 闪亮柔软银白色金属

主要用途

• 生产不锈钢
• 制造超导磁铁
• 特种不锈钢
• 高温合金
• 超导合金
• 超级硬质合金