Nióbium, az úgynevezett biofil fém

A nióbium a periódusos rendszer 41. eleme.

A nióbiumot 1801-ben Hatchett angol kémikus izolálta, aki a londoni British Museumban egy vasércdarabot tanulmányozott, és először egy svájci vegyész állította elő 1864-ben a kloridok hidrogénnel történő redukciójával, majd 1951-ben a Nómenklatúra Bizottsága. A Tiszta és Alkalmazott Kémia Nemzetközi Szövetsége (IUPAC) úgy döntött, hogy egyesíti az elem nevét a nióbiummal.

A nióbiumot eleinte izzólámpák izzószálainak készítésére használták, de hamarosan felváltotta a volfrám, amelynek magasabb olvadáspontja volt, és jobban megfelelt az izzólámpák gyártásához. Az 1920-es években felfedezték, hogy a nióbium növelheti az acél szilárdságát, ami ösztönözte az acélban való alkalmazását, és valójában csak 0.{2}}.05% hozzáadását. A nióbium az acélra történő átalakítása 30%-kal vagy még többel növelte az acél folyáshatárát. vagy több. A nióbium hozzáadása nem változtatja meg a vas szerkezetét, hanem az acélban lévő szénnel, nitrogénnel és kénnel kombinálva megváltoztatja az acél mikroszerkezetét. A nióbium emellett javítja az acél szívósságát, a magas hőmérsékletű oxidációval szembeni ellenálló képességét, a korrózióállóságot, és csökkenti az acél rideg átmeneti hőmérsékletét, ami jó hegeszthetőséget és formázási tulajdonságokat eredményez.

A Bell Labs tudósai azt találták, hogy a nióbium-ón ötvözetek továbbra is képesek fenntartani szupravezető tulajdonságokat erős elektromos és mágneses térben, és a nióbium az egyik legmagasabb kritikus hőmérséklet, ami miatt a nióbiumötvözetek jelenleg a legfontosabb szupravezető anyagok.

Valaki nagysebességű levitációs vonatot tervezett, kerékrészeibe szupravezető mágnesek kerültek, nióbium tartalmú ötvözetből készült, amely erős és stabil mágneses teret tud produkálni, így az egész szerelvény körülbelül 10 centiméter magasságban lebeg a pályán. , a vonat és a vágány között már nincs súrlódás, és így nagyon kis teljesítményt igényel, a vonat 500 kilométer per órás sebességet meghaladó sebességet érhet el. Nióbium és titán szupravezető anyagokat is felhasználtak egy egyenáramú generátor előállításához, amely kicsi, könnyű, olcsó, és 100-szor több energiát termel, mint egy azonos méretű generátor.

A nióbium a sebészeti gyógyászatban is fontos helyet foglal el, kiváló korrózióállósággal rendelkezik, nem lép kölcsönhatásba az emberi szervezet különböző folyadékaival, de egyáltalán nem károsítja a biológiai szöveteket, bármilyen sterilizációs módszerhez alkalmazható, szerves szövetekkel kombinálható hosszú ideig és ártalmatlanul marad az emberi szervezetben. Így nióbium lapokkal kompenzálták a koponya sérülését, nióbium dróttal idegek és inak varrására, nióbium csíkokkal a törött csontok és ízületek pótlására, illetve nióbium fonallal vagy nióbium drótból készült nióbium hálóval kompenzálták. az izmokért, mintha valódi csontokon nőttek volna fel. Ez az oka annak, hogy a nióbiumot "biofil fémnek" is nevezik.

A nióbium külső vegyértékelektronrétege 5 elektronból áll, ezért gazdag redox tulajdonságokban. Vegyértéke -1-tól +5-ig terjedhet, és ha a vegyértékelektron réteget teljesen eltávolítjuk, egy rendkívül oxigénbarát kriptonit magot tár fel, amely felhasználható halogenid konverterként, oxidálószerként, sőt még aktiválható is. szén-hidrogén kötések. Egy friss tanulmány kimutatta, hogy az ötértékű nióbium erős oxidáló tulajdonságai felhasználhatók mérgező gázok tisztítására, és a nióbium-szaponit agyag még a rettegett mustárgázt is könnyen nem mérgezővé alakíthatja.

2003-ban az osztrákok is találtak egy gyönyörű nióbiumhoz kapcsolódó kémiai művészetet, a nióbium fémfelület galvanizálása révén a nióbium-oxid film lehet törő, fényes felület, a különböző vastagságú film is különböző színeket képes előállítani, így sokféle színt készítettek érméket, ami növeli ezen érmék gyűjtői értékét.