铌

铌

锆 - 铌 - 钼 钒 铌 钽   元素周期表
总体特性
符号、序号	Nb、41
族／系列	5族过渡金属
周期、分区	第5周期、d区
密度、硬度	8570 kg/m3、6
颜色和外表	灰色金属
地壳含量	无数据
原子属性
原子量	92.90638 原子量单位
原子半径	145 pm
计算原子半径	198 pm
共价半径	137 pm
范德华半径	无数据
价电子排布	[氪]4d45s1
电子排布	2，8，18，12，1
氧化态	5，4，3，2，-1
晶体结构	體心立方晶格
物理属性
物质状态	固态
熔点	2750 K（2477 °C）
沸点	5017 K（4744 °C）
摩尔体积	10.83×10-6m3/mol
汽化热	696.6 kJ/mol
熔化热	26.4 kJ/mol
蒸气压	0.0755 帕（2741K）
声速	3480 m/s（293.15K）
其他性质
电负性	1.6（鲍林标度）
比热	265 J/(kg·K)
电导率	6.93×106/(米欧姆)
热导率	53.7 W/(m·K)
第一电离能	652.1 kJ/mol
第二电离能	1380 kJ/mol
第三电离能	2416 kJ/mol
第四电离能	3700 kJ/mol
第五电离能	4877 kJ/mol
第六电离能	9847 kJ/mol
第七电离能	12100 kJ/mol
在没有特别注明的情况下使用的是 国际标准基准单位单位和标准气温和气压

鈮（又稱鈳（Columbium））是一種化學元素，它的化學符號是Nb，它的原子序數是41，英文名称为Niobium（源自希腊神话中坦塔勒斯（Tantalus，是金属钽英文名称的来源）的女儿尼俄伯（Niobe ）之名）。铌是一種银灰色的、稀有的、质地较软且具有延展性的過渡金屬，它的氧化物——五氧化二铌的作用和氧化鋁及氧化鋅相似，可以保護金屬內部不再被腐蚀。鈮可以加入不鏽鋼中，使不鏽鋼在高溫下不易碎裂。因为鈮的物理性质及化學性質與鉭相似，且這兩種元素往往共生，以致於很難分離出不含雜質鉭的純鈮。

發現

1801年，英國化学家查理斯·哈契特（Charles Hatchett）在一种称为烧绿石（pyrochlore）的矿物中發現了鈮，由於鈮和鉭非常相似，起初他還曾将两者混淆，他将这种物质暂命名为「鈳」。1809年，另一位英国化学家威廉·海德·伍拉斯頓（William Hyde Wollaston）错误的将「钽」与「鈳」归为同一种物质。1846年，一位德国化学家亨烈赫·羅沙（Heinrich Rose）提出钽矿里应该还含有另一种元素，並命名为「铌」。到1864至65年間，一些科研成果表明其实「鈳」与「铌」是同一种元素，在之后的一个世纪裏这两种称法是通用的。直至1949年，这种元素才被正式定名为「铌」。因为人們曾长期用鈮鐵礦的名字（Columbium，譯作鈛、鈳或鎶）來稱呼鈮，所以現在偶爾還會聽到該名稱。

铌的化合物

铌的化学性质在很多方面跟同族（第5族，即VB族）的前面的元素相似。高温下，铌会跟绝大多数非金属单质反应：室温即与氟单质反应，200 °C即与氯气和氢气反应，400 °C与氮气反应，产物通常是填隙式且不是整比化合物。铌置于空气中200 °C开始被氧化，却能够抵抗熔融碱金属和酸（包括王水、盐酸、硫酸、硝酸和磷酸等）的腐蚀。铌能被热的，浓的无机酸腐蚀，包括氢氟酸或氢氟酸/硝酸混合酸。尽管铌能显示出所有正常的氧化态（从+5到−1），其最稳定的价态为+5价。

铌的氧化物和硫化物

铌能够形成+5价氧化物五氧化二铌（Nb₂O₅），+4价的二氧化铌（NbO₂）还有+3价的三氧化二铌（Nb₂O₃）和较为罕见的氧化态+2价的一氧化铌（NbO）。最稳定的氧化态为+5，五氧化物跟非整比的二氧化物是最常见的铌氧化物。铌的五氧化物主要用于生产电容器，光学玻璃，或作为制备铌的其他化合物的起始材料。制备这些化合物，我们可以将其五氧化二物溶解在碱性氢氧化物溶液中，或是将之与其他金属的氧化物共同熔融。例如制备铌酸锂（LiNbO₃）、铌酸镧（LaNbO₄）。对于铌酸锂的结构，铌酸根离子（NbO₃⁻）不是作为单体存在，而是三角形扭曲的钙钛矿结构的一部分，而对于铌酸镧的结构则包含孤立的NbO₄⁻离子。铌酸锂作为一种铁电物质，被广泛应用于手机和光调制器，以及声表面波器件的生产，属于ABO₃结构类似钽酸锂和钽酸钡的铁电体。

铌的卤化物

铌能够形成+5，+4，+3价卤化物（NbX₅，NbX₄和NbX₃），也能生成多核配合物和非整比化合物。五氟化铌（NbF₅）为白色固体，熔点79.0 °C；五氯化铌（NbCl₅）是黄白色固体，熔点203.4 °C。两者都能发生水解反应，在高温条件下能够与过量的铌单质反应，生成黑色极易潮解的四氟化铌（NbF₄）和四氯化铌（NbCl₄）。铌的三卤化物能够通过氢气还原其五卤化物制得，而其二卤化物则不存在。高温下一氯化铌的光谱能够被检测到。铌的氟化物可用于分离铌和钽的混合物。五氯化铌在有机化学中被用作触发烯烃的Diels-Alder反应的Lewis酸。五氯化铌还能作为原料制备有机金属化合物二氯二茂铌（(C₅H₅)₂NbCl₂），可作为制备其它有机铌化合物的起始原料。

铌的氮化物和碳化物

其他二元化合物如氮化铌（NbN）在低温条件下显示出超导性，现已用于红外探测器；铌的碳化物主要是碳化铌，它是一种硬度很大的，熔点很高的陶瓷材料，在制造商品上用于制造切割工具的一部分。锗化铌（Nb₃Ge），锡化铌（Nb₃Sn）还有铌钛合金，都被用作超导磁体的超导导线。其它的化合物有硫化铌和其它几种铌的填隙型化合物，如铌跟硅的填隙型化合物等。

同位素

最稳定的同位素：

同位素	丰度	半衰期	衰变模式	衰变能量 MeV	衰变产物
91Nb	人造	680年	电子捕获	1.253	91Zr
92Nb	人造	3.47×107年	β衰变 电子捕获	0.356 2.006	92Mo 92Zr
93Nb	100 %	稳定
93mNb	人造	16.13年	同质异构转变	0.031
94Nb	人造	20,300年	β衰变	2.045	94Mo

外部链接

• 洛斯阿拉莫斯国家实验室
• EnvironmentalChemistry.com —— 铌（英文）