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铌：修订间差异

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翻譯自2014年2月20日的英文條目en:Niobium
第1行： 第1行：
{{Infobox element
{{reference|time=2012-8-22}}
|number=41
{| class="wikitable" | style="float: right; margin: 0px; margin-left: .5em; font-size:85%" |
|symbol=Nb
|+ <font size="+1">'''铌'''</font>
|name=鈮
|-----
|enname=Niobium
|colspan="2" cellspacing="0" cellpadding="2"|
|left=[[鋯]]
{|align="center" border="0"
|right=[[鉬]]
|-----
|above=[[釩]]
|colspan="2" align="center"|[[锆]] - '''铌''' - [[钼]]
|below=[[鉭]]
|-----
|series = 過渡金屬
|rowspan="3" valign="center"|[[钒]]<br />'''铌'''<br />[[钽]]<br />&nbsp;
|group=5
|-----
|period=5
|align="center"|[[File:Nb-TableImage.png|215px|铌在元素周期表中的位置]]
|block=d
<div align="right"><small>[[元素周期表]]</small></div>
|image name= Niobium_crystals_and_1cm3_cube.jpg
|}
|appearance=灰色金屬質，氧化後呈藍色
|-----
|atomic mass=92.90637
!colspan="2" style="background:#ffc0c0"|总体特性
|atomic mass 2=2
|-----
|electron configuration=&#91;[[氪]]&#93; 4d<sup>4</sup> 5s<sup>1</sup>
|style="width:36%"|[[元素符号列表|符号]]、[[元素序号列表|序号]]
|electrons per shell= 2, 8, 18, 12, 1
|style="width:64%"|Nb、41
|phase= solid
|-----
|density gpcm3nrt= 8.57
|[[族 (化学)|族]]／系列
|melting point K=2750
|[[5族元素|5族]][[过渡金属]]
|melting point C=2477
|-----
|melting point F=4491
|[[周期 (化学)|周期]]、[[元素分区|分区]]
|boiling point K=5017
|[[第5周期元素|第5周期]]、[[d区元素|d区]]
|boiling point C=4744
|-----
|boiling point F=8571
|[[密度]]、[[硬度]]
|heat fusion= 30
|8570 kg/m<sup>3</sup>、6
|heat vaporization= 689.9
|-----
|heat capacity= 24.60
|[[颜色]]和外表
|vapor pressure 1= 2942
|灰色金属<br />[[File:Niobium crystals and 1cm3 cube.jpg|125px|]]
|vapor pressure 10= 3207
|-----
|vapor pressure 100= 3524
|[[地壳含量]]
|vapor pressure 1 k= 3910
|无数据
|vapor pressure 10 k= 4393
|-----
|vapor pressure 100 k= 5013
!colspan="2" style="background:#ffc0c0"|原子属性
|vapor pressure comment=
|-----
|crystal structure= 體心立方
|[[原子量]]
|oxidation states= '''5''', 4, 3, 2, -1<br />（弱[[酸性]]氧化物）
|92.90638 [[原子量单位]]
|electronegativity= 1.6
|-----
|number of ionization energies=3
|[[原子半径]]
|1st ionization energy= 652.1
|145 [[皮米|pm]]
|2nd ionization energy= 1380
|----
|3rd ionization energy= 2416
|计算[[原子半径]]
|atomic radius= 146
|198 [[皮米|pm]]
|covalent radius= 164±6
|-----
|magnetic ordering= 順磁性
|[[共价半径]]
|electrical resistivity at 0= 152 n
|137 pm
|thermal conductivity= 53.7
|-----
|thermal expansion= 7.3
|[[范德华半径]]
|speed of sound rod at 20= 3480
|无数据
|Young's modulus= 105
|-----
|Shear modulus= 38
|[[价电子排布]]
|Bulk modulus= 170
|<nowiki>[</nowiki>[[氪]]<nowiki>]</nowiki>4d<sup>4</sup>5s<sup>1</sup>
|Poisson ratio= 0.40
|-----
|Mohs hardness= 6.0
|[[电子排布]]
|Vickers hardness= 1320
|2，8，18，12，1
|Brinell hardness= 736
|-----
|CAS number= 7440-03-1
|[[氧化态]]
|isotopes={{Elementbox_isotopes_decay | mn=91 | sym=Nb
|'''5'''，4，3，2，-1
| na=[[放射性同位素|人造]] | hl=6.8×10<sup>2</sup>年
|-----
| dm=[[電子捕獲|ε]] | de=- | link1=zirconium-91 | pn=91 | ps=Zr}}
|[[晶体结构]]
{{Elementbox_isotopes_decay | mn=91[[同核異構體|m]] | sym=Nb
|[[體心立方晶格]]
| na=人造 | hl=60.86天
|-----
| dm=[[同核異構體轉換|IT]] | de=0.104e | pn=91 | ps=Nb}}
!colspan="2" style="background:#ffc0c0"|物理属性
{{Elementbox_isotopes_decay2 | mn=92 | sym=Nb
|-----
| na=人造 | hl=10.15天
|[[物质状态]]
| dm1=ε | de1=- | pn1=92 | ps1=Zr
|[[固态]]
| dm2=[[伽馬射線|γ]] | de2= 0.934 | pn2= | ps2=-}}
|-----
{{Elementbox_isotopes_decay2 | mn=92 | sym=Nb
|[[熔点]]
| na=人造 | hl=3.47×10<sup>7</sup>年
|2750 [[开尔文|K]]（2477 [[摄氏温度|°C]]）
| dm1=ε | de1=- | pn1=92 | ps1=Zr
|-----
| dm2=γ | de2=0.561, 0.934 | pn2= | ps2=-}}
|[[沸点]]
{{Elementbox_isotopes_decay | mn=93 | sym=Nb | na=100% | hl=- | dm=([[自發裂變|SF]]) | de=<0.943 | pn= | ps= }}
|5017 K（4744&nbsp;°C）
{{Elementbox_isotopes_decay | mn=93m | sym=Nb
|-----
| na=人造 | hl=16.13年
|[[摩尔体积]]
| dm=IT | de=0.031e | pn=93 | ps=Nb}}
|10.83[[科学符号|×]]10<sup>-6</sup>m<sup>3</sup>/mol
{{Elementbox_isotopes_decay2 | mn=94 | sym=Nb
|-----
| na=人造 | hl=2.03×10<sup>4</sup>年
|[[汽化热]]
| dm1=[[β衰變|β<sup>−</sup>]] | de1=0.471 | pn1=94 | ps1=Mo
|696.6 [[千焦耳/摩尔|kJ/mol]]
| dm2=γ | de2=0.702, 0.871 | pn2= | ps2=-}}
|-----
{{Elementbox_isotopes_decay2 | mn=95 | sym=Nb
|[[熔化热]]
| na=人造 | hl=34.991天
|26.4 kJ/mol
| dm1=β<sup>−</sup> | de1=0.159 | pn1=95 | ps1=Mo
|-----
| dm2=γ | de2=0.765 | pn2= | ps2=- }}
|[[蒸气压]]
{{Elementbox_isotopes_decay | mn=95m | sym=Nb
|0.0755 [[帕斯卡|帕]]（2741K）
| na=人造 | hl=3.61天
|-----
| dm=IT | de=0.235 | pn=95 | ps=Nb}}
|[[声速]]
|isotopes comment=理論預測，但未有觀測證明的衰變方式以括號標示。
|3480 [[米/秒|m/s]]（293.15K）
|discovered by=[[查理斯·哈契特]]
|-----
|discovery date=1801
!colspan="2" style="background:#ffc0c0"|其他性质
|first isolation by=[[克利斯蒂安·威廉·布隆斯特蘭]]
|-----
|first isolation date=1864
|[[电负性]]
|history comment label=證明為[[化學元素]]
|1.6（[[鲍林标度]]）
|history comment=[[海因里希·羅澤]]（1844年）
|-----
}}
|[[比热]]

|265 [[焦耳/千克开尔文|J/(kg·K)]]
'''鈮'''（'''Niobium'''），舊稱'''鈳'''（'''Columbium'''），是一種[[化學元素]]，符號為'''Nb'''（舊用'''Cb'''），[[原子序]]為41。鈮是一種質軟的灰色[[延展性|可延展]][[過渡金屬]]，一般出現在[[燒綠石]]和[[鈮鐵礦]]中。其命名來自[[希臘神話]]中的[[尼俄伯]]，即[[坦塔洛斯]]之女。
|-----

|[[电导率]]
鈮的化學和物理性質與[[鉭]]元素相近，因此兩者很難區分開來。英國化學家[[查理斯·哈契特]]在1801年宣佈發現一種近似於鉭的新元素，並將它命名為「Columbium」（鈳）。1809年，英國化學家威廉·海德·沃拉斯頓錯誤地把鉭和鈳判定為同一個元素。德國化學家海因里希·羅澤在1846年得出結論，指鉭礦物中確實存在另一種元素，他將其命名為「Niobium」（鈮）。一系列分別在1864和1865年進行的研究終於發現，鈮和鈳實為同一元素，與鉭則是不同的元素。接下來的一個世紀內，兩種稱呼都被廣泛通用。1949年，鈮成為了這一元素的正式命名，但美國至今仍在冶金學文獻中使用舊名「鈳」。
|6.93×10<sup>6</sup>/(米[[欧姆]])

|-----
鈮直到20世紀初才開始有商業應用。[[巴西]]是目前鈮和鐵鈮合金的最大產國。鈮一般被用於製作合金，最重要的應用在特殊[[鋼材]]，例如天然氣運輸管道材料。雖然這些合金的含鈮量不會超過0.1%，但加入少量的鈮即可達到強化鋼材的作用。含鈮的[[高溫合金]]具有高溫穩定性，對製造[[噴射引擎]]和[[火箭引擎]]非常有用。鈮是第II類[[超導體]]的合金成份。這些超導體也含有[[鈦]]和[[錫]]，被廣泛應用在[[核磁共振成像]]掃描儀作[[超導磁鐵]]。 鈮的毒性低，亦很容易用[[陽極氧化]]處理進行上色，所以被用於錢幣和首飾。鈮的其他應用範疇還包括焊接、核工業、電子和光學等。
|[[热导率]]

|53.7 W/(m·K)
==歷史==
|-----
[[File:Charles Hatchett.jpg|thumb|left|「鈳」的發現者，查理斯·哈契特]]
|第一[[电离能]]||652.1 kJ/mol
[[File:Sommer, Giorgio (1834-1914) - n. 2990 - Niobe madre - Firenze.jpg|left|thumb|110px|尼俄伯，希臘式雕塑]]
|-----

|第二电离能||1380 kJ/mol
1801年，英國化學家[[查理斯·哈契特]][[化學元素發現年表|發現了]]鈮元素。<ref>參見：
|-----
* Charles Hatchett (1802) [http://books.google.com/books?id=c-Q_AAAAYAAJ&pg=PA49#v=onepage&q&f=false "An analysis of a mineral substance from North America, containing a metal hitherto unknown"], ''Philosophical Transactions of the Royal Society of London'', '''92''' : 49–66.
|第三电离能||2416 kJ/mol
* {{cite journal|title = Eigenschaften und chemisches Verhalten des von Charles Hatchett entdeckten neuen Metalls, Columbium|trans_title = Properties and chemical behavior of the new metal, columbium, (that was) discovered by Charles Hatchett|first = Charles|last = Hatchett|authorlink = Charles Hatchett|language=德文|journal = [[Annalen der Physik]]|volume = 11|issue = 5|pages =120–122|url = http://books.google.com/books?id=wSYwAAAAYAAJ&pg=PA120#v=onepage&q&f=false |doi = 10.1002/andp.18020110507|year = 1802|bibcode = 1802AnP....11..120H }}</ref>他在1734年從美國[[馬薩諸賽州]]寄來的一份礦物樣本中，辨認出了一種新的元素。他根據美國一個帶有詩意的別名[[哥倫比亞 (美國)|哥倫比亞]]（Columbia）將這種礦物命名為「Columbite」（鈳鐵礦）。<ref name="Noyes" /><ref name="1853 Mining Journal">{{cite journal|last=Percival|first=James|title=Middletown Silver and Lead Mines|journal=Journal of Silver and Lead Mining Operations|date=July–December 1853|year=1853|month=January|volume=1|page=186|url=https://play.google.com/store/books/details?id=MFILAAAAYAAJ&rdid=book-MFILAAAAYAAJ&rdot=1|accessdate=2013-04-24}}</ref><ref>{{cite journal|title = Charles Hatchett FRS (1765–1847), Chemist and Discoverer of Niobium|first = William P.|last = Griffith|coauthors = Morris, Peter J. T.|journal = Notes and Records of the Royal Society of London|volume = 57|issue = 3|page = 299|year = 2003|jstor = 3557720|doi = 10.1098/rsnr.2003.0216}}</ref>哈契特所發現的「鈳」很可能是新元素與鉭的混合物。<ref name="Noyes">{{cite book| last =Noyes| first = William Albert |title = A Textbook of Chemistry| publisher = H. Holt & Co| page = 523| url = http://books.google.com/?id=UupHAAAAIAAJ&pg=PA523&dq=columbium+discovered+by+Hatchett+was+a+mixture+of+two+elements| year =1918}}</ref>
|-----

|第四电离能||3700 kJ/mol
當時，科學家未能有效地把鈳（鈮）和性質極為相似的鉭區分開來。<ref name="Wolla">{{cite journal|title = On the Identity of Columbium and Tantalum|pages = 246–252|journal = Philosophical Transactions of the Royal Society|first = William Hyde|last = Wollaston|authorlink = William Hyde Wollaston|doi = 10.1098/rstl.1809.0017| jstor = 107264|volume = 99|year = 1809}}</ref>1809年，英國化學家威廉·海德·沃拉斯頓（William Hyde Wollaston）對鈳和鉭的氧化物進行比較，得出兩者的密度分別為5.918&nbsp;g/cm<sup>3</sup>及超過8&nbsp;g/cm<sup>3</sup>。雖然密度值相差巨大，但他仍認為兩者是完全相同的物質。<ref name="Wolla" />另一德國化學家海因里希·羅澤（Heinrich Rose）在1846年駁斥這一結論，並稱原先的鉭鐵礦樣本中還存在着另外兩種元素。他以[[希臘神話]]中[[坦塔洛斯]]的女兒[[尼俄伯]]（Niobe，淚水女神）和兒子珀羅普斯（Pelops）把這兩種元素分別命名為「Niobium」（鈮）和「[[Pelopium]]」。<ref name="Pelop">{{cite journal|title = Ueber die Zusammensetzung der Tantalite und ein im Tantalite von Baiern enthaltenes neues Metall|pages = 317–341|journal = Annalen der Physik|authorlink = Heinrich Rose|language=德文|first = Heinrich|last = Rose|doi = 10.1002/andp.18441391006|url = http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k15148n/f327.table|volume = 139|issue = 10|year = 1844|bibcode = 1844AnP...139..317R }}</ref><ref>{{cite journal|title = Ueber die Säure im Columbit von Nordamérika|language=德文|pages = 572–577|first = Heinrich|last = Rose|journal = Annalen der Physik|doi = 10.1002/andp.18471460410|url = http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k15155x/f586.table |year=1847| volume = 146|issue = 4|authorlink = Heinrich Rose|bibcode = 1847AnP...146..572R }}</ref>鉭和鈮的差別細微，而因此得出的新「元素」Pelopium、[[Ilmenium]]和Dianium<ref name="Dianium">{{cite journal|title = Ueber eine eigenthümliche Säure, Diansäure, in der Gruppe der Tantal- und Niob- verbindungen|first = V.|last = Kobell|journal =Journal für Praktische Chemie|volume = 79|issue = 1|pages = 291–303 |doi=10.1002/prac.18600790145|year = 1860}}</ref>實際上都只是鈮或者鈮鉭混合物。<ref name="Ilmen" />
|-----

|第五电离能||4877 kJ/mol
1864年，克利斯蒂安·威廉·布隆斯特蘭（Christian Wilhelm Blomstrand）、<ref name="Ilmen" />亨利·愛丁·聖克萊爾·德維爾和路易·約瑟夫·特羅斯特（Louis Joseph Troost）明確證明了鉭和鈮是兩種不同的化學元素，並確定了一些相關化合物的化學公式。<ref name="Ilmen">{{cite journal|title = Tantalsäure, Niobsäure, (Ilmensäure) und Titansäure|journal = Fresenius' Journal of Analytical Chemistry|volume = 5|issue = 1|year = 1866|doi = 10.1007/BF01302537|pages = 384–389|author= Marignac, Blomstrand, H. Deville, L. Troost und R. Hermann}}</ref><ref name="Gupta" />瑞士化學家讓-夏爾·加利薩·德馬里尼亞（Jean Charles Galissard de Marignac）<ref>{{cite journal|journal = [[Annales de chimie et de physique]]|title = Recherches sur les combinaisons du niobium|pages = 7–75|authorlink = Jean Charles Galissard de Marignac|language=法文| first = M. C.|last= Marignac|url = http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k34818t/f4.table|year= 1866|volume = 4|issue = 8}}</ref>在1866年進一步證實除鉭和鈮以外別無其他元素。然而直到1871年還有科學家發表有關Ilmenium的文章。<ref>{{cite journal|title = Fortgesetzte Untersuchungen über die Verbindungen von Ilmenium und Niobium, sowie über die Zusammensetzung der Niobmineralien（有關Ilmenium和鈮化合物以及鈮礦物成份的進一步研究）|first = R.|last = Hermann|journal = Journal für Praktische Chemie|language=德文|volume = 3|issue = 1|pages =373–427|doi = 10.1002/prac.18710030137|year = 1871}}</ref>
|-----

|第六电离能||9847 kJ/mol
1864年，德馬里尼亞在[[氫氣]]中對氯化鈮進行[[還原反應]]，首次製成鈮金屬。<ref name="nauti">{{cite web|url = http://nautilus.fis.uc.pt/st2.5/scenes-e/elem/e04100.html|title = Niobium|publisher = Universidade de Coimbra|accessdate = 2008-09-05}}</ref>雖然他在1866年已能夠製備不含鉭的鈮金屬，但要直到20世紀初，鈮才開始有商業上的應用：[[電燈泡]]燈絲。<ref name="Gupta" />鈮很快就被[[鎢]]淘汰了，因為鎢的熔點比鈮更高，更適合作燈絲材料。1920年代，人們發現鈮可以加強[[鋼材]]，這成為鈮一直以來的主要用途。<ref name="Gupta" />[[貝爾實驗室]]的尤金·昆茲勒（Eugene Kunzler）等人發現，[[鈮錫]]在強電場、磁場環境下仍能保持超導性，<ref>Geballe ''et al.'' (1993)中所述的臨界點為150[[安培|千安培]]電流及8.8[[特斯拉]]磁場。</ref>這使鈮錫成為第一種能承受高電流和磁場的物質，可用於大功率磁鐵和電動[[機械]]。這一發現促使了20年後多股長電纜的生產。這種電纜在繞成線圈後可形成大型強[[電磁鐵]]，用在旋轉機械、[[粒子加速器]]和[[粒子探測器]]當中。<ref name="geballe">{{cite journal|last = Geballe|first = Theodore H.| title = Superconductivity: From Physics to Technology|journal = Physics Today|volume = 46|issue = 10|date=October 1993|pages=52–56|url =|doi=10.1063/1.881384}}</ref><ref>{{cite journal|volume = 95|pages = 1435–1435|year = 1954|title = Superconductivity of Nb<sub>3</sub>Sn|first = B. T.|last = Matthias|coauthors = Geballe, T. H.; Geller, S.; Corenzwit, E.|doi = 10.1103/PhysRev.95.1435|journal = Physical Review|bibcode = 1954PhRv...95.1435M|issue = 6 }}</ref>
|-----

|第七电离能||12100 kJ/mol
===命名===
|-----
「Columbium」（鈳，符號Cb<ref>{{cite journal|title = Reaction of Tantalum, Columbium and Vanadium with Iodine|first = F.|last = Kòrösy|journal = Journal of the American Chemical Society|year = 1939|volume = 61|issue = 4|pages = 838–843|doi = 10.1021/ja01873a018}}</ref>）是哈契特對新元素所給的最早命名。這一名稱在美國一直有廣泛的使用，[[美國化學學會]]在1953年出版了最後一篇標題含有「鈳」的論文；<ref>{{cite journal|title = Photometric Determination of Columbium, Tungsten, and Tantalum in Stainless Steels| first = Luther|last = Ikenberry|coauthors = Martin, J. L.; Boyer, W. J.|journal = Analytical Chemistry |year = 1953|volume = 25|issue =9|pages = 1340–1344|doi = 10.1021/ac60081a011}}</ref>「鈮」則在歐洲通用。1949年在[[阿姆斯特丹]]舉辦的化學聯合會第15屆會議最終決定以「鈮」作為第41號元素的正式命名。<ref name="Contro">{{cite journal |first = Geoff|last = Rayner-Canham|coauthors = Zheng, Zheng|title = Naming elements after scientists: an account of a controversy|journal = Foundations of Chemistry|volume = 10|issue = 1|year = 2008|doi = 10.1007/s10698-007-9042-1|pages = 13–18}}</ref>翌年，[[國際純粹與應用化學聯合會]]（IUPAC）也採納了這一命名，結束了一個世紀來的命名分歧，儘管「鈳」的使用時間更早。<ref name="Contro" />這可算是一種妥協：<ref name="Contro" />IUPAC依北美的用法選擇「Tungsten」而非歐洲所用的「Wolfram」作為[[鎢]]的命名，並在鈮的命名上以歐洲的用法為先。具權威性的化學學會和政府機構都一般以IUPAC正式命名稱之，但[[美國地質調查局]]以及冶金業、金屬學會等組織至今仍使用舊名「鈳」。<ref name="patel" /><ref name="Gree">{{cite journal|journal = Catalysis Today|year = 2003|title = Vanadium to dubnium: from confusion through clarity to complexity|pages = 5–11|last = Norman N.|first = Greenwood|doi = 10.1016/S0920-5861(02)00318-8 |volume = 78|issue = 1–4}}</ref>
!colspan="2" style="background:#ffc0c0"|<font size="-1">在没有特别注明的情况下使用的是<br />[[国际标准基准单位]]单位和[[标准气温和气压]]</font>

==性質==

===物理性質===
鈮是一種帶光澤的灰色[[金屬]]，具有[[順磁性]]，屬於[[元素週期表]]上的[[5族元素|5族]]。高純度鈮金屬的[[延展性]]較高，但會隨雜質含量的增加而變硬。<ref name="Nowak" />它的最外[[電子層]]排布和其他的5族元素非常不同。同樣的現象也出現在前後的[[釕]]（44）、[[銠]]（45）和[[鈀]]（46）元素上。

{| class="wikitable" style="margin:10px; float:right;"
|-
![[原子序|Z]] !! [[化學元素|元素]] !! [[電子層|每層電子數]]
|-
| 23 || [[釩]] || 2, 8, 11, 2
|-
| 41 || 鈮 || 2, 8, 18, 12, 1
|-
| 73 || [[鉭]] || 2, 8, 18, 32, 11, 2
|-
| 105 || [[𨧀]] || 2, 8, 18, 32, 32, 11, 2（預測）
|}
|}
鈮在[[低溫物理學|低溫]]狀態下會呈現[[超導體]]性質。在標準大氣壓力下，它的臨界溫度為9.2&nbsp;[[開爾文|K]]，是所有單質超導體中最高的。<ref name="Pein">{{cite journal|title = A Superconducting Nb<sub>3</sub>Sn Coated Multicell Accelerating Cavity|first = M.|last = Peiniger|coauthors = Piel, H.|journal = Nuclear Science|year= 1985|volume= 32|issue = 5|doi = 10.1109/TNS.1985.4334443|page = 3610|bibcode = 1985ITNS...32.3610P }}</ref>其[[邁斯納效應|磁穿透深度]]也是所有元素中最高的。<ref name="Pein" />鈮是三種單質第II類超導體之一，其他兩種分別為[[釩]]和[[鍀]]。鈮金屬的純度會大大影響其超導性質。<ref name="Moura">{{cite journal|title=Melting And Purification Of Niobium|first=Hernane R.|last = Salles Moura|coauthor=Louremjo de Moura, Louremjo |journal=AIP Conference Proceedings|year=2007|issue=927(Single Crystal – Large Grain Niobium Technology)|pages=165–178|publisher=American Institute of Physics|issn=0094-243X|url=http://link.aip.org/link/?APCPCS/927/165/1}}</ref>


鈮對於熱[[中子]]的[[中子俘获#中子俘获截面|捕獲截面]]很低，<ref>{{cite journal|title = Columbium Alloys Today| last = Jahnke| first = L.P.|coauthors = Frank, R.G.; Redden, T.K.|year = 1960|journal = Metal Progr.|volume = 77|issue = 6|pages = 69–74|osti = 4183692}}</ref>因此在核工業上有相當的用處。<ref>{{cite journal|first = A. V.|last = Nikulina|title = Zirconium-Niobium Alloys for Core Elements of Pressurized Water Reactors|journal = Metal Science and Heat Treatment|volume = 45|issue = 7–8|year = 2003|doi = 10.1023/A:1027388503837|pages = 287–292}}</ref>
'''鈮'''（又稱'''鈳'''（'''{{lang|en|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[[坦塔洛斯]]（{{lang|en|Tantalus}}，是金属钽英文名称的来源）的女儿[[尼俄伯]]（''{{lang|en|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 ==
===化學性質===
鈮金屬在室溫下長時間存留後，會變為藍色。<ref name="Rubber">{{cite book|title = CRC Handbook of Chemistry and Physics|first = David R.|last = Lide|publisher = CRC Press|year = 2004 |isbn = 978-0-8493-0485-9| pages = '''4'''–21|edition = 85|chapter = The Elements}}</ref>雖然它在單質狀態下的熔點較高（2,468&nbsp;°C），但其密度卻比其他[[難熔金屬]]低。鈮還能抵禦各種侵蝕，並能形成[[介電質|介電]][[氧化物|氧化層]]。
[[1801年]]，[[英國]][[化学家]][[查理斯·哈契特]]（{{lang|en|Charles Hatchett}}）在一种称为[[烧绿石]]（{{lang|en|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]]（{{lang|en|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]]（{{lang|de|Heinrich Rose}}）提出钽矿里应该还含有另一种元素，並命名为「铌」。到[[1864年|1864]]至[[1865年|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。


鈮的[[電正性]]比位於其左邊的[[鋯]]元素低。其原子大小和位於其下方的鉭元素原子幾乎相同，這是[[鑭系收縮]]效應所造成的。<ref name="Nowak" />這使得鈮的化學性質與鉭非常相近。<ref name="Gupta">{{cite book|title = Extractive Metallurgy of Niobium|first = C. K.|last = Gupta|coauthors = Suri, A. K.|publisher = CRC Press|year = 1994 |isbn = 0-8493-6071-4|pages = 1–16}}</ref>雖然它的抗腐蝕性沒有鉭這麼高，但是它價格更低，也更為常見，所以在要求較低的情況下常用以代替鉭，例如作化工廠化學物槽內塗層物料。<ref name="Nowak" />
== 铌的化合物 ==
{{see also|Category:铌化合物}}
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&nbsp;°C即与[[氯气]]和[[氢气]]反应，400&nbsp;°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&nbsp;°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。


===同位素===
=== 铌的氧化物和硫化物 ===
{{main|鈮的同位素}}
铌能够形成+5价氧化物[[五氧化二铌]]（Nb<sub>2</sub>O<sub>5</sub>），+4价的[[二氧化铌]]（NbO<sub>2</sub>）还有+3价的[[三氧化二铌]]（Nb<sub>2</sub>O<sub>3</sub>）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]]（LiNbO<sub>3</sub>）、[[铌酸镧]]（LaNbO<sub>4</sub>）。对于铌酸锂的结构，铌酸根离子（NbO<sub>3</sub><sup>−</sup>）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NbO<sub>4</sub><sup>−</sup>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ABO<sub>3</sub>结构类似[[钽酸锂]]和[[钽酸钡]]的铁电体。
自然產生的鈮由一種穩定[[同位素]]組成：<sup>93</sup>Nb。<ref name="NUBASE">{{cite journal| first = Audi| last = Georges|title = The NUBASE Evaluation of Nuclear and Decay Properties| journal = Nuclear Physics A| volume = 729| pages = 3–128| publisher = Atomic Mass Data Center| year = 2003| doi=10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001| bibcode=2003NuPhA.729....3A| last2 = Bersillon| first2 = O.| last3 = Blachot| first3 = J.| last4 = Wapstra| first4 = A.H.}}</ref>截至2003年，已合成的[[放射性同位素]]共有至少32種，[[原子量]]在81和113之間。其中最穩定的是<sup>92</sup>Nb，[[半衰期]]有3470萬年；<sup>113</sup>Nb是最不穩定的同位素之一，其半衰期估計只有30毫秒。比<sup>93</sup>Nb更輕的同位素一般進行[[β衰變|β<sup>+</sup>衰變]]，比它重的則會進行[[β衰變|β<sup>−</sup>衰變]]。例外包括：<sup>81</sup>Nb、<sup>82</sup>Nb和<sup>84</sup>Nb會進行少量β<sup>+</sup>緩發[[質子發射]]，<sup>91</sup>Nb會進行[[電子捕獲]]和[[正電子發射]]，而<sup>92</sup>Nb會同時進行[[正電子]]（β<sup>+</sup>）和[[電子]]（β<sup>-</sup>）發射。<ref name="NUBASE" />


已知的[[同核異構體]]共有25種，質量數介乎84至104。這個質量區間內的同位素中，只有<sup>96</sup>Nb、<sup>101</sup>Nb和<sup>103</sup>Nb不具有同核異構體。最穩定的鈮同核異構體是<sup>93m</sup>Nb，半衰期為16.13年；最不穩定的是<sup>84m</sup>Nb，半衰期為103納秒。除<sup>92m1</sup>Nb進行少量電子捕獲之外，所有同核異構體的衰變方式都是[[同核異構體轉換]]或[[β衰變]]。 <ref name="NUBASE" />
=== 铌的卤化物 ===
铌能够形成+5，+4，+3价卤化物（NbX<sub>5</sub>，NbX<sub>4</sub>和NbX<sub>3</sub>），也能生成多核配合物和非整比化合物。[[五氟化铌]]（NbF<sub>5</sub>）为白色固体，熔点79.0&nbsp;°C；[[五氯化铌]]（NbCl<sub>5</sub>）是黄白色固体，熔点203.4&nbsp;°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]]（NbF<sub>4</sub>）和[[四氯化铌]]（NbCl<sub>4</sub>）。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[[路易斯酸|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]]（(C<sub>5</sub>H<sub>5</sub>)<sub>2</sub>NbCl<sub>2</sub>），可作为制备其它有机铌化合物的起始原料。


===存量===
=== 铌的氮化物和碳化物 ===
根據估算，鈮在[[地球的地殼元素豐度列表|地球地殼中的豐度]]為百萬分之20，在所有元素中排列第33位。<ref>{{cite book|title = Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements|last = Emsley|first=John|publisher = Oxford University Press|year = 2001|location = Oxford, England, UK|isbn = 0-19-850340-7|chapter = Niobium|pages = 283–286}}</ref>部份科學家認為，鈮在整個地球中的含量更高，但因密度高而主要聚集在[[地核]]中。<ref name="patel" />鈮在自然界中不以純態出現，而是和其他元素結合形成礦物。<ref name="Nowak">{{cite journal|title=Niobium Compounds: Preparation, Characterization, and Application in Heterogeneous Catalysis|author=Nowak, Izabela; Ziolek, Maria|journal=Chemical Reviews|year=1999|volume=99|issue=12|pages=3603–3624|doi=10.1021/cr9800208|pmid=11849031}}</ref>這些礦物一般也含有鉭元素，例如[[鈳鐵礦]]（即鈮鐵礦，(Fe,Mn)(Nb,Ta)<sub>2</sub>O<sub>6</sub>）和[[鈳鉭鐵礦]]（(Fe,Mn)(Ta,Nb)<sub>2</sub>O<sub>6</sub>）。<ref name="ICE"/>含鈮、鉭的礦物通常是[[偉晶岩]]和鹼性侵入岩中的副礦物。其他礦物還有[[鈣]]、[[鈾]]和[[釷]]以及[[稀土元素]]的鈮酸鹽，例如[[燒綠石]]（(Na,Ca)<sub>2</sub>Nb<sub>2</sub>O<sub>6</sub>(OH,F)）和[[黑稀金礦]]（(Y,Ca,Ce,U,Th)(Nb,Ta,Ti)<sub>2</sub>O<sub>6</sub>）等。這些大型鈮礦藏出現在[[碳酸鹽岩]]（一種[[碳酸鹽]]、[[硅酸鹽]][[火成岩]]）附近，亦是燒綠石的組成成份。<ref name="Pyrochlore">{{cite journal|title = Geochemical alteration of pyrochlore group minerals: Pyrochlore subgroup|year = 1995|first = Gregory R.|last = Lumpkin|coauthor = Ewing, Rodney C.|journal = American Mineralogist|url = http://www.minsocam.org/msa/AmMin/TOC/Articles_Free/1995/Lumpkin_p732-743_95.pdf|volume = 80|pages = 732–743}}</ref><!--http://minmag.geoscienceworld.org/cgi/content/abstract/64/4/683 -->
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]]（Nb<sub>3</sub>Ge），[[锡化铌]]（Nb<sub>3</sub>Sn）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。


巴西和加拿大擁有最大的燒綠石礦藏。兩國在1950年代發現這些礦藏，至今仍是鈮精礦的最大產國。<ref name="Gupta" />世界最大礦藏位於巴西[[米納斯吉拉斯州]][[阿拉沙]]的一處碳酸鹽侵入岩地帶，屬於CBMM（巴西礦物冶金公司）；另一礦藏位於[[戈亞斯]]，屬於[[英美資源]]，同樣是碳酸鹽侵入岩。<ref name="tesla" />以上兩個礦場的產量佔世界總產量的75%。第三大礦場位於加拿大[[魁北克省]][[薩格奈 (魁北克)|薩格奈]]附近，產量佔世界7%。<ref name="tesla">{{cite web|url = http://tesla.desy.de/new_pages/TESLA_Reports/2001/pdf_files/tesla2001-27.pdf|title = Niob für TESLA|accessdate = 2008-09-02|first= J|last = Kouptsidis|coauthors =Peters, F.; Proch, D.; Singer, W.|publisher = Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY|language = 德文}}</ref>
== 同位素 ==

{{main|铌的同位素}}
==生產==
最稳定的同位素：
[[File:World Niobium Production 2006.svg|300px|thumb|2006年全球鈮生產分佈]]
{|border="1" cellspacing="0" cellpadding="2" width="80%"

|-----
開採所得的礦石要經過分離過程，使[[五氧化鉭]]（Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub>）和[[五氧化鈮]]（Nb<sub>2</sub>O<sub>5</sub>）從其他礦物中脫離出來。加工過程的首個步驟是與[[氫氟酸]]反應：<ref name="ICE" />
![[同位素]]

![[自然丰度|丰度]]
:Ta<sub>2</sub>O<sub>5</sub> + 14 HF → 2 H<sub>2</sub><nowiki>[</nowiki>TaF<sub>7</sub><nowiki>]</nowiki> + 5 H<sub>2</sub>O
![[半衰期]]
:Nb<sub>2</sub>O<sub>5</sub> + 10 HF → 2 H<sub>2</sub><nowiki>[</nowiki>NbOF<sub>5</sub><nowiki>]</nowiki> + 3 H<sub>2</sub>O
![[衰变模式]]

![[衰变能量]]<br />[[电子伏|MeV]]
讓-夏爾·加利薩·德馬里尼亞發明了產業規模的分離方法，利用了鈮和鉭的[[氟化物]][[配合物]]所擁有的水溶性差異。新的方法則使用類似[[環己酮]]的[[有機溶劑]]把氟化物從水溶液中萃取出來，<ref name="ICE" />再用水將鈮和鉭的配合物從有機溶劑中分別提取。加入[[氟化鉀]]能使鈮[[沉澱]]成氟化鉀配合物，而加入[[氨]]則可沉澱出五氧化鈮：<ref name="HollemanAF" />
![[衰变产物]]

|-----
:H<sub>2</sub><nowiki>[</nowiki>NbOF<sub>5</sub><nowiki>]</nowiki> + 2 KF → K<sub>2</sub><nowiki>[</nowiki>NbOF<sub>5</sub><nowiki>]</nowiki>↓ + 2 HF
|<sup>91</sup>Nb||[[人造同位素|人造]]

|680年||[[电子捕获]]||1.253||<sup>91</sup>[[锆|Zr]]
然後：
|-----
:2 H<sub>2</sub><nowiki>[</nowiki>NbOF<sub>5</sub><nowiki>]</nowiki> + 10 NH<sub>4</sub>OH → Nb<sub>2</sub>O<sub>5</sub>↓ + 10 NH<sub>4</sub>F + 7 H<sub>2</sub>O
|<sup>92</sup>Nb||人造

|3.47×10<sup>7</sup>年||[[β衰变]]<br />电子捕获||0.356<br />2.006||<sup>92</sup>[[钼|Mo]]<br /><sup>92</sup>Zr
從化合物到金屬態的[[還原反應|還原]]方法有幾種。一是對K<sub>2</sub><nowiki>[</nowiki>NbOF<sub>5</sub><nowiki>]</nowiki>和[[氯化鈉]]的熔融混合物進行[[電解]]，二是用[[鈉]]對氟化鈮進行還原。這種方法所得出的鈮金屬具有較高的純度。在大規模生產中，則一般使用氫或碳對Nb<sub>2</sub>O<sub>5</sub>進行還原。<ref name="HollemanAF" />另一種方法利用[[鋁熱反應]]，其中[[氧化鐵]]和氧化鈮與[[鋁]]反應：
|-----
:3 Nb<sub>2</sub>O<sub>5</sub> + Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> + 12 Al → 6 Nb + 2 Fe + 6 Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
|<sup>93</sup>Nb||'''100 %'''

|colspan="4"|稳定
少量類似[[硝酸鈉]]的氧化添加劑可以加強以上反應。這樣會產生[[氧化鋁]]和[[鈮鐵]]合金，後者可用於鋼鐵生產。<ref>{{cite journal|title = Progress in Niobium Markets and Technology 1981–2001|author = Tither, Geoffrey|url = http://www.cbmm.com.br/portug/sources/techlib/science_techno/table_content/images/pdfs/oppening.pdf|journal = Niobium Science & Technology: Proceedings of the International Symposium Niobium 2001 (Orlando, Florida, USA)|year = 2001|isbn = 978-0-9712068-0-9 |publisher = Niobium 2001 Ltd, 2002|editor=Minerals, Metals and Materials Society, Metals and Materials Society Minerals|format = PDF}}</ref><ref>{{cite journal|title = The Production of Ferroniobium at the Niobec mine 1981–2001|first = Claude|last = Dufresne|coauthor = Goyette, Ghislain| url = http://www.cbmm.com.br/portug/sources/techlib/science_techno/table_content/sub_1/images/pdfs/start.pdf|accessdate =|journal = Niobium Science & Technology: Proceedings of the International Symposium Niobium 2001 (Orlando, Florida, USA)|year = 2001|isbn = 978-0-9712068-0-9 |publisher = Niobium 2001 Ltd, 2002|editor=Minerals, Metals and Materials Society, Metals and Materials Society Minerals|format = PDF}}</ref>鈮鐵一般含有60%至70%的鈮。<ref name="tesla" />如不加入氧化鐵，鋁熱反應會產生鈮金屬，不過要經純化過程才可製成具超導性質的高純度鈮合金。世界最大的兩家鈮經銷商所用的方法是真空[[電子束熔煉]]。<ref name="Aguly" /><ref name="Chou">{{cite journal|journal = The Iron and Steel Institute of Japan International|volume = 32|year = 1992|issue = 5|doi = 10.2355/isijinternational.32.673|accessdate =|title = Electron Beam Melting and Refining of Metals and Alloys|first = Alok|last = Choudhury|coauthors = Hengsberger, Eckart|pages = 673–681}}</ref>
|-----

|<sup>93m</sup>Nb||人造
截至2013年，巴西冶金及礦業有限公司（{{lang-pt|Cia. Brasileira de Metalurgia & Mineração}}）控制了世界85%的鈮生產。<ref name=lucchesi2013>{{Citation
|16.13年||[[同质异构转变]]||0.031||&nbsp;
|last1=Lucchesi |first1=Cristane |last2=Cuadros|first2=Alex |date=April 2013 |title=Mineral Wealth |type=paper |magazine=[[Bloomberg Markets]] |page=14}}</ref>[[美國地質調查局]]估計，鈮產量從2005年的38,700噸升至2006年的44,500噸。<ref name=USGSCS2006>{{cite web
|-----
|url=http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/niobium/colummcs06.pdf |title=Niobium (Columbium) |first=John F |last=Papp |publisher=USGS 2006 Commodity Summary |accessdate=2008-11-20 }}</ref><ref name=USGSCS2007>{{cite web |url=http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/niobium/colummcs07.pdf |title=Niobium (Columbium) |first=John F |last=Papp |publisher=USGS 2007 Commodity Summary |accessdate=2008-11-20 }}</ref>全球鈮資源存量估計有440萬噸。<ref name="USGSCS2007" />在1995至2005年間，產量從17,800噸上升至雙倍以上。<ref name="USGSCS1997">{{cite web|url = http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/niobium/230397.pdf|title = Niobium (Columbium)|first = John F |last=Papp|publisher = USGS 1997 Commodity Summary|accessdate = 2008-11-20}}</ref>2009年至2011年，產量維持在每年63,000噸的穩定狀態。<ref>[http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/niobium/mcs-2011-niobi.pdf Niobium (Colombium)] U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, January 2011</ref>
|<sup>94</sup>Nb||人造

|20,300年||β衰变||2.045||<sup>94</sup>Mo
{| class="wikitable" style="text-align:right;"
|+ 礦產（噸）<ref name="USGSNiobi">{{cite web|author=Larry D. Cunningham |url=http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/niobium/ |title=USGS Minerals Information: Niobium (Columbium) and Tantalum |publisher=Minerals.usgs.gov |date=2012-04-05 |accessdate=2012-08-17}}</ref>（美國地質調查局估值）
|-
! scope="col" | 國家
! scope="col" | 2000
! scope="col" | 2001
! scope="col" | 2002
! scope="col" | 2003
! scope="col" | 2004
! scope="col" | 2005
! scope="col" | 2006
! scope="col" | 2007
! scope="col" | 2008
! scope="col" | 2009
! scope="col" | 2010
! scope="col" | 2011
|-
| style="text-align:left;"| {{flag|Australia}} || 160 || 230 || 290 || 230 || 200 || 200 || 200 || ? || ? || ? || ? || ?
|-
| style="text-align:left;"| {{flag|Brazil}} || 30,000 || 22,000 || 26,000 || 29,000 || 29,900 || 35,000 || 40,000 || 57,300 || 58,000 || 58,000 || 58,000 || 58,000
|-
| style="text-align:left;"| {{flag|Canada}} || 2,290 || 3,200 || 3,410 || 3,280 || 3,400 || 3,310 || 4,167 || 3,020 || 4,380 || 4,330 || 4,420 || 4,400
|-
| style="text-align:left;"| {{flag|Democratic Republic of the Congo|name=剛果民主共和國}} || ? || 50 || 50 || 13 || 52 || 25 || ? || ? || ? || ? || ? || ?
|-
| style="text-align:left;"| {{flag|Mozambique}} || ? || ? || 5 || 34 || 130 || 34 || 29 || ? || ? || ? || ? || ?
|-
| style="text-align:left;"| {{flag|Nigeria}} || 35 || 30 || 30 || 190 || 170 || 40 || 35 || ? || ? || ? || ? || ?
|-
| style="text-align:left;"| {{flag|Rwanda}} || 28 || 120 || 76 || 22 || 63 || 63 || 80 || ? || ? || ? || ? || ?
|-
| 全球 || 32,600 || 25,600 || 29,900 || 32,800 || 34,000 || 38,700 || 44,500 || 60,400 || 62,900 || 62,900 || 62,900 || 63,000
|}
|}


==化合物==
{{过渡金属|Nb}}
{{see also|分類:鈮化合物}}
{{Elements.links|Nb|41}}
鈮在很多方面都與[[鉭]]及[[鋯]]十分相似。它會在室溫下與[[氟]]反應，在200&nbsp;°C下與[[氯]]和[[氫]]反應，以及在400&nbsp;°C下與[[氮]]反應，產物一般都是間隙[[非整比化合物]]。<ref name="Nowak" />鈮金屬在200&nbsp;°C下會在空氣中[[氧化]]，<ref name="HollemanAF">{{cite book|publisher = Walter de Gruyter|year = 1985|edition = 91–100|pages = 1075–1079|isbn = 3-11-007511-3|title = Lehrbuch der Anorganischen Chemie|first = Arnold F.|last = Holleman|coauthors = Wiberg, Egon; Wiberg, Nils;|chapter = Niob| language = 德文}}</ref>且能抵禦熔融[[鹼]]和各種[[酸]]的侵蝕，包括[[王水]]、[[氫氯酸]]、[[硫酸]]、[[硝酸]]和[[磷酸]]等。<ref name="Nowak" />不過[[氫氟酸]]以及氫氟酸和硝酸的混合物則可以侵蝕鈮。
{{過渡金屬2}}


雖然鈮可以形成[[氧化態]]為+5至−1的各種化合物，但它最常見的還是處於+5氧化態。<ref name="Nowak" />氧化態低於+5的鈮化合物中都含有鈮﹣鈮鍵。

===氧化物及硫化物===
鈮的[[氧化物]]可以有以下的氧化態：+5（[[五氧化鈮|Nb<sub>2</sub>O<sub>5</sub>]]）、+4（[[二氧化鈮|NbO<sub>2</sub>]]）和+3（Nb<sub>2</sub>O<sub>3</sub>），<ref name="HollemanAF" />另外較罕見的有+2態（[[一氧化鈮|NbO]]）。<ref>{{Greenwood&Earnshaw}}</ref>五氧化鈮是最常見的鈮氧化物，鈮金屬及所有鈮化合物的製備都需從其開始。<ref name="HollemanAF" /><ref name="Cardarelli">{{cite book|first = Francois|last = Cardarelli|year = 2008|title = Materials Handbook |publisher = Springer London|isbn = 978-1-84628-668-1}}</ref>要製成鈮酸鹽，可將五氧化鈮溶於[[鹼性]][[氫氧化物]]溶液中，或熔化於[[鹼金屬]]氧化物中。[[鈮酸鋰]]（LiNbO<sub>3</sub>）具有[[鈣鈦礦]]型偏三方晶系結構，而鈮酸鑭則含孤立的{{chem|NbO|4|3-}}離子。<ref name="HollemanAF" />其他已知化合物還包括硫化鈮（NbS<sub>2</sub>），它會形成層狀結構。<ref name="Nowak" />

利用[[化學氣相沉積法]]或[[原子層沉積法]]可以在物料表面加上五氧化鈮薄層，兩種方法均用到[[乙醇鈮(V)]]在350&nbsp;°C以上會熱分解的原理。<ref>{{cite thesis | title = Atomic Layer Deposition of High Permittivity Oxides: Film Growth and In Situ Studies | author = Rahtu, Antti | publisher = University of Helsinki | url = http://hdl.handle.net/10138/21065 | year = 2002 | isbn = 952-10-0646-3}}</ref><ref>{{cite journal | doi = 10.1149/1.2059247 | title = Electrochromic Properties of Niobium Oxide Thin Films Prepared by Chemical Vapor Deposition | year = 1994 | last1 = Maruyama | first1 = Toshiro | journal = Journal of the Electrochemical Society | volume = 141 | issue = 10 | pages = 2868}}</ref>

===鹵化物===
[[File:Niobium pentachloride.jpg|thumb|left|180px|經部份水解（白色部份）的[[五氯化鈮]]（黃色部份）]]
[[File:Niobium-pentachloride-from-xtal-3D-balls.png|thumb|left|180px|五氯化鈮的球棒模型。五氯化鈮會形成[[二聚體]]]]

鈮可以形成擁有+5和+4氧化態的鹵化物，以及各種[[非化學計量化合物|亞化學計量化合物]]。<ref name="HollemanAF" /><ref name="Aguly">{{cite book|first = Anatoly|last = Agulyansky|title = The Chemistry of Tantalum and Niobium Fluoride Compounds|pages = 1–11|publisher = Elsevier|year=2004| isbn = 978-0-444-51604-6}}</ref>五鹵化鈮（{{chem|NbX|5}}）含有八面體型鈮中心原子。五氟化鈮（NbF<sub>5</sub>）是一種白色固體，熔點為79.0&nbsp;°C，而[[五氯化鈮]]（NbCl<sub>5</sub>則呈黃色（見左圖），熔點為203.4&nbsp;°C。兩者均可經[[水解]]形成氧化物和鹵氧化物，例如NbOCl<sub>3</sub>。五氯化鈮也是一種具揮發性的試劑，可用於合成包括[[二氯二茂鈮]]（{{chem|(C|5|H|5|)|2|NbCl|2}}）在內的各種[[有機金屬化合物]]。<ref>{{cite journal|author = C. R. Lucas, J. A. Labinger, J. Schwartz|title = Dichlorobis(η5-Cyclopentadienyl)Niobium(IV)|editor = Robert J. Angelici|journal = [[Inorganic Syntheses]]|year = 1990|volume = 28|pages = 267–270|isbn = 0-471-52619-3|doi = 10.1002/9780470132593.ch68|publisher = J. Wiley & Sons|location = New York|series = Inorganic Syntheses}}</ref>鈮的四鹵化物（{{chem|NbX|4}}）都是深色的[[聚合物]]，內含鈮﹣鈮鍵，如呈黑色、具[[吸濕性]]的四氟化鈮（NbF<sub>4</sub>）和棕色的四氯化鈮（NbCl<sub>4</sub>）。

鈮的鹵化物負離子也存在，這是因為鈮的五鹵化物都是[[路易斯酸]]。最重要的一種為[NbF<sub>7</sub>]<sup>2-</sup>，它是鈮和鉭的礦物分離過程中的一個中間化合物。<ref name="ICE">{{cite journal|title = Staff-Industry Collaborative Report: Tantalum and Niobium|first = Donald J.|last = Soisson|coauthors = McLafferty, J. J.; Pierret, James A.| journal = Industrial and Engineering Chemistry|year = 1961|volume = 53|issue = 11|pages = 861–868|doi = 10.1021/ie50623a016}}</ref>它比對應的鉭化合物更易轉換為氧五氟化物。其他鹵化配合物還包括[NbCl<sub>6</sub>]<sup>−</sup>：
:Nb<sub>2</sub>Cl<sub>10</sub> + 2 Cl<sup>−</sup> → 2 [NbCl<sub>6</sub>]<sup>−</sup>

鈮還會形成多種還原鹵化物[[原子簇]]，如[Nb<sub>6</sub>Cl<sub>18</sub>]<sup>4−</sup>。<ref>{{Greenwood&Earnshaw2nd}}</ref>

===氮化物及碳化物===
[[氮化鈮]]（NbN）在低溫下會變成超導體，被用在[[紅外線]]探測器中。<ref><!--highly specialized vanity paper, it appears:-->{{cite journal|doi = 10.1080/09500340410001670866|title = Ultrafast superconducting single-photon detectors for near-infrared-wavelength quantum communications|last = Verevkin|first = A.|coauthors = Pearlman, A.; Slstrokysz, W.; Zhang, J.; Currie, M.; Korneev, A.; Chulkova, G.; Okunev, O.; Kouminov, P.; Smirnov, K.; Voronov, B.; N. Gol'tsman, G.; Sobolewski, Roman|journal = Journal of Modern Optics|volume = 51|issue = 12|year = 2004|pages = 1447–1458}}</ref>最主要的[[碳化鈮]]是NbC，其[[硬度]]極高，是一種耐火的[[陶瓷材料]]，可用作切割工具刀頭材料。

==應用==
[[File:Niobium metal.jpg|thumb|鈮金屬薄片]]
經估計，在2006年開採出的44,500噸鈮當中，90%用於製造優質鋼材，其次為[[高溫合金]]。<ref name="USGS2006">{{cite web|url = http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/niobium/myb1-2006-niobi.pdf|title = Niobium (Columbium ) and Tantalum|first = John F |last=Papp|publisher = USGS 2006 Minerals Yearbook|accessdate = 2008-09-03}}</ref>用於超導體合金以及電子元件的鈮只佔產量的小部份。<ref name="USGS2006" />

===鋼鐵生產===
鈮是[[微合金鋼]]生產過程中一種優秀的添加元素。在鋼中加入鈮，會使鋼結構中形成[[碳化鈮]]和[[氮化鈮]]。<ref name="patel" />這些物質可使鋼晶粒更為細緻，減緩再結晶過程，以及增強鋼的淀積硬化。如此形成的鋼材具有較高的硬度、強度、可模鍛性和可焊性。<ref name="patel" />微合金[[不鏽鋼]]的鈮含量在0.1%以下。<ref name="heister">{{cite journal|title = Niobium: Future Possibilities – Technology and the Market Place|first = Friedrich|last= Heisterkamp|coauthors = Tadeu Carneiro|url = http://www.cbmm.com.br/portug/sources/techlib/science_techno/table_content/images/pdfs/closing.pdf|accessdate =|journal = Niobium Science & Technology: Proceedings of the International Symposium Niobium 2001 (Orlando, Florida, USA)|year = 2001|isbn = 978-0-9712068-0-9 |publisher = Niobium 2001 Ltd, 2002|editor=Minerals, Metals and Materials Society, Metals and Materials Society Minerals|format = PDF}}</ref>[[高強度低合金鋼]]的生產中需加入鈮，這類鋼材被用於汽車的結構零件中。<ref name="patel">{{cite journal|journal =Metallurgist|volume = 45|issue = 11–12|doi = 10.1023/A:1014897029026|pages = 477–480|year = 2001|title = Niobium for Steelmaking |first = Zh.|last = Patel|coauthors = Khul'ka K.|accessdate =}}</ref>含鈮合金還被用在運輸管道上。<ref name="eggert">{{cite journal|journal = Economic Bulletin|volume = 19|issue = 9|doi = 10.1007/BF02227064|pages = 8–11|year = 1982|title = Niobium: a steel additive with a future|first = Peter|last = Eggert|coauthors = Priem, Joachim; Wettig, Eberhard|accessdate =}}</ref><ref name="Hillenbrand">{{cite journal|url = http://www.europipe.com/files/ep_tp_43_01en.pdf|title = Development and Production of High Strength Pipeline Steels|first = Hans–Georg|last = Hillenbrand|coauthors = Gräf, Michael; Kalwa, Christoph| journal=Niobium Science & Technology: Proceedings of the International Symposium Niobium 2001 (Orlando, Florida, USA) |publisher = Europipe|accessdate =|date = 2001-05-02}}</ref>

===高溫合金===
[[File:Apollo CSM lunar orbit.jpg|thumb|在繞月軌道上的阿波羅15號指令服務艙（CSM），其深色火箭噴管以[[鈮鈦]]合金作為材料]]
世界上很大一部份鈮以純金屬態或以高純度鈮鐵和鈮[[鎳]]合金的形態，用於生產鎳、[[鉻]]和鐵基[[高溫合金]]。這些合金可用於[[噴射引擎]]、[[燃氣渦輪發動機]]、火箭組件、[[渦輪增壓器]]和耐熱燃燒器材。鈮在高溫合金的晶粒結構中會形成γ<nowiki>''</nowiki>相態。<ref name="Donachie">{{cite book|publisher = ASM International|year = 2002|isbn = 978-0-87170-749-9|title = Superalloys: A Technical Guide|first = Matthew J.|last = Donachie|pages = 29–30}}</ref>這類合金一般含有最高6.5%的鈮。<ref name="heister" />[[Inconel|Inconel 718]]合金是其中一種含鈮鎳基合金，各元素含量分別為：鎳50%、[[鉻]]18.6%、鐵18.5%、鈮5%、[[鉬]]3.1%、[[鈦]]0.9%以及[[鋁]]0.4%。<ref name="super">{{cite web|url = http://www.msm.cam.ac.uk/phase-trans/2003/Superalloys/superalloys.html|title = Nickel Based Superalloys| first = H. k. d. h|last = Bhadeshia|publisher = University of Cambridge|accessdate = 2008-09-04}}</ref><ref>{{cite journal|journal = Thermochimica Acta|volume = 382|year = 2002|pages= 55–267|doi = 10.1016/S0040-6031(01)00751-1|title = Thermophysikalische Eigenschaften von festem und flüssigem Inconel 718|language=德文|first = G.|last = Pottlacher|coauthors = Hosaeus, H.; Wilthan, B.; Kaschnitz, E.; Seifter, A.|issue = 1––2}}</ref>應用包括作為高端機體材料，如曾用於[[雙子座計劃]]。

C-103是一種鈮合金，它含有89%的鈮、10%的[[鉿]]和1%的[[鈦]]，可用於[[液態火箭發動機|液態火箭]]推進器噴管，例如[[阿波羅登月艙]]的主引擎。<ref name="hightemp">{{cite journal|url = http://www.cbmm.com.br/portug/sources/techlib/science_techno/table_content/sub_3/images/pdfs/016.pdf|title = Niobium alloys and high Temperature Applications| first = John|last = Hebda| journal = Niobium Science & Technology: Proceedings of the International Symposium Niobium 2001 (Orlando, Florida, USA) |publisher = Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineração|accessdate =|date = 2001-05-02|format = PDF}}</ref>阿波羅服務艙則使用另一種鈮合金。由於鈮在400&nbsp;°C以上會開始氧化，所以為了防止它變得易碎，須在其表面塗上保護塗層。<ref name="hightemp" />

===鈮基合金===
C-103合金是1960年代初由[[華昌公司]]和[[波音公司]]共同研發的鈮合金。由於[[冷戰]]和[[太空競賽]]的緣故，[[杜邦]]、[[美國聯合碳化物]]、[[通用電氣]]等多個美國公司都在同時研發鈮基合金。鈮和氧容易反應，所以生產過程需在[[釋氣|真空]]或[[惰性氣體]]環境下進行，這大大增加了成本和難度。[[真空電弧重熔]]（VAR）和[[電子束熔煉]]（EBM）是當時最先進的生產過程，促使了各種鈮合金的發展。1959年起，研究項目在測試了「C系」（可能取了舊名鈳「Columbium」的首字母）中共256種鈮合金後，終於製得了C-103。這些合金都可熔化成顆粒狀或片狀。華昌當時擁有從核級鋯合金提煉而成的鉿元素，並希望發展它的商業應用。C系中擁有所謂103<sup>rd</sup>成份比例的Nb-10Hf-1Ti合金在可模鍛性和高溫屬性之間有著最佳的平衡，因此華昌於1961年利用VAR和EBM方法生產了首批500[[磅]]C-103合金，應用於[[渦輪引擎]]部件和液態金屬[[換熱器]]。同期的其他鈮合金還有：芬斯蒂爾冶金公司的FS85（Nb-10W-28Ta-1Zr）、華昌和波音的Cb129Y（Nb-10W-10Hf-0.2Y）、聯合碳化物的Cb752（Nb-10W-2.5Zr）及蘇必利爾管道公司的Nb1Zr。<ref name="hightemp" />

===超導磁鐵===
[[File:Modern 3T MRI.JPG|right|thumb|內含鈮超導合金的3[[特斯拉]]臨床[[核磁共振成像]]掃描儀]]
[[鈮鍺]]（{{chem|Nb|3|Ge}}）、[[鈮錫]]（{{chem|Nb|3|Sn}}）和[[鈮鈦]]合金都可以作[[超導磁鐵]]中的第II類[[超導體]]電線。<ref>{{cite journal|doi = 10.1109/77.828394|title = Powder-in-tube (PIT) Nb/sub 3/Sn conductors for high-field magnets|year = 2000|author = Lindenhovius, J.L.H.|journal=IEEE Transactions on Applied Superconductivity|volume = 10|pages = 975–978|last2 = Hornsveld|first2 = E.M.|last3 = Den Ouden|first3 = A.|last4 = Wessel|first4 = W.A.J.|last5 = Ten Kate|first5 = H.H.J.}}</ref><ref>{{cite web|url = http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/Hbase/solids/scmag.html|title = Superconducting Magnets|first = Carl R|last = Nave|publisher = Georgia State University, Department of Physics and Astronomy|accessdate = 2008-11-25}}</ref>這些超導磁鐵被用於[[核磁共振成像]]和各種[[核磁共振]]儀器，以及[[粒子加速器]]當中。<ref>{{cite journal|journal = Physica C: Superconductivity|volume= 372–376|issue = 3|year = 2002|pages = 1315–1320|doi = 10.1016/S0921-4534(02)01018-3|title = Niobium based intermetallics as a source of high-current/high magnetic field superconductors|first= B. A.|last = Glowacki|coauthors = Yan, X. -Y.; Fray, D.; Chen, G.; Majoros, M.; Shi, Y.|arxiv = cond-mat/0109088 |bibcode = 2002PhyC..372.1315G }}</ref>例如，[[大型強子對撞機]]安裝了600噸重的超導股線，[[國際熱核聚變實驗反應堆]]估計用到了600噸Nb<sub>3</sub>Sn股線和250噸NbTi股線。<ref name="alstrom">{{cite journal|journal = Fusion Engineering and Design (Proceedings of the 23rd Symposium of Fusion Technology)|volume= 75–79|year = 2005|pages = 1–5|title = A success story: LHC cable production at ALSTOM-MSA|first = G.|last = Grunblatt|coauthor = Mocaer, P.; Verwaerde Ch.; Kohler, C.| doi = 10.1016/j.fusengdes.2005.06.216}}</ref>單在1992年，就有共值10億美元的鈮鈦電線被用於臨床核磁共振成像儀器上。<ref name="geballe" />

====其他超導應用====
漢堡自由電子激光器（FLASH）和歐洲X射線自由電子激光器（XFEL）所用的超導射頻加速腔都是由純鈮製成的。<ref>{{cite journal|journal = Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment|volume = 524|year = 2004|pages = 1–12|doi = 10.1016/j.nima.2004.01.045|title = Achievement of 35 MV/m in the superconducting nine-cell cavities for TESLA|first = L.|last = Lilje|coauthors = Kakob, E.; Kostina, D.; Matheisena, A.; Möllera, W. -D.; Procha, D.; Reschkea, D.; Saitob, K. Schmüserc, P.; Simrocka, S.; Suzukid T.; Twarowskia, K.|issue = 1–3|arxiv = physics/0401141 |bibcode = 2004NIMPA.524....1L }}</ref>

用氮化鈮製造的[[輻射熱測量計|微輻射熱測量計]]非常靈敏，因此特別適合用來探測處於[[赫茲|THz]]頻帶的[[電磁輻射]]。這種測量計曾被用在[[海因里希·赫茲亞毫米望遠鏡]]、[[南極望遠鏡]]、接收器實驗室望遠鏡和[[阿塔卡馬開創實驗]]上，並在目前用於[[赫歇爾太空望遠鏡]]上的HIFI儀器中。<ref>{{cite journal|journal = Review of Scientific Instruments|volume = 79|year = 2008|pages = 0345011–03451010|doi = 10.1063/1.2890099|title = A Hot-electron bolometer terahertz mixers for the Herschel Space Observatory|first = Sergey|last = Cherednichenko|coauthors = Drakinskiy, Vladimir; Berg, Therese; Khosropanah, Pourya; Kollberg, Erik|pmid = 18377032|issue = 3|bibcode = 2008RScI...79c4501C }}</ref>

===其他用途===

====電瓷====
[[鈮酸鋰]]是一種[[電鐵性]]物質，在手提電話和[[光調變器]]中以及[[表面聲波]]設備的製造上有廣泛的應用。它的晶體結構屬於[[鈣鈦礦|ABO<sub>3</sub>]]型，與[[鉭酸鋰]]和[[鈦酸鋇]]相同。<ref>{{cite book|title = Lithium Niobate: Defects, Photorefraction and Ferroelectric Switching|first = Tatyana|last = Volk|coauthors = Wohlecke, Manfred|publisher = Springer|year = 2008|isbn = 978-3-540-70765-3|pages = 1–9}}</ref>鈮可以代替鉭[[電容器]]中的鉭，降低成本，<ref>{{cite journal|journal = Quality and Reliability Engineering International|volume = 14|issue = 2|doi = 10.1002/(SICI)1099-1638(199803/04)14:2<79::AID-QRE163>3.0.CO;2-Y|pages = 79–82|year = 1991 |title = Reliability comparison of tantalum and niobium solid electrolytic capacitors|first = Y.|last = Pozdeev}}</ref>但鉭電容器仍較為優勝。在玻璃中加入鈮，可以提高其[[折射率]]，這可降低矯視眼鏡的所需厚度。

====醫用和首飾====
鈮和某些鈮合金對生物體呈惰性，不易致敏。因此鈮被用在各種醫學設備中，例如[[心律調節器]]。<ref>{{cite journal|last = Mallela| first = Venkateswara Sarma|coauthors = Ilankumaran, V.; Srinivasa Rao, N.| title = Trends in Cardiac Pacemaker Batteries|journal = Indian Pacing Electrophysiol J.|volume = 4|issue = 4|pages = 201–212|date=1 January 2004|pmid = 16943934|pmc = 1502062}}</ref>經[[氫氧化鈉]]處理過的鈮會形成多孔表層，這有助於[[骨整合]]。<ref>{{cite journal|last = Godley|first = Reut|coauthors = Starosvetsky, David; Gotman, Irena|year = 2004|title = Bonelike apatite formation on niobium metal treated in aqueous NaOH|journal = Journal of Materials Science: Materials in Medicine|volume = 15|pages = 1073–1077|doi = 10.1023/B:JMSM.0000046388.07961.81|url = http://www.springerlink.com/content/l5613670648017wp/|format = PDF|pmid = 15516867|issue = 10}}</ref>

與鈦、鉭和鋁一樣，鈮也可以經[[陽極氧化]]上色處理，所以可用作首飾。<ref>{{cite journal|journal = Journal of Applied Electrochemistry|volume = 21|issue = 11|doi = 10.1007/BF01077589|pages = 1023–1026 |year = 1991|title = Anodization of niobium in sulphuric acid media|first = M. A.|last = Biason Gomes|coauthors = Onofre, S.; Juanto, S.; Bulhões, L. O. de S.}}</ref><ref>{{cite journal|journal = Thin Solid Films|volume = 8|issue = 4|doi = 10.1016/0040-6090(71)90027-7|pages = R37–R39|year = 1971|title = A note on the thicknesses of anodized niobium oxide films|first = Y. L.|last = Chiou|bibcode = 1971TSF.....8R..37C }}</ref>鈮的低過敏性更使它適合作首飾。<ref>{{cite journal|doi = 10.1361/152981502770351860|last = Azevedo|first = C. R. F.|coauthors = Spera, G.; Silva, A. P.|title = Characterization of metallic piercings that caused adverse reactions during use|journal = Journal of Failure Analysis and Prevention|volume = 2|issue = 4|pages = 47–53|year =2002|url = http://www.springerlink.com/content/575x64408lnk560j/}}</ref>

====錢幣====
在錢幣上，鈮有時會與金和銀一起用在紀念幣上作貴重金屬。例如，[[奧地利]]自2003年起，生產了一系列銀鈮[[歐羅]]幣，其顏色是陽極化過程形成的氧化物表層[[衍射]]所產生的。<ref>{{cite journal|doi = 10.1016/j.ijrmhm.2005.10.008|journal = International Journal of Refractory Metals and Hard Materials|volume = 24|issue = 4|year = 2006|pages = 275–282|title = Niobium as mint metal: Production–properties–processing|first =Robert|last = Grill|coauthors = Gnadenberge, Alfred}}</ref>2012年，共有十種中心顏色不同的錢幣，共包括藍、綠、棕、紫和黃。另外含有鈮的錢幣還有2004年的奧地利[[賽梅林鐵路]]150週年紀念幣，<ref>{{cite web|url =http://austrian-mint.at/bimetallmuenzen?l=en&muenzeSubTypeId=113&muenzeId=217|archiveurl =http://web.archive.org/web/20110721053534/http://austrian-mint.at/bimetallmuenzen?l=en&muenzeSubTypeId=113&muenzeId=217|archivedate =2011-07-21|title = 25 Euro – 150 Years Semmering Alpine Railway (2004)|accessdate = 2008-11-04|publisher = [[Austrian Mint]]}}</ref>以及2006年歐洲衛星導航紀念幣。<ref>{{cite web|url =http://www.austrian-mint.at/cms/download.php?downloadId=131|archiveurl =http://web.archive.org/web/20110720002739/http://www.austrian-mint.at/cms/download.php?downloadId=131|archivedate =2011-07-20|title = 150 Jahre Semmeringbahn|accessdate = 2008-09-04| publisher = [[Austrian Mint]]| language=德文}}</ref>2011年，加拿大皇家造幣廠開始鑄造稱為「狩獵月」（Hunter's Moon）的5[[加元]]純銀和鈮幣。<ref>{{Cite web|url=http://www.mint.ca/store/coin/5-sterling-silver-and-niobium-coin-hunters-moon-2011-prod1110013|title=$5 Sterling Silver and Niobium Coin – Hunter's Moon (2011)|publisher=Royal Canadian Mint|accessdate=1 February 2012|postscript=<!-- Bot inserted parameter. Either remove it; or change its value to "." for the cite to end in a ".", as necessary. -->{{inconsistent citations}}}}</ref>其中的鈮經過特殊的氧化過程，所以沒有兩件成品是完全一樣的。

====其他====
鈮（或摻有1%鋯）是高壓[[鈉燈]]電弧管的密封材料，因為鈮的熱膨脹係數與經[[燒結]]的[[礬土]][[弧光燈]]陶瓷材料非常相近。這種用於鈉燈的陶瓷可以抵禦化學侵蝕，也不會與燈內的高溫鈉液體和氣體產生[[還原反應]]。<ref>{{cite book|title = Lamps and Lighting|first = Stanley Thomas|last = Henderson|coauthors = Marsden, Alfred Michael; Hewitt, Harry|publisher = Edward Arnold Press|year = 1972|isbn = 0-7131-3267-1|pages = 244–245}}</ref><ref>{{cite journal|title = Refractory metals: crucial components for light sources|last = Eichelbrönner|first = G.|year =1998|journal = International Journal of Refractory Metals and Hard Materials|volume = 16|issue = 1|pages = 5–11|doi = 10.1016/S0263-4368(98)00009-2|accessdate =}}</ref><ref>{{cite journal|title = Niobium and Niobium 1% Zirconium for High Pressure Sodium (HPS) Discharge Lamps|first = Christopher A.|last = Michaluk|coauthors = Huber, Louis E.; Ford, Robert B.| journal = Niobium Science & Technology: Proceedings of the International Symposium Niobium 2001 (Orlando, Florida, USA)|year = 2001|isbn = 978-0-9712068-0-9 |publisher = Niobium 2001 Ltd, 2002|editor=Minerals, Metals and Materials Society, Metals and Materials Society Minerals}}</ref>鈮也被用在[[電弧焊|電弧焊條]]上，用來焊接某些穩定化不鏽鋼。<ref>{{US patent reference|number = 5254836|y = 1993|m = 10|d = 19|inventor = Okada, Yuuji; Kobayashi, Toshihiko; Sasabe, Hiroshi; Aoki, Yoshimitsu; Nishizawa, Makoto; Endo, Shunji|title = Method of arc welding with a ferrite stainless steel welding rod}}</ref><!--<ref>{{cite web|url=http://www.jxmetals.com/sdp/316680/4/cp-1271725.html|publisher=Shanghai Jiangxi Metals Co. Ltd|accessdate=2008-10-14|title=Niobium – Properties & Uses}}</ref>-->一些大型水箱的陰極保護系統中以鈮作為陽極的材料，陽極一般再鍍上一層[[鉑]]。<ref>{{cite book|author=Moavenzadeh, Fred |title=Concise Encyclopedia of Building and Construction Materials|url=http://books.google.com/books?id=YiJaEAUj258C&pg=PA157|accessdate=18 February 2012|date=14 March 1990|publisher=MIT Press|isbn=978-0-262-13248-0|pages=157–}}</ref><ref>{{cite book|author=Cardarelli, François |title=Materials handbook: a concise desktop reference|url=http://books.google.com/books?id=PvU-qbQJq7IC&pg=PA352|accessdate=18 February 2012|date=9 January 2008|publisher=Springer|isbn=978-1-84628-668-1|pages=352–}}</ref>

==安全==
鈮元素沒有已知的生物用途。鈮粉末會刺激眼部和皮膚，並有可能引發火災；但成塊鈮金屬則完全不影響生物體（低過敏性），因此是無害物質。鈮常見於首飾中，而一些醫學植入物也含有鈮。<ref>{{cite journal|title = New trends in the use of metals in jewellery|first = J.|last = Vilaplana|coauthors = Romaguera, C.; Grimalt, F.; Cornellana, F.|journal = Contact Dermatitis|volume = 25|issue = 3 |pages = 145–148|year = 1990|doi = 10.1111/j.1600-0536.1991.tb01819.x|pmid = 1782765}}</ref><ref>{{cite journal|title = New developments in jewellery and dental materials|first = J.|last = Vilaplana|coauthors = Romaguera, C.| journal = Contact Dermatitis|volume = 39|issue = 2| pages = 55–57|year = 1998|doi = 10.1111/j.1600-0536.1998.tb05832.x|pmid = 9746182}}</ref>

某一些鈮化合物具有毒性，但一般人很難接觸到這些物質。鈮酸鹽和氯化鈮都可溶於水，科學家已在老鼠身上進行了實驗，觀察短期和長期接觸這些化合物所帶來的效果。對於老鼠，單次注入五氯化鈮或鈮酸鹽的[[半數致死量]]（LD<sub>50</sub>）為10至100&nbsp;mg/kg之間。<ref name="Haley">{{cite journal|title = Pharmacology and toxicology of niobium chloride|first = Thomas J.|last = Haley|coauthor = Komesu, N.; Raymond, K.|journal = [[Toxicology and Applied Pharmacology]]|volume = 4|issue = 3|pages = 385–392|year = 1962|doi = 10.1016/0041-008X(62)90048-0|pmid=13903824}}</ref><ref>{{cite journal|title = The Toxicity of Niobium Salts |first = William L.|last = Downs|coauthors = Scott, James K.; Yuile, Charles L.; Caruso, Frank S.; Wong, Lawrence C. K.|journal = American Industrial Hygiene Association Journal|volume = 26|issue = 4|pages = 337–346|year = 1965|doi = 10.1080/00028896509342740|pmid = 5854670}}</ref><ref>{{cite journal|title = Zirconium, Niobium, Antimony, Vanadium and Lead in Rats: Life term studies|first= Henry A.|last = Schroeder|coauthors = Mitchener, Marian; Nason, Alexis P.|journal = Journal of Nutrition|volume = 100|issue = 1|pages = 59–68|year=1970|pmid =5412131|url=http://jn.nutrition.org/content/100/1/59.short}}</ref>經口服的毒性較低，對於老鼠的LD<sub>50</sub>值在七天後為940&nbsp;mg/kg。<ref name="Haley" />

==參考資料==
{{Reflist|2}}

==外部鏈接==
* [http://periodic.lanl.gov/41.shtml Los Alamos National Laboratory – Niobium]（[[洛斯阿拉莫斯國家實驗室]]﹣鈮）
* [http://www.tanb.org/ Tantalum-Niobium International Study Center]（國際鉭鈮研究中心）
* [http://www.symmetrymag.org/cms/?pid=1000173 Niobium for particle accelerators eg ILC. 2005]鈮用於粒子加速器，[[國際直線對撞機]]，2005年
* {{Cite EB1911|wstitle=Columbium|short=x}}
* {{Cite NIE|wstitle=Columbium}}
* [http://www.periodicvideos.com/videos/041.htm Niobium] at ''The Periodic Table of Videos''（諾丁漢大學）
* 科學家經光譜學在高溫下發現NbCl，見：{{cite journal|doi = 10.1016/j.jms.2004.02.001|journal = Journal of Molecular Spectroscopy|volume = 228|year = 2004|pages = 544–553|url = http://bernath.uwaterloo.ca/media/270.pdf| title = Fourier transform emission spectroscopy and ab initio calculations on NbCl|accessdate =|first = R.S.|last = Ram|coauthors = Rinskopf, N.; Liévin, J.; Bernatha, P.F.|bibcode = 2004JMoSp.228..544R|issue = 2 }}

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2014年2月23日 (日) 00:28的版本

鈮 41Nb
氫（非金屬） 氦（惰性氣體）
鋰（鹼金屬） 鈹（鹼土金屬） 硼（類金屬） 碳（非金屬） 氮（非金屬） 氧（非金屬） 氟（鹵素） 氖（惰性氣體）
鈉（鹼金屬） 鎂（鹼土金屬） 鋁（貧金屬） 矽（類金屬） 磷（非金屬） 硫（非金屬） 氯（鹵素） 氬（惰性氣體）
鉀（鹼金屬） 鈣（鹼土金屬） 鈧（過渡金屬） 鈦（過渡金屬） 釩（過渡金屬） 鉻（過渡金屬） 錳（過渡金屬） 鐵（過渡金屬） 鈷（過渡金屬） 鎳（過渡金屬） 銅（過渡金屬） 鋅（過渡金屬） 鎵（貧金屬） 鍺（類金屬） 砷（類金屬） 硒（非金屬） 溴（鹵素） 氪（惰性氣體）
銣（鹼金屬） 鍶（鹼土金屬） 釔（過渡金屬） 鋯（過渡金屬） 鈮（過渡金屬） 鉬（過渡金屬） 鎝（過渡金屬） 釕（過渡金屬） 銠（過渡金屬） 鈀（過渡金屬） 銀（過渡金屬） 鎘（過渡金屬） 銦（貧金屬） 錫（貧金屬） 銻（類金屬） 碲（類金屬） 碘（鹵素） 氙（惰性氣體）
銫（鹼金屬） 鋇（鹼土金屬） 鑭（鑭系元素） 鈰（鑭系元素） 鐠（鑭系元素） 釹（鑭系元素） 鉕（鑭系元素） 釤（鑭系元素） 銪（鑭系元素） 釓（鑭系元素） 鋱（鑭系元素） 鏑（鑭系元素） 鈥（鑭系元素） 鉺（鑭系元素） 銩（鑭系元素） 鐿（鑭系元素） 鎦（鑭系元素） 鉿（過渡金屬） 鉭（過渡金屬） 鎢（過渡金屬） 錸（過渡金屬） 鋨（過渡金屬） 銥（過渡金屬） 鉑（過渡金屬） 金（過渡金屬） 汞（過渡金屬） 鉈（貧金屬） 鉛（貧金屬） 鉍（貧金屬） 釙（貧金屬） 砈（類金屬） 氡（惰性氣體）
鍅（鹼金屬） 鐳（鹼土金屬） 錒（錒系元素） 釷（錒系元素） 鏷（錒系元素） 鈾（錒系元素） 錼（錒系元素） 鈽（錒系元素） 鋂（錒系元素） 鋦（錒系元素） 鉳（錒系元素） 鉲（錒系元素） 鑀（錒系元素） 鐨（錒系元素） 鍆（錒系元素） 鍩（錒系元素） 鐒（錒系元素） 鑪（過渡金屬） 𨧀（過渡金屬） 𨭎（過渡金屬） 𨨏（過渡金屬） 𨭆（過渡金屬） 䥑（預測為過渡金屬） 鐽（預測為過渡金屬） 錀（預測為過渡金屬） 鎶（過渡金屬） 鉨（預測為貧金屬） 鈇（貧金屬） 鏌（預測為貧金屬） 鉝（預測為貧金屬） 鿬（預測為鹵素） 鿫（預測為惰性氣體）
釩
↑
鈮
↓
鉭
鋯 ← 鈮 → 鉬
外觀
灰色金屬質，氧化後呈藍色
概況
名稱·符號·序數鈮（Niobium）·Nb·41
元素類別過渡金屬
族·週期·區5·5·d
標準原子質量92.90637(2)
电子排布[氪] 4d4 5s1
2, 8, 18, 12, 1
鈮的电子層（2, 8, 18, 12, 1）
鈮的电子層（2, 8, 18, 12, 1）
歷史
發現查理斯·哈契特（1801年）
分離克利斯蒂安·威廉·布隆斯特蘭（1864年）
證明為化學元素海因里希·羅澤（1844年）
物理性質
物態solid
密度（接近室温）
8.57 g·cm−3
熔点2750 K，2477 °C，4491 °F
沸點5017 K，4744 °C，8571 °F
熔化热30 kJ·mol−1
汽化热689.9 kJ·mol−1
比熱容24.60 J·mol−1·K−1
蒸氣壓
壓/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
溫/K 2942 3207 3524 3910 4393 5013
原子性質
氧化态5, 4, 3, 2, -1
（弱酸性氧化物）
电负性1.6（鲍林标度）
电离能第一：652.1 kJ·mol−1

第二：1380 kJ·mol−1

第三：2416 kJ·mol−1
原子半径146 pm
共价半径164±6 pm
鈮的原子谱线
雜項
晶体结构體心立方
磁序順磁性
電阻率（0 °C）152 n Ω·m
熱導率53.7 W·m−1·K−1
热膨胀系数7.3 µm/(m·K)
聲速（細棒）（20 °C）3480 m·s−1
杨氏模量105 GPa
剪切模量38 GPa
体积模量170 GPa
泊松比0.40
莫氏硬度6.0
維氏硬度1320 MPa
布氏硬度736 MPa
CAS号7440-03-1
同位素
主条目：鈮的同位素
同位素 丰度 半衰期​（t1/2） 衰變
方式 能量​（MeV） 產物
91Nb 人造 6.8×102年 ε - 91Zr
91mNb 人造 60.86天 IT 0.104e 91Nb

Template:Elementbox isotopes decay2 Template:Elementbox isotopes decay2

93Nb 100% - (SF) <0.943 X
93mNb 人造 16.13年 IT 0.031e 93Nb

Template:Elementbox isotopes decay2 Template:Elementbox isotopes decay2

95mNb 人造 3.61天 IT 0.235 95Nb
理論預測，但未有觀測證明的衰變方式以括號標示。

鈮（Niobium），舊稱鈳（Columbium），是一種化學元素，符號為Nb（舊用Cb），原子序為41。鈮是一種質軟的灰色可延展過渡金屬，一般出現在燒綠石和鈮鐵礦中。其命名來自希臘神話中的尼俄伯，即坦塔洛斯之女。

鈮的化學和物理性質與鉭元素相近，因此兩者很難區分開來。英國化學家查理斯·哈契特在1801年宣佈發現一種近似於鉭的新元素，並將它命名為「Columbium」（鈳）。1809年，英國化學家威廉·海德·沃拉斯頓錯誤地把鉭和鈳判定為同一個元素。德國化學家海因里希·羅澤在1846年得出結論，指鉭礦物中確實存在另一種元素，他將其命名為「Niobium」（鈮）。一系列分別在1864和1865年進行的研究終於發現，鈮和鈳實為同一元素，與鉭則是不同的元素。接下來的一個世紀內，兩種稱呼都被廣泛通用。1949年，鈮成為了這一元素的正式命名，但美國至今仍在冶金學文獻中使用舊名「鈳」。

鈮直到20世紀初才開始有商業應用。巴西是目前鈮和鐵鈮合金的最大產國。鈮一般被用於製作合金，最重要的應用在特殊鋼材，例如天然氣運輸管道材料。雖然這些合金的含鈮量不會超過0.1%，但加入少量的鈮即可達到強化鋼材的作用。含鈮的高溫合金具有高溫穩定性，對製造噴射引擎和火箭引擎非常有用。鈮是第II類超導體的合金成份。這些超導體也含有鈦和錫，被廣泛應用在核磁共振成像掃描儀作超導磁鐵。 鈮的毒性低，亦很容易用陽極氧化處理進行上色，所以被用於錢幣和首飾。鈮的其他應用範疇還包括焊接、核工業、電子和光學等。

歷史

「鈳」的發現者，查理斯·哈契特
尼俄伯，希臘式雕塑

1801年，英國化學家查理斯·哈契特發現了鈮元素。[1]他在1734年從美國馬薩諸賽州寄來的一份礦物樣本中，辨認出了一種新的元素。他根據美國一個帶有詩意的別名哥倫比亞（Columbia）將這種礦物命名為「Columbite」（鈳鐵礦）。[2][3][4]哈契特所發現的「鈳」很可能是新元素與鉭的混合物。[2]

當時，科學家未能有效地把鈳（鈮）和性質極為相似的鉭區分開來。[5]1809年，英國化學家威廉·海德·沃拉斯頓（William Hyde Wollaston）對鈳和鉭的氧化物進行比較，得出兩者的密度分別為5.918 g/cm3及超過8 g/cm3。雖然密度值相差巨大，但他仍認為兩者是完全相同的物質。[5]另一德國化學家海因里希·羅澤（Heinrich Rose）在1846年駁斥這一結論，並稱原先的鉭鐵礦樣本中還存在着另外兩種元素。他以希臘神話中坦塔洛斯的女兒尼俄伯（Niobe，淚水女神）和兒子珀羅普斯（Pelops）把這兩種元素分別命名為「Niobium」（鈮）和「Pelopium」。[6][7]鉭和鈮的差別細微，而因此得出的新「元素」Pelopium、Ilmenium和Dianium[8]實際上都只是鈮或者鈮鉭混合物。[9]

1864年，克利斯蒂安·威廉·布隆斯特蘭（Christian Wilhelm Blomstrand）、[9]亨利·愛丁·聖克萊爾·德維爾和路易·約瑟夫·特羅斯特（Louis Joseph Troost）明確證明了鉭和鈮是兩種不同的化學元素，並確定了一些相關化合物的化學公式。[9][10]瑞士化學家讓-夏爾·加利薩·德馬里尼亞（Jean Charles Galissard de Marignac）[11]在1866年進一步證實除鉭和鈮以外別無其他元素。然而直到1871年還有科學家發表有關Ilmenium的文章。[12]

1864年，德馬里尼亞在氫氣中對氯化鈮進行還原反應，首次製成鈮金屬。[13]雖然他在1866年已能夠製備不含鉭的鈮金屬，但要直到20世紀初，鈮才開始有商業上的應用：電燈泡燈絲。[10]鈮很快就被鎢淘汰了，因為鎢的熔點比鈮更高，更適合作燈絲材料。1920年代，人們發現鈮可以加強鋼材，這成為鈮一直以來的主要用途。[10]貝爾實驗室的尤金·昆茲勒（Eugene Kunzler）等人發現，鈮錫在強電場、磁場環境下仍能保持超導性，[14]這使鈮錫成為第一種能承受高電流和磁場的物質，可用於大功率磁鐵和電動機械。這一發現促使了20年後多股長電纜的生產。這種電纜在繞成線圈後可形成大型強電磁鐵，用在旋轉機械、粒子加速器和粒子探測器當中。[15][16]

命名

「Columbium」（鈳，符號Cb[17]）是哈契特對新元素所給的最早命名。這一名稱在美國一直有廣泛的使用，美國化學學會在1953年出版了最後一篇標題含有「鈳」的論文；[18]「鈮」則在歐洲通用。1949年在阿姆斯特丹舉辦的化學聯合會第15屆會議最終決定以「鈮」作為第41號元素的正式命名。[19]翌年，國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC）也採納了這一命名，結束了一個世紀來的命名分歧，儘管「鈳」的使用時間更早。[19]這可算是一種妥協：[19]IUPAC依北美的用法選擇「Tungsten」而非歐洲所用的「Wolfram」作為鎢的命名，並在鈮的命名上以歐洲的用法為先。具權威性的化學學會和政府機構都一般以IUPAC正式命名稱之，但美國地質調查局以及冶金業、金屬學會等組織至今仍使用舊名「鈳」。[20][21]

性質

物理性質

鈮是一種帶光澤的灰色金屬，具有順磁性，屬於元素週期表上的5族。高純度鈮金屬的延展性較高，但會隨雜質含量的增加而變硬。[22]它的最外電子層排布和其他的5族元素非常不同。同樣的現象也出現在前後的釕（44）、銠（45）和鈀（46）元素上。

Z 元素 每層電子數
23 釩 2, 8, 11, 2
41 鈮 2, 8, 18, 12, 1
73 鉭 2, 8, 18, 32, 11, 2
105 𨧀 2, 8, 18, 32, 32, 11, 2（預測）

鈮在低溫狀態下會呈現超導體性質。在標準大氣壓力下，它的臨界溫度為9.2 K，是所有單質超導體中最高的。[23]其磁穿透深度也是所有元素中最高的。[23]鈮是三種單質第II類超導體之一，其他兩種分別為釩和鍀。鈮金屬的純度會大大影響其超導性質。[24]

鈮對於熱中子的捕獲截面很低，[25]因此在核工業上有相當的用處。[26]

化學性質

鈮金屬在室溫下長時間存留後，會變為藍色。[27]雖然它在單質狀態下的熔點較高（2,468 °C），但其密度卻比其他難熔金屬低。鈮還能抵禦各種侵蝕，並能形成介電氧化層。

鈮的電正性比位於其左邊的鋯元素低。其原子大小和位於其下方的鉭元素原子幾乎相同，這是鑭系收縮效應所造成的。[22]這使得鈮的化學性質與鉭非常相近。[10]雖然它的抗腐蝕性沒有鉭這麼高，但是它價格更低，也更為常見，所以在要求較低的情況下常用以代替鉭，例如作化工廠化學物槽內塗層物料。[22]

同位素

主条目：鈮的同位素

自然產生的鈮由一種穩定同位素組成：93Nb。[28]截至2003年，已合成的放射性同位素共有至少32種，原子量在81和113之間。其中最穩定的是92Nb，半衰期有3470萬年；113Nb是最不穩定的同位素之一，其半衰期估計只有30毫秒。比93Nb更輕的同位素一般進行β+衰變，比它重的則會進行β−衰變。例外包括：81Nb、82Nb和84Nb會進行少量β+緩發質子發射，91Nb會進行電子捕獲和正電子發射，而92Nb會同時進行正電子（β+）和電子（β-）發射。[28]

已知的同核異構體共有25種，質量數介乎84至104。這個質量區間內的同位素中，只有96Nb、101Nb和103Nb不具有同核異構體。最穩定的鈮同核異構體是93mNb，半衰期為16.13年；最不穩定的是84mNb，半衰期為103納秒。除92m1Nb進行少量電子捕獲之外，所有同核異構體的衰變方式都是同核異構體轉換或β衰變。 [28]

存量

根據估算，鈮在地球地殼中的豐度為百萬分之20，在所有元素中排列第33位。[29]部份科學家認為，鈮在整個地球中的含量更高，但因密度高而主要聚集在地核中。[20]鈮在自然界中不以純態出現，而是和其他元素結合形成礦物。[22]這些礦物一般也含有鉭元素，例如鈳鐵礦（即鈮鐵礦，(Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6）和鈳鉭鐵礦（(Fe,Mn)(Ta,Nb)2O6）。[30]含鈮、鉭的礦物通常是偉晶岩和鹼性侵入岩中的副礦物。其他礦物還有鈣、鈾和釷以及稀土元素的鈮酸鹽，例如燒綠石（(Na,Ca)2Nb2O6(OH,F)）和黑稀金礦（(Y,Ca,Ce,U,Th)(Nb,Ta,Ti)2O6）等。這些大型鈮礦藏出現在碳酸鹽岩（一種碳酸鹽、硅酸鹽火成岩）附近，亦是燒綠石的組成成份。[31]

巴西和加拿大擁有最大的燒綠石礦藏。兩國在1950年代發現這些礦藏，至今仍是鈮精礦的最大產國。[10]世界最大礦藏位於巴西米納斯吉拉斯州阿拉沙的一處碳酸鹽侵入岩地帶，屬於CBMM（巴西礦物冶金公司）；另一礦藏位於戈亞斯，屬於英美資源，同樣是碳酸鹽侵入岩。[32]以上兩個礦場的產量佔世界總產量的75%。第三大礦場位於加拿大魁北克省薩格奈附近，產量佔世界7%。[32]

生產

2006年全球鈮生產分佈

開採所得的礦石要經過分離過程，使五氧化鉭（Ta2O5）和五氧化鈮（Nb2O5）從其他礦物中脫離出來。加工過程的首個步驟是與氫氟酸反應：[30]

Ta2O5 + 14 HF → 2 H2[TaF7] + 5 H2O
Nb2O5 + 10 HF → 2 H2[NbOF5] + 3 H2O

讓-夏爾·加利薩·德馬里尼亞發明了產業規模的分離方法，利用了鈮和鉭的氟化物配合物所擁有的水溶性差異。新的方法則使用類似環己酮的有機溶劑把氟化物從水溶液中萃取出來，[30]再用水將鈮和鉭的配合物從有機溶劑中分別提取。加入氟化鉀能使鈮沉澱成氟化鉀配合物，而加入氨則可沉澱出五氧化鈮：[33]

H2[NbOF5] + 2 KF → K2[NbOF5]↓ + 2 HF

然後：

2 H2[NbOF5] + 10 NH4OH → Nb2O5↓ + 10 NH4F + 7 H2O

從化合物到金屬態的還原方法有幾種。一是對K2[NbOF5]和氯化鈉的熔融混合物進行電解，二是用鈉對氟化鈮進行還原。這種方法所得出的鈮金屬具有較高的純度。在大規模生產中，則一般使用氫或碳對Nb2O5進行還原。[33]另一種方法利用鋁熱反應，其中氧化鐵和氧化鈮與鋁反應：

3 Nb2O5 + Fe2O3 + 12 Al → 6 Nb + 2 Fe + 6 Al2O3

少量類似硝酸鈉的氧化添加劑可以加強以上反應。這樣會產生氧化鋁和鈮鐵合金，後者可用於鋼鐵生產。[34][35]鈮鐵一般含有60%至70%的鈮。[32]如不加入氧化鐵，鋁熱反應會產生鈮金屬，不過要經純化過程才可製成具超導性質的高純度鈮合金。世界最大的兩家鈮經銷商所用的方法是真空電子束熔煉。[36][37]

截至2013年，巴西冶金及礦業有限公司（葡萄牙語：Cia. Brasileira de Metalurgia & Mineração）控制了世界85%的鈮生產。[38]美國地質調查局估計，鈮產量從2005年的38,700噸升至2006年的44,500噸。[39][40]全球鈮資源存量估計有440萬噸。[40]在1995至2005年間，產量從17,800噸上升至雙倍以上。[41]2009年至2011年，產量維持在每年63,000噸的穩定狀態。[42]

礦產（噸）[43]（美國地質調查局估值）
國家 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
 澳大利亞 160 230 290 230 200 200 200 ? ? ? ? ?
 巴西 30,000 22,000 26,000 29,000 29,900 35,000 40,000 57,300 58,000 58,000 58,000 58,000
 加拿大 2,290 3,200 3,410 3,280 3,400 3,310 4,167 3,020 4,380 4,330 4,420 4,400
 剛果民主共和國 ? 50 50 13 52 25 ? ? ? ? ? ?
 莫桑比克 ? ? 5 34 130 34 29 ? ? ? ? ?
 奈及利亞 35 30 30 190 170 40 35 ? ? ? ? ?
 卢旺达 28 120 76 22 63 63 80 ? ? ? ? ?
全球 32,600 25,600 29,900 32,800 34,000 38,700 44,500 60,400 62,900 62,900 62,900 63,000

化合物

参见：分類:鈮化合物

鈮在很多方面都與鉭及鋯十分相似。它會在室溫下與氟反應，在200 °C下與氯和氫反應，以及在400 °C下與氮反應，產物一般都是間隙非整比化合物。[22]鈮金屬在200 °C下會在空氣中氧化，[33]且能抵禦熔融鹼和各種酸的侵蝕，包括王水、氫氯酸、硫酸、硝酸和磷酸等。[22]不過氫氟酸以及氫氟酸和硝酸的混合物則可以侵蝕鈮。

雖然鈮可以形成氧化態為+5至−1的各種化合物，但它最常見的還是處於+5氧化態。[22]氧化態低於+5的鈮化合物中都含有鈮﹣鈮鍵。

氧化物及硫化物

鈮的氧化物可以有以下的氧化態：+5（Nb2O5）、+4（NbO2）和+3（Nb2O3），[33]另外較罕見的有+2態（NbO）。[44]五氧化鈮是最常見的鈮氧化物，鈮金屬及所有鈮化合物的製備都需從其開始。[33][45]要製成鈮酸鹽，可將五氧化鈮溶於鹼性氫氧化物溶液中，或熔化於鹼金屬氧化物中。鈮酸鋰（LiNbO3）具有鈣鈦礦型偏三方晶系結構，而鈮酸鑭則含孤立的NbO3−
4離子。[33]其他已知化合物還包括硫化鈮（NbS2），它會形成層狀結構。[22]

利用化學氣相沉積法或原子層沉積法可以在物料表面加上五氧化鈮薄層，兩種方法均用到乙醇鈮(V)在350 °C以上會熱分解的原理。[46][47]

鹵化物

經部份水解（白色部份）的五氯化鈮（黃色部份）
五氯化鈮的球棒模型。五氯化鈮會形成二聚體

鈮可以形成擁有+5和+4氧化態的鹵化物，以及各種亞化學計量化合物。[33][36]五鹵化鈮（NbX
5）含有八面體型鈮中心原子。五氟化鈮（NbF5）是一種白色固體，熔點為79.0 °C，而五氯化鈮（NbCl5則呈黃色（見左圖），熔點為203.4 °C。兩者均可經水解形成氧化物和鹵氧化物，例如NbOCl3。五氯化鈮也是一種具揮發性的試劑，可用於合成包括二氯二茂鈮（(C
5H
5)
2NbCl
2）在內的各種有機金屬化合物。[48]鈮的四鹵化物（NbX
4）都是深色的聚合物，內含鈮﹣鈮鍵，如呈黑色、具吸濕性的四氟化鈮（NbF4）和棕色的四氯化鈮（NbCl4）。

鈮的鹵化物負離子也存在，這是因為鈮的五鹵化物都是路易斯酸。最重要的一種為[NbF7]2-，它是鈮和鉭的礦物分離過程中的一個中間化合物。[30]它比對應的鉭化合物更易轉換為氧五氟化物。其他鹵化配合物還包括[NbCl6]−：

Nb2Cl10 + 2 Cl− → 2 [NbCl6]−

鈮還會形成多種還原鹵化物原子簇，如[Nb6Cl18]4−。[49]

氮化物及碳化物

氮化鈮（NbN）在低溫下會變成超導體，被用在紅外線探測器中。[50]最主要的碳化鈮是NbC，其硬度極高，是一種耐火的陶瓷材料，可用作切割工具刀頭材料。

應用

鈮金屬薄片

經估計，在2006年開採出的44,500噸鈮當中，90%用於製造優質鋼材，其次為高溫合金。[51]用於超導體合金以及電子元件的鈮只佔產量的小部份。[51]

鋼鐵生產

鈮是微合金鋼生產過程中一種優秀的添加元素。在鋼中加入鈮，會使鋼結構中形成碳化鈮和氮化鈮。[20]這些物質可使鋼晶粒更為細緻，減緩再結晶過程，以及增強鋼的淀積硬化。如此形成的鋼材具有較高的硬度、強度、可模鍛性和可焊性。[20]微合金不鏽鋼的鈮含量在0.1%以下。[52]高強度低合金鋼的生產中需加入鈮，這類鋼材被用於汽車的結構零件中。[20]含鈮合金還被用在運輸管道上。[53][54]

高溫合金

在繞月軌道上的阿波羅15號指令服務艙（CSM），其深色火箭噴管以鈮鈦合金作為材料

世界上很大一部份鈮以純金屬態或以高純度鈮鐵和鈮鎳合金的形態，用於生產鎳、鉻和鐵基高溫合金。這些合金可用於噴射引擎、燃氣渦輪發動機、火箭組件、渦輪增壓器和耐熱燃燒器材。鈮在高溫合金的晶粒結構中會形成γ''相態。[55]這類合金一般含有最高6.5%的鈮。[52]Inconel 718合金是其中一種含鈮鎳基合金，各元素含量分別為：鎳50%、鉻18.6%、鐵18.5%、鈮5%、鉬3.1%、鈦0.9%以及鋁0.4%。[56][57]應用包括作為高端機體材料，如曾用於雙子座計劃。

C-103是一種鈮合金，它含有89%的鈮、10%的鉿和1%的鈦，可用於液態火箭推進器噴管，例如阿波羅登月艙的主引擎。[58]阿波羅服務艙則使用另一種鈮合金。由於鈮在400 °C以上會開始氧化，所以為了防止它變得易碎，須在其表面塗上保護塗層。[58]

鈮基合金

C-103合金是1960年代初由華昌公司和波音公司共同研發的鈮合金。由於冷戰和太空競賽的緣故，杜邦、美國聯合碳化物、通用電氣等多個美國公司都在同時研發鈮基合金。鈮和氧容易反應，所以生產過程需在真空或惰性氣體環境下進行，這大大增加了成本和難度。真空電弧重熔（VAR）和電子束熔煉（EBM）是當時最先進的生產過程，促使了各種鈮合金的發展。1959年起，研究項目在測試了「C系」（可能取了舊名鈳「Columbium」的首字母）中共256種鈮合金後，終於製得了C-103。這些合金都可熔化成顆粒狀或片狀。華昌當時擁有從核級鋯合金提煉而成的鉿元素，並希望發展它的商業應用。C系中擁有所謂103rd成份比例的Nb-10Hf-1Ti合金在可模鍛性和高溫屬性之間有著最佳的平衡，因此華昌於1961年利用VAR和EBM方法生產了首批500磅C-103合金，應用於渦輪引擎部件和液態金屬換熱器。同期的其他鈮合金還有：芬斯蒂爾冶金公司的FS85（Nb-10W-28Ta-1Zr）、華昌和波音的Cb129Y（Nb-10W-10Hf-0.2Y）、聯合碳化物的Cb752（Nb-10W-2.5Zr）及蘇必利爾管道公司的Nb1Zr。[58]

超導磁鐵

內含鈮超導合金的3特斯拉臨床核磁共振成像掃描儀

鈮鍺（Nb
3Ge）、鈮錫（Nb
3Sn）和鈮鈦合金都可以作超導磁鐵中的第II類超導體電線。[59][60]這些超導磁鐵被用於核磁共振成像和各種核磁共振儀器，以及粒子加速器當中。[61]例如，大型強子對撞機安裝了600噸重的超導股線，國際熱核聚變實驗反應堆估計用到了600噸Nb3Sn股線和250噸NbTi股線。[62]單在1992年，就有共值10億美元的鈮鈦電線被用於臨床核磁共振成像儀器上。[15]

其他超導應用

漢堡自由電子激光器（FLASH）和歐洲X射線自由電子激光器（XFEL）所用的超導射頻加速腔都是由純鈮製成的。[63]

用氮化鈮製造的微輻射熱測量計非常靈敏，因此特別適合用來探測處於THz頻帶的電磁輻射。這種測量計曾被用在海因里希·赫茲亞毫米望遠鏡、南極望遠鏡、接收器實驗室望遠鏡和阿塔卡馬開創實驗上，並在目前用於赫歇爾太空望遠鏡上的HIFI儀器中。[64]

其他用途

電瓷

鈮酸鋰是一種電鐵性物質，在手提電話和光調變器中以及表面聲波設備的製造上有廣泛的應用。它的晶體結構屬於ABO3型，與鉭酸鋰和鈦酸鋇相同。[65]鈮可以代替鉭電容器中的鉭，降低成本，[66]但鉭電容器仍較為優勝。在玻璃中加入鈮，可以提高其折射率，這可降低矯視眼鏡的所需厚度。

醫用和首飾

鈮和某些鈮合金對生物體呈惰性，不易致敏。因此鈮被用在各種醫學設備中，例如心律調節器。[67]經氫氧化鈉處理過的鈮會形成多孔表層，這有助於骨整合。[68]

與鈦、鉭和鋁一樣，鈮也可以經陽極氧化上色處理，所以可用作首飾。[69][70]鈮的低過敏性更使它適合作首飾。[71]

錢幣

在錢幣上，鈮有時會與金和銀一起用在紀念幣上作貴重金屬。例如，奧地利自2003年起，生產了一系列銀鈮歐羅幣，其顏色是陽極化過程形成的氧化物表層衍射所產生的。[72]2012年，共有十種中心顏色不同的錢幣，共包括藍、綠、棕、紫和黃。另外含有鈮的錢幣還有2004年的奧地利賽梅林鐵路150週年紀念幣，[73]以及2006年歐洲衛星導航紀念幣。[74]2011年，加拿大皇家造幣廠開始鑄造稱為「狩獵月」（Hunter's Moon）的5加元純銀和鈮幣。[75]其中的鈮經過特殊的氧化過程，所以沒有兩件成品是完全一樣的。

其他

鈮（或摻有1%鋯）是高壓鈉燈電弧管的密封材料，因為鈮的熱膨脹係數與經燒結的礬土弧光燈陶瓷材料非常相近。這種用於鈉燈的陶瓷可以抵禦化學侵蝕，也不會與燈內的高溫鈉液體和氣體產生還原反應。[76][77][78]鈮也被用在電弧焊條上，用來焊接某些穩定化不鏽鋼。[79]一些大型水箱的陰極保護系統中以鈮作為陽極的材料，陽極一般再鍍上一層鉑。[80][81]

安全

鈮元素沒有已知的生物用途。鈮粉末會刺激眼部和皮膚，並有可能引發火災；但成塊鈮金屬則完全不影響生物體（低過敏性），因此是無害物質。鈮常見於首飾中，而一些醫學植入物也含有鈮。[82][83]

某一些鈮化合物具有毒性，但一般人很難接觸到這些物質。鈮酸鹽和氯化鈮都可溶於水，科學家已在老鼠身上進行了實驗，觀察短期和長期接觸這些化合物所帶來的效果。對於老鼠，單次注入五氯化鈮或鈮酸鹽的半數致死量（LD50）為10至100 mg/kg之間。[84][85][86]經口服的毒性較低，對於老鼠的LD50值在七天後為940 mg/kg。[84]

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外部鏈接

 元素周期表
  IA
1 		IIA
2 		IIIB
3 		IVB
4 		VB
5 		VIB
6 		VIIB
7 		VIIIB
8 		VIIIB
9 		VIIIB
10 		IB
11 		IIB
12 		IIIA
13 		IVA
14 		VA
15 		VIA
16 		VIIA
17 		VIIIA
18
1 H   He
2 Li Be   B C N O F Ne
3 Na Mg   Al Si P S Cl Ar
4 K Ca   Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr   Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
相關項目

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