Νιόβιο (Nb): τι είναι, τι είναι και πού βρίσκεται

Το νιόβιο (Nb) είναι το χημικό στοιχείο του ατομικού αριθμού 41 που ανήκει στην ομάδα 5 του περιοδικού πίνακα.

Είναι ένα φυσικά διαθέσιμο μέταλλο μετάβασης σε στερεά κατάσταση, το οποίο ανακαλύφθηκε το 1801 από τον Βρετανό χημικό Charles Hatchett.

Ορυκτά που περιέχουν νιόβιο είναι σπάνια στον κόσμο, αλλά είναι άφθονα στη Βραζιλία, τη χώρα με τα μεγαλύτερα αποθέματα αυτού του μετάλλου.

Λόγω των ιδιοτήτων του, της υψηλής αγωγιμότητας και της αντίστασης στη διάβρωση, αυτό το στοιχείο έχει πολλές εφαρμογές, από την παραγωγή χάλυβα έως την κατασκευή πυραύλων.

Στη συνέχεια, θα παρουσιάσουμε αυτό το χημικό στοιχείο και τα χαρακτηριστικά που το καθιστούν τόσο σημαντικό.

Τι είναι το νιόβιο;

Το νιόβιο είναι ένα πυρίμαχο μέταλλο, δηλαδή είναι πολύ ανθεκτικό στη θερμότητα και τη φθορά.

Τα μέταλλα αυτής της κατηγορίας είναι: νιόβιο, βολφράμιο, μολυβδαίνιο, ταντάλιο και ρήνιο, με το νιόβιο να είναι το ελαφρύτερο από όλα.

Το νιόβιο εμφανίζεται στη φύση σε μέταλλα, συνήθως συνδέεται με άλλα στοιχεία, κυρίως ταντάλιο, καθώς τα δύο έχουν πολύ παρόμοιες φυσικοχημικές ιδιότητες.

Αυτό το χημικό στοιχείο ταξινομείται ως μεταβατικό μέταλλο στον περιοδικό πίνακα. Είναι φωτεινό, χαμηλής σκληρότητας, με χαμηλή αντίσταση στη διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος και ανθεκτικό στη διάβρωση.

Φυσικές ιδιότητες του Νιοβίου

φυσική κατάσταση	στερεό σε θερμοκρασία δωματίου
χρώμα και εμφάνιση	μεταλλικό γκρι
Πυκνότητα	8,570 g / cm^3
Σημείο σύντηξης	2468 ° C
Σημείο βρασμού	4742 ° C
Κρυσταλλική δομή	Κυβικά κεντρικά σώματα - CCC
θερμική αγωγιμότητα	54,2 Πμ^-1 κ^-1

Χημικές ιδιότητες του νιοβίου

Ταξινόμηση	μέταλλο μετάβασης
ατομικός αριθμός	41
ΟΙΚΟΔΟΜΙΚΟ ΤΕΤΡΑΓΩΝΟ	ρε
Ομάδα	5
Χρόνος πορείας	5
ατομικό βάρος	92.90638 u
ατομική ακτίνα	1,429 Å
κοινά ιόντα	Σημ^5^+ και Nb^3^+
ηλεκτροαρνητικότητα	1.6 Παύλος

Το κύριο πλεονέκτημα της χρήσης αυτού του μετάλλου είναι ότι μόνο μια ποσότητα, σε γραμμάρια, αυτού του στοιχείου μπορεί τροποποιήστε έναν τόνο σιδήρου, κάνοντας το μέταλλο ελαφρύτερο, ανθεκτικό στη διάβρωση και άλλα αποτελεσματικός.

Πού βρίσκεται το Νιόβιο;

Σε σύγκριση με άλλες ουσίες που υπάρχουν στη φύση, το νιόβιο έχει χαμηλή συγκέντρωση, σε ποσοστό 24 μερών ανά εκατομμύριο.

Αυτό το μέταλλο βρίσκεται στις ακόλουθες χώρες: Βραζιλία, Καναδάς, Αυστραλία, Αίγυπτος, Λαϊκή Δημοκρατία του Κονγκό, Γροιλανδία, Ρωσία, Φινλανδία, Γκαμπόν και Τανζανία.

Νιόβιο στη Βραζιλία

Στη δεκαετία του 1950, η μεγαλύτερη κατάθεση μεταλλεύματος πυροχλωρίου, που περιείχε αυτό το μέταλλο, ανακαλύφθηκε στη Βραζιλία από τη βραζιλιάνα γεωλόγο Djalma Guimarães.

Η μεγάλη ποσότητα μεταλλευμάτων που περιέχουν νιόβιο βρίσκεται στη Βραζιλία, ο μεγαλύτερος παραγωγός στον κόσμο, ο οποίος κατέχει περισσότερο από το 90% των αποθεμάτων του μετάλλου.

Τα εξερευνημένα αποθέματα βρίσκονται στις πολιτείες Minas Gerais, Amazonas, Goiás και Rondônia.

μεταλλεύματα νιοβίου

Το νιόβιο βρίσκεται στη φύση πάντα συνδεδεμένο με άλλα χημικά στοιχεία. Είναι ήδη γνωστά περισσότερα από 90 είδη ορυκτών που περιέχουν νιόβιο και ταντάλιο.

Στον παρακάτω πίνακα, μπορούμε να δούμε μερικά από τα μεταλλεύματα που περιέχουν νιόβιο, τα κύρια χαρακτηριστικά και το περιεχόμενο νιοβίου που διατίθεται σε κάθε υλικό.

κολοβίτης τανταλίτης
Σύνθεση:	(Fe, Mn) (Nb, Ta)2Ο6
Περιεκτικότητα σε νιόβιο (μέγιστο):	76% του Nb2Ο5
Χαρακτηριστικά:	Ορθορομβικό ορυκτό Μεταβλητή σχετική πυκνότητα από 5,2 έως 8,1 g / cm^3 Σχηματίζει παρόμοιες δομές, στις οποίες το ταντάλιο και το νιόβιο αντικαθιστούν το ένα το άλλο σε όλες τις αναλογίες.

Πυροχλωρίτης
Σύνθεση:	(Στο2,Εδώ)2(Nb, Ti) (O, F)7
Περιεκτικότητα σε νιόβιο (μέγιστο):	71% του Nb2Ο5
Χαρακτηριστικά:	Ισομετρικό ορυκτό της οκταεδρικής συνήθειας Σχετική πυκνότητα 4,5 g / cm^3 Έχει την ποικιλία bariopyrochlor, η οποία περιλαμβάνει το στοιχείο βάριο στη σύνθεσή του.

Λοπαρίτης
Σύνθεση:	(C, Na, C)2(Ti, Nb)2Ο6
Περιεκτικότητα σε νιόβιο (μέγιστο):	20% του Nb2Ο5
Χαρακτηριστικά:	Κοκκώδες έως εύθραυστο ορυκτό Πυκνότητα 4,77 g / cm^3 Κρυσταλλώνεται στο ισομετρικό σύστημα

εξερεύνηση νιοβίου

Τα μεταλλεύματα νιοβίου υφίστανται μετασχηματισμούς έως ότου σχηματιστούν τα προϊόντα που θα κυκλοφορήσουν στην αγορά.

Τα βήματα της διαδικασίας μπορούν να συνοψιστούν ως:

1. Εξόρυξη
2. Συγκέντρωση νιοβίου
3. Διύλιση νιοβίου
4. Προϊόντα Niobium

Η εξόρυξη πραγματοποιείται όπου υπάρχουν αποθέματα μεταλλεύματος, τα οποία εξάγονται χρησιμοποιώντας εκρηκτικά και μεταφέρονται με ζώνες στο σημείο όπου πραγματοποιείται το στάδιο συγκέντρωσης.

Η συγκέντρωση συμβαίνει με τη διάσπαση του μεταλλεύματος, η άλεση κάνει τους κρυστάλλους μεταλλεύματος να γίνονται πολύ λεπτότεροι και χρησιμοποιώντας το μαγνητικός διαχωρισμός τα κλάσματα σιδήρου απομακρύνονται από το μετάλλευμα.

Κατά τη διύλιση του νιοβίου, υπάρχει η απομάκρυνση του θείου, του νερού, του φωσφόρου και του μολύβδου.

Ένα από τα προϊόντα που περιέχουν νιόβιο είναι το κράμα σιδήρου-νιοβίου, το οποίο παράγεται σύμφωνα με την ακόλουθη εξίσωση:

Αυτή η διαδικασία ονομάζεται αργιλοθερμία στην οποία το συμπύκνωμα μεταλλεύματος αναμιγνύεται σε αντιδραστήρες με θραύσματα σιδήρου ή οξείδιο σιδήρου.

Τα μεταλλικά οξείδια αντιδρούν με αλουμίνιο σε υψηλές θερμοκρασίες, δημιουργώντας το προϊόν που ενδιαφέρει.

Τα πιο εμπορικά προϊόντα νιοβίου είναι:

• Συμπυκνώματα νιοβίου: μια βάση που περιέχει 58% Nb₂Ο₅.
• Κράμα σιδήρου-νιοβίου: περιέχει 65% νιόβιο.
• Οξείδιο υψηλής καθαρότητας: χρησιμοποιείται στην παραγωγή ειδικών υλικών.

Σε τι χρησιμεύει το νιόβιο;

Τα χαρακτηριστικά του νιοβίου καθιστούν αυτό το στοιχείο όλο και πιο επιθυμητό και με αμέτρητες εφαρμογές.

Από την ανακάλυψή του το 1905, οι αιτήσεις για νιόβιο άρχισαν να ερευνούνται, όταν ο Γερμανός χημικός Werner von Bolton παρήγαγε το στοιχείο σε καθαρή μορφή.

Η δεκαετία του 50 αντιπροσώπευε μια εξαιρετική αναζήτηση για εφαρμογές νιοβίου, καθώς μέχρι τότε δεν παρήχθη σε μεγάλη κλίμακα.

Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, ο ψυχρός πόλεμος προκάλεσε το ενδιαφέρον αυτού του μετάλλου να χρησιμοποιηθεί σε αεροδιαστημικά εξαρτήματα.

Ακολουθεί μια λίστα με τους τρόπους με τους οποίους χρησιμοποιείται το νιόβιο.

Μεταλλικά κράματα

Η προσθήκη νιοβίου σε κράμα αυξάνει τη σκληρότητά του, δηλαδή την ικανότητα σκλήρυνσης όταν εκτίθεται σε θερμότητα και μετά ψύχεται. Έτσι, το υλικό που περιέχει νιόβιο μπορεί να υποβληθεί σε ειδικές θερμικές επεξεργασίες.

Η συγγένεια του νιοβίου με τον άνθρακα και το άζωτο ευνοεί τις μηχανικές ιδιότητες του κράματος, αυξάνοντας, για παράδειγμα, τη μηχανική αντοχή και την αντίσταση στη λειαντική φθορά.

Αυτά τα αποτελέσματα είναι ευεργετικά καθώς μπορούν να επεκτείνουν τις βιομηχανικές εφαρμογές ενός κράματος.

Ο χάλυβας, για παράδειγμα, είναι ένα μεταλλικό κράμα που σχηματίζεται από σίδηρο και άνθρακα. Η προσθήκη νιοβίου σε αυτό το κράμα μπορεί να έχει πλεονεκτήματα για:

• Αυτοκινητοβιομηχανία: παραγωγή ενός αναπτήρα αυτοκινήτου και πιο ανθεκτικό σε σύγκρουση.
• Κατασκευή: βελτιώνει τη συγκολλησιμότητα του χάλυβα και παρέχει ελαστικότητα.
• Βιομηχανία αγωγών μεταφορών: Επιτρέπει κατασκευές με λεπτότερους τοίχους και μεγαλύτερες διαμέτρους, χωρίς να επηρεάζεται η ασφάλεια.

σούπερ κράματα

Το superalloy είναι ένα μεταλλικό κράμα με υψηλή αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες και μηχανική αντοχή. Τα κράματα που περιέχουν νιόβιο κάνουν αυτό το υλικό χρήσιμο στην κατασκευή στροβίλων αεροσκαφών ή στην παραγωγή ενέργειας.

Το πλεονέκτημα της λειτουργίας σε υψηλές θερμοκρασίες καθιστά τα super κράματα συνθέτουν κινητήρες jet υψηλής απόδοσης.

υπεραγωγικοί μαγνήτες

Η υπεραγωγιμότητα του νιοβίου προκαλεί τη χρήση των ενώσεων νιοβίου-γερμανίου, νιοβίου-σκανδίου και νιοβίου-τιτανίου σε:

• Σαρωτής μηχανών μαγνητικής τομογραφίας.
• Επιταχυντές σωματιδίων όπως το Large Hadron Collider.
• Ανίχνευση ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας και μελέτη κοσμικής ακτινοβολίας από υλικά που περιέχουν νιτρώδες νιόβιο.

Οξείδια

Άλλες εφαρμογές για το νιόβιο έχουν τη μορφή οξειδίων, κυρίως Nb₂Ο₅. Οι κύριες χρήσεις είναι:

• οπτικοί φακοί
• Κεραμικοί πυκνωτές
• αισθητήρες pH
• ανταλλακτικά κινητήρα
• Κοσμήματα

Ιστορία και ανακάλυψη του Νιοβίου

Το 1734 ορισμένα μεταλλεύματα που ανήκαν σε μια προσωπική συλλογή του John Winthrop μεταφέρθηκαν από την Αμερική στην Αγγλία και αυτά τα αντικείμενα ήταν μέρος της συλλογής του Βρετανικού Μουσείου στο Λονδίνο.

Με την ένταξή του στη Royal Society, ο Βρετανός χημικός Charles Hatchett εστίασε στη διερεύνηση της σύνθεσης των μεταλλευμάτων που διατίθενται στο μουσείο. Έτσι, το 1801, απομόνωσε ένα χημικό στοιχείο, με τη μορφή οξειδίου, και το ονόμασε columbium και το μετάλλευμα από το οποίο εξήχθη κολομπίτης.

Το 1802, ο Σουηδός χημικός Anders Gustaf Ekeberg ανέφερε την ανακάλυψη ενός νέου χημικού στοιχείου και το ονόμασε tantalum, σε σχέση με τον γιο του Δία στην ελληνική μυθολογία.

Το 1809, ο Άγγλος χημικός και φυσικός William Hyde Wollaston ανέλυσε αυτά τα δύο στοιχεία και παρατήρησε ότι είχαν πολύ παρόμοια χαρακτηριστικά.

Λόγω αυτού του γεγονότος, από το 1809 έως το 1846, το κολούμπιο και το ταντάλιο θεωρήθηκαν το ίδιο στοιχείο.

Αργότερα, ο Γερμανός ορυκτολόγος και χημικός Heinrich Rose, που ερεύνησε το μετάλλευμα κολομβίτη, σημείωσε ότι υπήρχε επίσης ταντάλιο.

Ο Ρόουζ βρήκε την παρουσία ενός άλλου στοιχείου, παρόμοιου με το ταντάλιο και το ονόμασε Νιόβιο, σε σχέση με τη Νιόβα, κόρη του Τάνταλου, από την ελληνική μυθολογία.

Το 1864, ο Σουηδός Christian Bromstrand κατάφερε να απομονώσει το νιόβιο από ένα δείγμα χλωριούχου που θερμάνθηκε σε ατμόσφαιρα υδρογόνου.

Το 1950, η Ένωση της Καθαρής και Εφαρμοσμένης Χημείας (IUPAC) ενέκρινε το νιόβιο ως το επίσημο όνομα και όχι το κολούμπιο, καθώς ήταν το ίδιο χημικό στοιχείο.

Περίληψη Νιοβίου

Χημικό στοιχείο: Νιόβιο
Σύμβολο	Σημ	Ανακαλύψτε	Τσαρλς Χάτσετ
ατομικός αριθμός	41	ατομική μάζα	92,906 u
Ομάδα	5	Χρόνος πορείας	5
Ταξινόμηση	μέταλλο μετάβασης	Ηλεκτρονική διανομή	[Kr] 4δ^35 δευτ^2
Χαρακτηριστικά	πυρίμαχο μέταλλο Στερεό, όλκιμο και εύπλαστο υψηλή αγωγιμότητα Ανθεκτικό στη διάβρωση
Κύρια μεταλλεύματα	Columbite-tantalite: Περιεκτικότητα 76% Nb2Ο5 Πυροχλωρίτης: 71% Nb περιεκτικότητα2Ο5 Loparite: Περιεκτικότητα 20% Nb2Ο5
Κύρια προϊόντα	Συμπύκνωμα νιοβίου Κράμα σιδήρου-νιοβίου Οξείδιο νιοβίου υψηλής καθαρότητας
εφαρμογές	Μεταλλικά κράματα: πολιτικές κατασκευές και μεταφορές Superalloys: Αεροσκάφη και στρόβιλοι πυραύλων Υπεραγώγιμοι μαγνήτες: μηχανές μαγνητικού συντονισμού Οξείδια: κοσμήματα σε διαφορετικά χρώματα
Περιστατικό	Στον κόσμο	Βραζιλία Καναδάς Αυστραλία Αίγυπτος Λαϊκή Δημοκρατία του Κονγκό Γροιλανδία Ρωσία Φινλανδία Γκαμπόν Τανζανία.
Στη Βραζιλία	Μίνας Γκεράις Αμαζόνια Γκόια Ροντόνια

Ασκήσεις Enem και εξετάσεις εισόδου

1. (Enem / 2018) Στην ελληνική μυθολογία, η Νιόβια ήταν η κόρη του Τάνταλου, δύο χαρακτήρες γνωστοί για τα δεινά τους. Το χημικό στοιχείο με ατομικό αριθμό (Z) ίσο με 41 έχει χημικές και φυσικές ιδιότητες τόσο παρόμοια με το στοιχείο με ατομικό αριθμό 73 που ήταν σύγχυση.

Επομένως, προς τιμή αυτών των δύο χαρακτήρων στην ελληνική μυθολογία, στα στοιχεία αυτά δόθηκαν τα ονόματα νιοβίου (Z = 41) και ταντάλιο (Z = 73). Αυτά τα δύο χημικά στοιχεία έχουν αποκτήσει μεγάλη οικονομική σημασία στη μεταλλουργία, στην παραγωγή του υπεραγωγοί και σε άλλες εφαρμογές βιομηχανίας υψηλού επιπέδου, ακριβώς λόγω των χημικών και φυσικών ιδιοτήτων κοινό και στα δύο.

_{ΚΕΑΝ, Σ. Το κουτάλι που εξαφανίζεται: και άλλες αληθινές ιστορίες τρέλας, αγάπης και θανάτου από χημικά στοιχεία. Ρίο ντε Τζανέιρο: Zahar, 2011 (προσαρμοσμένο).}

Η οικονομική και τεχνολογική σημασία αυτών των στοιχείων, λόγω της ομοιότητας των χημικών και φυσικών ιδιοτήτων τους, οφείλεται

α) έχουν ηλεκτρόνια στο f επίπεδο.
β) είναι στοιχεία εσωτερικής μετάβασης.
γ) ανήκουν στην ίδια ομάδα στον περιοδικό πίνακα.
δ) έχουν τα εξόχως ηλεκτρόνια τους στα επίπεδα 4 και 5, αντίστοιχα.
ε) να βρίσκονται στην οικογένεια των αλκαλικών γαιών και των αλκαλικών, αντίστοιχα.

Δείτε την απάντηση

Σωστή εναλλακτική λύση: γ) ανήκουν στην ίδια ομάδα στον περιοδικό πίνακα.

Ο περιοδικός πίνακας οργανώνεται σε 18 ομάδες (οικογένειες), όπου κάθε ομάδα συγκεντρώνει χημικά στοιχεία με παρόμοιες ιδιότητες.

Αυτές οι ομοιότητες συμβαίνουν επειδή τα στοιχεία μιας ομάδας έχουν τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων στο κέλυφος σθένους.

Πραγματοποιώντας την ηλεκτρονική διανομή και προσθέτοντας τα ηλεκτρόνια από το πιο ενεργητικό υπόστρωμα στο εξώτατο υπο επίπεδο, βρίσκουμε την ομάδα στην οποία ανήκουν τα δύο στοιχεία.

Νιόβιο
Κατανομή ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΕΙΔΗ	1δ^2 2δ^2 2ρ^6 3δ^2 3ρ^6 4δ^2 3δ^10 4ρ^65 δευτ^2 4δ^3
άθροισμα ηλεκτρόνια	πιο ενεργητικό + περισσότερο εξωτερικό 4δ^3 +5 δευτ^2= 5 ηλεκτρόνια
Ομάδα	5

Ταντάλιο
Κατανομή ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΕΙΔΗ	1δ^2 2δ^2 2ρ^6 3δ^2 3ρ^6 4δ^2 3δ^10 4ρ^6 5 δευτ^2 4δ^10 5ρ^66δ^2 4στ^145δ^3
άθροισμα ηλεκτρόνια	πιο ενεργητικό + περισσότερο εξωτερικό 5δ^3 + 6 δευτ^2 = 5 ηλεκτρόνια
Ομάδα	5

Τα στοιχεία νιόβιο και ταντάλιο:

• Ανήκουν στην ίδια ομάδα στον περιοδικό πίνακα.
• Έχουν τα εξόχως ηλεκτρόνια τους στα επίπεδα 5 και 6, αντίστοιχα, και έτσι βρίσκονται στην 5η και 6η περίοδο.
• Έχουν ηλεκτρόνια στο υπό-επίπεδο και, επομένως, είναι μεταβατικά στοιχεία έξω.

2. (IFPE / 2018) Η Βραζιλία είναι ο μεγαλύτερος παραγωγός νιοβίου στον κόσμο, αντιπροσωπεύοντας περισσότερο από το 90% του αποθεματικού αυτού του μετάλλου. Το νιόβιο, σύμβολο Nb, χρησιμοποιείται στην παραγωγή ειδικών χάλυβα και είναι ένα από τα πιο ανθεκτικά μέταλλα στη διάβρωση και τις ακραίες θερμοκρασίες. Η ένωση Nb₂Ο₅ είναι ο πρόδρομος σχεδόν όλων των κραμάτων και των ενώσεων νιοβίου. Επιλέξτε την εναλλακτική με την απαιτούμενη μάζα Nb₂Ο₅ για να ληφθούν 465 γραμμάρια νιοβίου. Δεδομένα: Nb = 93 g / mol και O = 16 g / mol.

α) 275 g
β) 330 g
γ) 930 γρ
δ) 465 γρ
ε) 665 γρ

Δείτε την απάντηση

Σωστή εναλλακτική λύση: ε) 665 g

Η πρόδρομη ένωση του νιοβίου είναι το οξείδιο του Nb₂Ο₅ και το νιόβιο που χρησιμοποιείται στα κράματα είναι στη στοιχειακή μορφή Nb.

Επομένως, έχουμε την ακόλουθη στοιχειομετρική σχέση:

1 γραμμομόριο Nb₂Ο₅ παράγει 2 γραμμομόρια Nb, καθώς το οξείδιο του νιοβίου σχηματίζεται από 2 άτομα αυτού του μετάλλου.

1ο βήμα: υπολογίστε τον αριθμό των γραμμομορίων παραγόμενου νιοβίου που αντιστοιχεί σε 465 g.

Εάν με τον υπολογισμό είδαμε ότι η μάζα του νιοβίου αντιστοιχεί σε 5 moles, τότε ο αριθμός των moles Nb₂Ο₅ χρησιμοποιείται είναι το ήμισυ αυτής της τιμής, επειδή:

2ο βήμα: υπολογισμός της μοριακής μάζας του οξειδίου του νιοβίου.

3ο βήμα: υπολογισμός της μάζας του οξειδίου του νιοβίου που αντιστοιχεί σε 2,5 mols.

3. (UECE / 2015) Η Βραζιλία κατέχει το 98% των παγκόσμιων αποθεμάτων νιοβίου, η οποία έχει πολλές βιομηχανικές εφαρμογές όπως, για παράδειγμα, στην κατασκευή κοσμημάτων, υπεραλλεργικά εμφυτεύματα, ηλεκτροκεραμικά, υπεραγωγοί μαγνήτες, μηχανές μαγνητικού συντονισμού, μεταλλικά κράματα, ειδικά νομίσματα και στην παραγωγή ατσάλι. Για το νιόβιο, ανατρέξτε στις παρακάτω δηλώσεις και επιλέξτε τη μόνη πραγματική εναλλακτική λύση.

α) Το διαφορικό ηλεκτρόνιο του βρίσκεται στο προτελευταίο κέλυφος.
β) Είναι ένα αντιπροσωπευτικό στοιχείο.
γ) Η ηλεκτροπαραγωγικότητά του είναι χαμηλότερη από εκείνη του βαναδίου.
δ) Ανήκει στην τέταρτη περίοδο του περιοδικού πίνακα.

Δείτε την απάντηση

Σωστή εναλλακτική λύση: α) Το διαφορικό του ηλεκτρόνιο βρίσκεται στο προτελευταίο κέλυφος.

Όταν εκτελείτε την ηλεκτρονική διανομή του νιοβίου, είναι πιθανό να δείτε ότι το διαφορικό ηλεκτρόνιο του βρίσκεται στο προτελευταίο κέλυφος.

Επειδή έχει το διαφορικό ηλεκτρόνιο στο d sublevel, είναι ένα εξωτερικό στοιχείο μετάβασης.

Δεδομένου ότι το εξόχως επίπεδο βρίσκεται στο πέμπτο στρώμα, το νιόβιο βρίσκεται στην πέμπτη περίοδο του πίνακα.

Η ηλεκτροπαραγωγικότητα είναι η ιδιότητα που σχετίζεται με την ικανότητα του στοιχείου να προσελκύει ηλεκτρόνια και ποικίλλει ανάλογα με το ατομική ακτίνα: όσο μικρότερη είναι η ατομική ακτίνα, τόσο μεγαλύτερη είναι η έλξη για τα ηλεκτρόνια και, επομένως, τόσο μεγαλύτερη είναι η ηλεκτροαρνητικότητα.

Συμβουλευτείτε τον πίνακα με τις τιμές της ηλεκτροπαραγωγικότητας, είναι πιθανό να δείτε ότι το νιόβιο και το βανάδιο έχουν τιμές κοντά στο 1.6 Pauling.

4. (UEA / 2014) Το φυσικό ισότοπο του νιοβίου είναι το ⁹³Σημ. Ο αριθμός των νετρονίων σε αυτό το ισότοπο είναι

α) 41.
β) 52.
γ) 93.
δ) 134.
ε) 144.

Δείτε την απάντηση

Σωστή εναλλακτική λύση: β) 52.

Τα ισότοπα είναι άτομα ενός χημικού στοιχείου με διαφορετικούς αριθμούς μάζας.

Η ατομική μάζα αντιστοιχεί στο άθροισμα των πρωτονίων και των νετρονίων ενός στοιχείου.

Ο αριθμός των πρωτονίων αντιπροσωπεύει τον ατομικό αριθμό του χημικού στοιχείου και για τα ισότοπα δεν αλλάζει.

Έτσι, η μαζική διακύμανση των ισοτόπων συμβαίνει λόγω του διαφορετικού αριθμού νετρονίων.

Εάν ο ατομικός αριθμός νιοβίου είναι 41, τότε ο αριθμός των νετρονίων δίνεται από τον υπολογισμό:

5. (IFMG / 2015) Το χημικό στοιχείο νιόβιο, Nb, πήρε το όνομά του από την ελληνική θεά Niobe. Η Βραζιλία είναι ο μεγαλύτερος παραγωγός μετάλλων στον κόσμο, αντιπροσωπεύοντας το 75% της παραγωγής. Λόγω της θερμικής σταθερότητας των κραμάτων του, το νιόβιο χρησιμοποιείται στην παραγωγή ειδικών χαλύβδινων κραμάτων υψηλής αντοχής για κινητήρες, προωθητικό εξοπλισμό και διάφορα υπεραγώγιμα υλικά. Παρατηρώντας τη θέση του νιοβίου στον περιοδικό πίνακα, είναι σωστό να δηλώσετε ότι:

α) το πιο ενεργητικό σας υπόγειο θα είναι το υπόστρωμα d.
β) είναι ένα στοιχείο που ανήκει στην οικογένεια των αλκαλικών μετάλλων.
γ) σχηματίζει ιοντικές ενώσεις με άλλα μέταλλα.
δ) τα κατιόντά του θα έχουν ατομική ακτίνα μεγαλύτερη από το καθαρό στοιχείο.

Δείτε την απάντηση

Σωστή εναλλακτική λύση: α) το πιο ενεργητικό σας υπόγειο θα είναι το υπόστρωμα d.

Κοιτάζοντας τον περιοδικό πίνακα μπορούμε να δούμε ότι το νιόβιο χαρακτηρίζεται ως ένα εξωτερικό στοιχείο μετάβασης, το οποίο ανήκει στην ομάδα 5 του περιοδικού πίνακα, καθώς το πιο ενεργητικό υπόγειο είναι το d.

Μπορούμε επίσης να λάβουμε αυτές τις πληροφορίες διανέμοντας ηλεκτρονικά.

Δεδομένου ότι είναι ένα μέταλλο, αυτό το στοιχείο κάνει μεταλλικές συνδέσεις με άλλα μέταλλα, όπως στο κράμα σίδηρος-νιόβιο ή επίσης ομοιοπολικοί δεσμοί, με κοινή χρήση ηλεκτρονίων, όπως στο οξείδιο του νιοβίου Σημ₂Ο₅.

6. (UFSC / 2003) Το νιόβιο ανακαλύφθηκε το 1801 από τον Άγγλο χημικό Charles Hatchett. Η Βραζιλία κατέχει περίπου το 93% της παγκόσμιας παραγωγής συμπυκνωμένου νιοβίου. Οι μεγαλύτερες καταθέσεις βρίσκονται στις πολιτείες των Minas Gerais, Goiás και Amazonas. Το μέταλλο χρησιμοποιείται κυρίως στην κατασκευή κραμάτων σιδήρου-νιοβίου και άλλων πιο σύνθετων κραμάτων, τα οποία έχουν εφαρμοστεί στην κατασκευή στροβίλων, πυραύλων και διαστημικών σκαφών πρόωσης. Τα οξείδια του χρησιμοποιούνται στην κατασκευή ελαφρών φακών για γυαλιά, φωτογραφικές μηχανές και άλλο οπτικό εξοπλισμό. Δεδομένου (Z = 41). Όσον αφορά το νιόβιο, σημειώστε τη ΣΩΣΤΗ πρόταση (εις).

(01) Το νιόβιο, όταν χάνει 3 ηλεκτρόνια, αναλαμβάνει τη διαμόρφωση του κρυπτού.
(02) Το νιόβιο μπορεί να σχηματίσει μεταλλικά οξείδια τύπου Μ₂Ο₅ σε₂Ο₃.
(04) Το χημικό σύμβολο για το νιόβιο είναι το Ni.
(08) Το νιόβιο είναι ένα μέταλλο μετάβασης.
(16) Ένα κράμα σιδήρου-νιοβίου είναι ένα παράδειγμα στερεού διαλύματος.

Δείτε την απάντηση

Σωστές εναλλακτικές λύσεις: 02 + 08 + 16 = 26.

(01) ΛΑΘΟΣ.

Στοιχεία	Ηλεκτρονική διανομή
36Κρ	1δ^2 2δ^2 2ρ^6 3δ^2 3ρ^6 4δ^2 3δ^10 4ρ^6
41Σημ 41Σημ^3+	1δ^2 2δ^2 2ρ^6 3δ^2 3ρ^6 4δ^2 3δ^10 4ρ^65 δευτ^2 4δ^3 1δ^2 2δ^2 2ρ^6 3δ^2 3ρ^6 4δ^2 3δ^10 4ρ^6 4ρ^6 4δ^2

(02) ΣΩΣΤΗ

Λαμβάνοντας υπόψη τους αριθμούς οξείδωσης 3+ και 5+ για το νιόβιο, μπορεί να σχηματίσει τις ενώσεις:

Αριθμός οξείδωσης 5+	Αριθμός οξείδωσης 3+
Σημ2Ο5	Σημ2Ο3

(04) ΛΑΘΟΣ

Το Ni είναι το σύμβολο για το στοιχείο νικελίου. Το σύμβολο για το νιόβιο είναι Nb.

(08) ΣΩΣΤΗ

Το νιόβιο είναι ένα εξωτερικό μεταβατικό μέταλλο που ανήκει στην ομάδα 5 του περιοδικού πίνακα.

(16) ΣΩΣΤΗ

Ένα στερεό διάλυμα αντιστοιχεί σε ένα μείγμα δύο ή περισσότερων συστατικών στην ίδια φάση, το οποίο είναι στερεό, που είναι κοινό μεταξύ των μετάλλων.

7. (UERJ / 2013) Το νιόβιο είναι ένα μέταλλο που βρίσκεται σε φυσικές αποθέσεις, κυρίως με τη μορφή οξειδίων.
Σε μια κατάθεση που περιέχει νιόβιο με αριθμό οξείδωσης +5, ο τύπος για το κυρίαρχο οξείδιο αυτού του μετάλλου αντιστοιχεί σε:

α) NbO₅
β) Σημ₅Ο
γ) Σημ₅Ο₂
δ) Σημ₂Ο₅

Δείτε την απάντηση

Σωστή εναλλακτική λύση: d) Nb₂Ο₅

Το οξυγόνο δημιουργεί δύο δεσμούς και έχει έναν σταθερό αριθμό οξείδωσης, που είναι 2-.

Ως εκ τούτου, για να σχηματίσει οξείδιο του νιοβίου, το οξυγόνο πρέπει να συνδεθεί με 2 άτομα αυτού του μετάλλου.

Το νιόβιο έχει διαφορετικές καταστάσεις οξείδωσης. Με τον αριθμό οξείδωσης 3+ συνδέεται με 3 οξυγόνα και με Nox 5+ σχηματίζει την ένωση: Nb₂Ο₅ όπου 2 άτομα νιοβίου συνδέονται με 5 άτομα οξυγόνου.

Διαβάστε το κείμενο για να απαντήσετε στις ερωτήσεις 8 έως 10.

Το Niobium είναι ένα μέταλλο μεγάλης τεχνολογικής σημασίας και τα κύρια παγκόσμια αποθέματά του βρίσκονται στο
Βραζιλία, με τη μορφή σιδηρομεταλλεύματος, που αποτελείται από Nb₂Ο₅. Σε μία από τις διεργασίες της εξορυκτικής μεταλλουργίας της, η αργιλοθερμία χρησιμοποιείται παρουσία οξειδίου Fe₂Ο₃, με αποτέλεσμα ένα κράμα νιοβίου και σιδήρου και οξειδίου του αργιλίου ως υποπροϊόν. Η αντίδραση αυτής της διαδικασίας παρουσιάζεται στην εξίσωση:

Στη φύση, το νιόβιο εμφανίζεται με τη μορφή του σταθερού ισότοπου νιόβιου-93, αλλά είναι γνωστά αρκετά ασταθή συνθετικά ισότοπα, τα οποία αποσυντίθενται από την εκπομπή ακτινοβολίας. Ένα από αυτά είναι το νιόβιο-95 που αποσυντίθεται στο στοιχείο μολυβδαίνιο-95.
_{(Systems.dnpm.gov.br; Τεχνολογία Μέταλλο. Μητήρ. Miner., Σάο Πάολο, v. 6, όχι. 4, σελ. 185-191, Απρίλιος-Ιουν. 2010 και G. Audi et al. / Πυρηνική Φυσική Α 729 (2003) 3–128. Προσαρμοσμένο)}

8. (FGV / 2019) Στην αντίδραση αργιλοθερμίας για την απόκτηση του κράματος νιοβίου και σιδήρου, λαμβάνοντας υπόψη τη στοιχειομετρία που παρουσιάζεται στην ισορροπημένη εξίσωση, ο συνολικός αριθμός ηλεκτρονίων που εμπλέκονται στη διαδικασία είναι

α) 6.
β) 12.
γ) 18.
δ) 24.
ε) 36.

Δείτε την απάντηση

Σωστή εναλλακτική λύση: ε) 36.

Η αντίδραση οξειδοαναγωγής συμβαίνει με την απώλεια και την αύξηση των ηλεκτρονίων.

Όταν ένα στοιχείο μειώνει κερδίζει ηλεκτρόνια και όταν ένα στοιχείο οξειδώνεται χάνει ηλεκτρόνια.

Όταν ένα στοιχείο μειώνει είναι οξειδωτικός παράγοντας, ενώ όταν ένα στοιχείο οξειδώνεται είναι αναγωγικός παράγοντας.

Με αυτόν τον τρόπο, ο αριθμός των ηλεκτρονίων που χάθηκαν από ένα στοιχείο και δόθηκε σε ένα άλλο είναι ίσος.

Στοιχείο	ΝΟΧ	Αντίδραση	ηλεκτρόνια
Νιόβιο	+5 3Σημ2Ο5	0 6Νβ	Μείωση	3.2.5 = 30 και^- κέρδη
Σίδερο	+3 Πίστη2Ο3	0 2Fe	Μείωση	2.3 = 6 και^- κέρδη
Αλουμίνιο	0 12Αλ	+3 6ΑΛ2Ο3	Οξείδωση	6.2.3 = 36 και^- χαμένος

Το φορτίο αλουμινίου στο προϊόν οξειδίου του αργιλίου είναι 3+, δηλαδή, κάθε αλουμίνιο έχει χάσει 3 ηλεκτρόνια.

Αλλά στα προϊόντα έχουμε 12 άτομα αλουμινίου, γεγονός που καθιστά τον συνολικό αριθμό ηλεκτρονίων που συμμετέχουν στη διαδικασία:

12. 3 = 36 ηλεκτρόνια.

9. (FGV / 2019) Σε μια λειτουργία αργιλοθερμίας για την παραγωγή νιόβιου και κράματος σιδήρου με στοιχειομετρικές ποσότητες Nb₂Ο₅ και Fe₂Ο₃ και χρήση περίσσειας μεταλλικού αλουμινίου, σχηματίστηκαν 6,12 τόνοι Al.₂Ο₃. Το συνολικό άθροισμα των ποσοτήτων, σε γραμμομόρια, νιοβίου και σιδήρου που εκτιμάται ότι θα ληφθούν σε αυτήν την πράξη είναι

α) 6 × 10⁴
β) 6 × 10⁶
γ) 8 × 10³
δ) 8 × 10⁴
ε) 8 × 10⁶

Δείτε την απάντηση

Σωστή εναλλακτική λύση: d) 8 × 10⁴.

1ο βήμα: υπολογίστε τη μοριακή μάζα του Al₂Ο₃

2ο βήμα: υπολογίστε τον αριθμό γραμμομορίων Al₂Ο₃

3ο βήμα: εκτελέστε τις στοιχειομετρικές σχέσεις.

Στη χημική εξίσωση, βλέπουμε ότι υπάρχει η σχέση: 6 γραμμομόρια νιοβίου, 6 γραμμομόρια αλουμινίου και 2 γραμμομόρια σιδήρου.

Με την αναλογία των αριθμών σχηματισμένων mol, έχουμε:

Και το άθροισμα των ποσοτήτων νιοβίου και σιδήρου, σε moles, είναι:

10. (FGV / 2019) Το σχήμα δείχνει την καμπύλη ακτινοβολίας αποσύνθεσης ενός δείγματος νιόβιου-95, το οποίο αποσυντίθεται σε μολυβδαίνιο-95.

Στη διαδικασία αποσύνθεσης ραδιοϊσότοπου niobium-95, ο χρόνος που απαιτείται για τη δραστικότητα αυτού του δείγματος να αποσυντεθεί στα 25 MBq και το όνομα των εκπεμπόμενων ειδών είναι

α) 140 ημέρες και νετρόνια.
β) 140 ημέρες και πρωτόνια.
γ) 120 ημέρες και πρωτόνια.
δ) 120 ημέρες και σωματίδια ß^–.
ε) 140 ημέρες και σωματίδια ß^–.

Δείτε την απάντηση

Σωστή εναλλακτική λύση: ε) 140 ημέρες και σωματίδια ß^–.

Ο χρόνος ημίσειας ζωής είναι ο χρόνος που απαιτείται για ένα ραδιενεργό δείγμα για να μειώσει στο ήμισυ τη δραστηριότητά του.

Στο γράφημα βλέπουμε ότι η ραδιενεργή δραστηριότητα ξεκινά από 400 MBq, οπότε ο χρόνος ημίσειας ζωής είναι ο χρόνος που χρειάστηκε για να αποσυντεθεί η δραστηριότητα στα 200 MBq, που είναι το ήμισυ της αρχικής.

Αναλύουμε στο γράφημα ότι αυτή τη φορά ήταν 35 ημέρες.

Για να μειωθεί ξανά η δραστηριότητα κατά το ήμισυ, πέρασαν άλλες 35 ημέρες και η δραστηριότητα πήγε από 200 MBq σε 100 MBq όταν πέρασαν άλλες 35 ημέρες, δηλαδή από 400 έως 100 MBq πέρασαν 70 ημέρες.

Για να αποσυντεθεί το δείγμα έως και 25 MBq, απαιτήθηκαν 4 χρόνοι ημιζωής.

Που αντιστοιχεί σε:

4 x 35 ημέρες = 140 ημέρες

Στη ραδιενεργή διάσπαση, οι εκπομπές μπορεί να είναι άλφα, βήτα ή γάμμα.

Η ακτινοβολία γάμμα είναι ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα.

Η εκπομπή άλφα έχει θετικό φορτίο και μειώνει 4 μονάδες σε μάζα και 2 μονάδες στον ατομικό αριθμό του αποσυντεθειμένου στοιχείου, μετατρέποντάς το σε άλλο στοιχείο.

Η εκπομπή βήτα είναι ένα ηλεκτρόνιο υψηλής ταχύτητας που αυξάνει τον ατομικό αριθμό του αποσυντεθειμένου στοιχείου κατά μία μονάδα, μετατρέποντάς το σε άλλο στοιχείο.

Το Niobium-95 και το μολυβδαίνιο-95 έχουν την ίδια μάζα, έτσι προέκυψε εκπομπή βήτα επειδή: