Niobium (Nb): wat is het, waar is het voor en waar wordt het gevonden?

Niobium (Nb) is het scheikundige element van atoomnummer 41 dat behoort tot groep 5 van het periodiek systeem.

Het is een natuurlijk beschikbaar overgangsmetaal in vaste toestand, dat in 1801 werd ontdekt door de Britse chemicus Charles Hatchett.

Mineralen die niobium bevatten, zijn zeldzaam in de wereld, maar overvloedig in Brazilië, het land met de grootste reserves van dit metaal.

Vanwege zijn eigenschappen, hoge geleidbaarheid en corrosieweerstand, heeft dit element vele toepassingen, variërend van staalproductie tot raketproductie.

Vervolgens introduceren we dit chemische element en de kenmerken die het zo belangrijk maken.

Wat is niobium?

Niobium is een vuurvast metaal, dat wil zeggen dat het zeer goed bestand is tegen hitte en slijtage.

De metalen in deze klasse zijn: niobium, wolfraam, molybdeen, tantaal en rhenium, waarbij niobium de lichtste van allemaal is.

Niobium komt van nature voor in mineralen, meestal gekoppeld aan andere elementen, voornamelijk tantaal, omdat de twee zeer vergelijkbare fysisch-chemische eigenschappen hebben.

Dit chemische element is geclassificeerd als een overgangsmetaal op het periodiek systeem. Het is helder, van lage hardheid, met een lage weerstand tegen de doorgang van elektrische stroom en bestand tegen corrosie.

Fysische eigenschappen van Niobium

fysieke toestand	vast bij kamertemperatuur
kleur en uitstraling	metaalgrijs
Dichtheid	8.570 g/cm^3
Fusiepunt	2468°C
Kookpunt	4742 °C
Kristallijne structuur	Lichaamsgecentreerd kubiek - CCC
warmtegeleiding	54,2 Wm^-1 K^-1

Chemische eigenschappen van niobium

Classificatie	overgangsmetaal
atoomnummer	41
Blok	d
Groep	5
Tijdsverloop	5
atoomgewicht	92.90638 u
atoomstraal	1,429 Å
gewone ionen	Nb^5^+ en Nb^3^+
elektronegativiteit	1.6 Pauling

Het belangrijkste voordeel van het gebruik van dit metaal is dat slechts een hoeveelheid, in grammen, van dit element kan een ton ijzer aanpassen, het metaal lichter maken, bestand tegen corrosie en meer efficiënt.

Waar wordt Niobium gevonden?

In vergelijking met andere stoffen die in de natuur aanwezig zijn, heeft niobium een ​​lage concentratie, in de verhouding van 24 delen per miljoen.

Dit metaal komt voor in de volgende landen: Brazilië, Canada, Australië, Egypte, Democratische Republiek Congo, Groenland, Rusland, Finland, Gabon en Tanzania.

Niobium in Brazilië

In de jaren vijftig werd de grootste afzetting van pyrochloorerts, die dit metaal bevat, in Brazilië ontdekt door de Braziliaanse geoloog Djalma Guimarães.

De grote hoeveelheid ertsen die niobium bevatten, bevindt zich in Brazilië, 's werelds grootste producent, die meer dan 90% van de metaalreserves bezit.

De verkende reservaten bevinden zich in de staten Minas Gerais, Amazonas, Goiás en Rondônia.

niobium ertsen

Niobium wordt in de natuur altijd in verband gebracht met andere chemische elementen. Er zijn in de natuur al meer dan 90 minerale soorten bekend die niobium en tantaal bevatten.

In de onderstaande tabel kunnen we enkele van de ertsen zien die niobium bevatten, de belangrijkste kenmerken en het niobiumgehalte dat in elk materiaal beschikbaar is.

columbiet tantaliet
Samenstelling:	(Fe, Mn)(Nb, Ta)2O6
Niobiumgehalte (maximaal):	76% van Nb2O5
Kenmerken:	orthorhombisch mineraal Variabele relatieve dichtheid van 5,2 tot 8,1 g/cm^3 Het vormt vergelijkbare structuren, waarin tantaal en niobium elkaar in alle verhoudingen vervangen.

Pyrochloriet
Samenstelling:	(Bij2,Hier)2(Nb, Ti)(O, F)7
Niobiumgehalte (maximaal):	71% van Nb2O5
Kenmerken:	Isometrisch mineraal van octaëdrische gewoonte Relatieve dichtheid van 4,5 g/cm^3 Het heeft de variëteit bariopyrochloor, die het element barium in zijn samenstelling omvat.

Loparite
Samenstelling:	(C, Na, C)2(Ti, Nb)2O6
Niobiumgehalte (maximaal):	20% van Nb2O5
Kenmerken:	Korrelig tot bros mineraal Dichtheid 4,77 g/cm^3 Kristalliseert in het isometrische systeem

niobium exploratie

Niobiumertsen ondergaan transformaties totdat de producten zijn gevormd die op de markt zullen worden gebracht.

De stappen in het proces kunnen als volgt worden samengevat:

1. Mijnbouw
2. Niobiumconcentratie
3. Niobiumraffinage
4. Niobium-producten

Mijnbouw vindt plaats waar ertsreserves zijn, die met explosieven worden gewonnen en door banden worden vervoerd naar waar de concentratiefase plaatsvindt.

Concentratie vindt plaats bij de afbraak van het erts, het malen maakt de ertskristallen veel fijner en met behulp van de magnetische scheiding de ijzerfracties worden uit het erts gehaald.

Bij niobiumraffinage worden zwavel, water, fosfor en lood verwijderd.

Een van de producten die niobium bevatten, is de ijzer-niobiumlegering, die wordt geproduceerd volgens de volgende vergelijking:

Dit proces wordt aluminothermie genoemd, waarbij het ertsconcentraat in reactoren wordt gemengd met ijzerschroot of ijzeroxide.

Metaaloxiden reageren onder hoge temperaturen met aluminium, waardoor het betreffende product ontstaat.

De meest gecommercialiseerde niobiumproducten zijn:

• Niobiumconcentraten: een base die 58% Nb. bevat₂O₅.
• IJzer-niobium legering: bevat 65% niobium.
• Hoogzuiver oxide: gebruikt bij de productie van speciale materialen.

Waar is niobium voor?

De kenmerken van niobium maken dit element steeds wenselijker en met talloze toepassingen.

Sinds de ontdekking in 1905 begon men toepassingen voor niobium te onderzoeken, toen de Duitse chemicus Werner von Bolton het element in zuivere vorm produceerde.

De jaren 50 vertegenwoordigden een grote zoektocht naar niobiumtoepassingen, omdat het tot dan toe niet op grote schaal werd geproduceerd.

Tijdens deze periode wekte de koude oorlog interesse in dit metaal voor gebruik in ruimtevaartcomponenten.

Hieronder vindt u een lijst met de manieren waarop niobium wordt gebruikt.

Metaallegeringen

De toevoeging van niobium aan een legering verhoogt de hardbaarheid, dwz het vermogen om uit te harden bij blootstelling aan hitte en vervolgens afkoeling. Zo kan het materiaal dat niobium bevat aan specifieke warmtebehandelingen worden onderworpen.

De affiniteit van niobium met koolstof en stikstof bevordert de mechanische eigenschappen van de legering, waardoor bijvoorbeeld de mechanische sterkte en de weerstand tegen schurende slijtage toenemen.

Deze effecten zijn gunstig omdat ze de industriële toepassingen van een legering kunnen uitbreiden.

Staal is bijvoorbeeld een metaallegering die wordt gevormd door ijzer en koolstof. De toevoeging van niobium aan deze legering kan voordelen hebben voor:

• Auto-industrie: een auto lichter en beter bestand tegen botsingen produceren.
• Bouw: verbetert de lasbaarheid van staal en zorgt voor kneedbaarheid.
• Transportpijpleidingindustrie: Maakt constructies met dunnere wanden en grotere diameters mogelijk, zonder dat dit ten koste gaat van de veiligheid.

super legeringen

De superlegering is een metaallegering met een hoge weerstand tegen hoge temperaturen en mechanische sterkte. Legeringen die niobium bevatten, maken dit materiaal bruikbaar bij de vervaardiging van vliegtuigturbines of bij de productie van energie.

Het voordeel van werken bij hoge temperaturen zorgt ervoor dat superlegeringen hoogwaardige straalmotoren vormen.

supergeleidende magneten

De supergeleiding van niobium zorgt ervoor dat de verbindingen van niobium-germanium, niobium-scandium en niobium-titanium worden gebruikt in:

• Scanner van MRI-machines.
• Deeltjesversnellers zoals de Large Hadron Collider.
• Detectie van elektromagnetische straling en studie van kosmische straling door materialen die niobiumnitriet bevatten.

Oxiden

Andere toepassingen voor niobium zijn in de vorm van oxiden, voornamelijk Nb₂O₅. De belangrijkste toepassingen zijn:

• optische lenzen
• Keramische condensatoren
• pH-sensoren
• motor onderdelen
• Sieraden

Geschiedenis en ontdekking van Niobium

In 1734 werden enkele ertsen die behoorden tot een persoonlijke collectie van John Winthrop vanuit Amerika naar Engeland gebracht en deze voorwerpen maakten deel uit van de collectie van het British Museum in Londen.

Bij zijn toetreding tot de Royal Society richtte de Britse chemicus Charles Hatchett zich op het onderzoeken van de samenstelling van de ertsen die in het museum beschikbaar zijn. Zo isoleerde hij in 1801 een chemisch element, in de vorm van een oxide, en noemde het columbium en het erts waaruit het werd gewonnen.

In 1802 rapporteerde de Zweedse chemicus Anders Gustaf Ekeberg de ontdekking van een nieuw chemisch element en noemde het tantaal, in verwijzing naar de zoon van Zeus in de Griekse mythologie.

In 1809 analyseerde de Engelse scheikundige en natuurkundige William Hyde Wollaston deze twee elementen en merkte op dat ze zeer vergelijkbare kenmerken hadden.

Vanwege dit feit werden columbium en tantaal van 1809 tot 1846 als hetzelfde element beschouwd.

Later merkte de Duitse mineraloog en chemicus Heinrich Rose, die het columbieterts onderzocht, op dat er ook tantaal aanwezig was.

Rose ontdekte de aanwezigheid van een ander element, vergelijkbaar met tantaal en noemde het Niobius, in verwijzing naar Niobe, de dochter van Tantalus, uit de Griekse mythologie.

In 1864 slaagde de Zweed Christian Bromstrand erin om niobium te isoleren uit een monster chloride dat in een waterstofatmosfeer was verwarmd.

In 1950 keurde de Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) niobium goed als de officiële naam, in plaats van columbium, omdat het hetzelfde chemische element was.

Niobium-samenvatting

Chemisch element: Niobium
Symbool	Nb	Ontdekker	Charles Hatchett
atoomnummer	41	atoom massa	92.906 u
Groep	5	Tijdsverloop	5
Classificatie	overgangsmetaal	Elektronische distributie	[Kr]4d^35s^2
Kenmerken	vuurvast metaal Solide, kneedbaar en kneedbaar hoge geleidbaarheid Roestvrij
belangrijkste ertsen	Columbiet-tantaliet: 76% Nb-gehalte2O5 Pyrochloriet: 71% Nb-gehalte2O5 Loparite: 20% Nb-gehalte2O5
Hoofd producten	Niobiumconcentraat IJzer-niobium legering Niobiumoxide met hoge zuiverheid
toepassingen	Metaallegeringen: civiele constructie en transport Superlegeringen: vliegtuig- en raketturbines Supergeleidende magneten: magnetische resonantiemachines Oxiden: sieraden in verschillende kleuren
Voorval	In de wereld	Brazilië Canada Australië Egypte Democratische Republiek van Congo Groenland Rusland Finland Gabon Tanzania.
In Brazilië	Minas Gerais Amazones Goias Rondônia

Enemoefeningen en toelatingsexamens

1. (Enem/2018) In de Griekse mythologie was Niobia de dochter van Tantalus, twee personages die bekend staan ​​om hun lijden. Het chemische element met atoomnummer (Z) gelijk aan 41 heeft chemische en fysische eigenschappen die zo lijken op het element met atoomnummer 73 dat ze verward waren.

Daarom kregen deze elementen ter ere van deze twee karakters in de Griekse mythologie de namen niobium (Z = 41) en tantaal (Z = 73). Deze twee chemische elementen zijn van groot economisch belang geworden in de metallurgie, bij de productie van supergeleiders en in andere hoogwaardige industriële toepassingen, juist vanwege de chemische en fysische eigenschappen gemeenschappelijk voor beide.

_{KEAN, S. De verdwijnende lepel: en andere waargebeurde verhalen over waanzin, liefde en dood door chemische elementen. Rio de Janeiro: Zahar, 2011 (aangepast).}

Het economische en technologische belang van deze elementen, vanwege de gelijkenis van hun chemische en fysische eigenschappen, is te wijten aan:

a) hebben elektronen op het f-subniveau.
b) elementen zijn van interne transitie.
c) behoren tot dezelfde groep in het periodiek systeem.
d) hebben hun buitenste elektronen op respectievelijk niveau 4 en 5.
e) gelokaliseerd zijn in de familie van respectievelijk aardalkali en alkalisch.

Zie antwoord

Correct alternatief: c) behoren tot dezelfde groep op het periodiek systeem.

Het periodiek systeem is georganiseerd in 18 groepen (families), waarbij elke groep chemische elementen met vergelijkbare eigenschappen samenbrengt.

Deze overeenkomsten gebeuren omdat de elementen van een groep hetzelfde aantal elektronen in de valentieschil hebben.

Door de elektronische distributie te doen en de elektronen van het meest energetische subniveau toe te voegen aan het buitenste subniveau, vinden we de groep waartoe de twee elementen behoren.

Niobium
Distributie elektronica	1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^10 4p^65s^2 4d^3
som van elektronen	energieker + meer extern 4d^3 + 5s^2= 5 elektronen
Groep	5

Tantaal
Distributie elektronica	1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^10 4p^6 5s^2 4d^10 5p^66s^2 4f^145d^3
som van elektronen	energieker + meer extern 5d^3 + 6s^2 = 5 elektronen
Groep	5

De elementen niobium en tantaal:

• Ze behoren tot dezelfde groep op het periodiek systeem.
• Ze hebben hun buitenste elektronen op respectievelijk niveau 5 en 6 en bevinden zich dus in de 5e en 6e periode.
• Ze hebben elektronen op het d-subniveau en zijn daarom overgangselementen buiten.

2. (IFPE/2018) Brazilië is 's werelds grootste producent van niobium, goed voor meer dan 90% van de reserve van dit metaal. Niobium, symbool Nb, wordt gebruikt bij de productie van speciaal staal en is een van de meest resistente metalen tegen corrosie en extreme temperaturen. De Nb-verbinding₂O₅ het is de voorloper van bijna alle legeringen en niobiumverbindingen. Vink het alternatief aan met de vereiste massa van Nb₂O₅ om 465 gram niobium te verkrijgen. Gegeven: Nb = 93 g/mol en O = 16 g/mol.

a) 275 gram
b) 330 gram
c) 930 gram
d) 465 gram
e) 665 gram

Zie antwoord

Correct alternatief: e) 665 g

De voorloperverbinding van niobium is Nb-oxide₂O₅ en het in de legeringen gebruikte niobium heeft de elementaire vorm Nb.

Daarom hebben we de volgende stoichiometrische relatie:

1 mol Nb₂O₅ genereert 2 mol Nb, omdat niobiumoxide wordt gevormd door 2 atomen van dit metaal.

1e stap: bereken het aantal geproduceerde mol niobium dat overeenkomt met 465 g.

Als we bij de berekening zagen dat de massa van niobium overeenkomt met 5 mol, dan is het aantal mol Nb₂O₅ gebruikt is de helft van deze waarde, omdat:

2e stap: bereken de molaire massa van niobiumoxide.

3e stap: bereken de massa niobiumoxide die overeenkomt met 2,5 mol.

3. (UECE/2015) Brazilië bezit 98% van 's werelds niobiumreserves, die tal van industriële toepassingen hebben, zoals bijvoorbeeld in de productie van sieraden, hyperallergene implantaten, elektrokeramiek, supergeleidende magneten, magnetische resonantiemachines, metaallegeringen, speciale munten en bij de productie van staal. Bekijk voor niobium de onderstaande uitspraken en vink het enige echte alternatief aan.

a) Het differentiële elektron bevindt zich in de voorlaatste schil.
b) Het is een representatief element.
c) De elektronegativiteit is lager dan die van vanadium.
d) Het behoort tot de vierde periode van het periodiek systeem.

Zie antwoord

Correct alternatief: a) Het differentiële elektron bevindt zich in de voorlaatste schil.

Bij het uitvoeren van de elektronische distributie van niobium is het mogelijk om te zien dat het differentiële elektron zich in de voorlaatste schil bevindt.

Omdat het het differentiële elektron in het d-subniveau heeft, is het een buitenste overgangselement.

Omdat het buitenste niveau zich in de vijfde laag bevindt, bevindt niobium zich in de vijfde periode van de tabel.

Elektronegativiteit is de eigenschap die verband houdt met het vermogen van het element om elektronen aan te trekken en varieert afhankelijk van de atoomstraal: hoe kleiner de atoomstraal, hoe groter de aantrekkingskracht voor elektronen en dus hoe groter de elektronegativiteit.

Als we de tabel met de elektronegativiteitswaarden raadplegen, is het mogelijk om te zien dat niobium en vanadium waarden hebben die dicht bij 1,6 Pauling liggen.

4. (UEA/2014) De natuurlijke isotoop van niobium is de ⁹³NB. Het aantal neutronen in deze isotoop is

a) 41.
b) 52.
c) 93.
d) 134.
e) 144.

Zie antwoord

Correct alternatief: b) 52.

Isotopen zijn atomen van een chemisch element met verschillende massagetallen.

Atoommassa komt overeen met de som van de protonen en neutronen van een element.

Het aantal protonen vertegenwoordigt het atoomnummer van het chemische element en voor isotopen verandert het niet.

De massavariatie van isotopen treedt dus op vanwege het verschillende aantal neutronen.

Als het atoomnummer van niobium 41 is, wordt het aantal neutronen gegeven door de berekening:

5. (IFMG/2015) Het scheikundige element niobium, Nb, is genoemd naar de Griekse godin Niobe. Brazilië is 's werelds grootste producent van het metaal, goed voor 75% van de productie. Vanwege de thermische stabiliteit van zijn legeringen wordt niobium gebruikt bij de productie van speciale zeer sterke staallegeringen voor motoren, voortstuwingsapparatuur en verschillende supergeleidende materialen. Als we de positie van niobium op het periodiek systeem observeren, is het correct om te stellen dat:

a) je meest energetische subniveau is subniveau d.
b) is een element dat behoort tot de alkalimetaalfamilie.
c) vormt ionische verbindingen met andere metalen.
d) de kationen hebben een atoomstraal die groter is dan het zuivere element.

Zie antwoord

Correct alternatief: a) uw meest energetische subniveau is subniveau d.

Door naar het periodiek systeem te kijken, kunnen we zien dat niobium wordt gekenmerkt als een buitenste overgangselement, dat behoort tot groep 5 van het periodiek systeem, aangezien het meest energetische subniveau d is.

We kunnen deze informatie ook verkrijgen door deze elektronisch te verspreiden.

Omdat het een metaal is, maakt dit element metalen verbindingen met andere metalen, zoals in de legering ijzer-niobium of ook covalente bindingen, door elektronen te delen, zoals in niobiumoxide Nb₂O₅.

6. (UFSC/2003) Niobium werd in 1801 ontdekt door de Engelse chemicus Charles Hatchett. Brazilië bezit ongeveer 93% van de wereldproductie van niobiumconcentraat. De grootste afzettingen bevinden zich in de staten Minas Gerais, Goiás en Amazonas. Het metaal wordt voornamelijk gebruikt bij de vervaardiging van ijzer-niobiumlegeringen en andere complexere legeringen, die zijn toegepast bij de constructie van straalvoortstuwingsturbines, raketten en ruimtevaartuigen. De oxiden ervan worden gebruikt bij de vervaardiging van lichte lenzen voor brillen, fotocamera's en andere optische apparatuur. Gegeven (Z = 41). Markeer met betrekking tot niobium de JUISTE stelling(en).

(01) Het niobium neemt, wanneer het 3 elektronen verliest, de configuratie van krypton aan.
(02) Niobium kan metaaloxiden van het M-type vormen₂O₅ in₂O₃.
(04) Het chemische symbool voor niobium is Ni.
(08) Niobium is een overgangsmetaal.
(16) Een ijzer-niobiumlegering is een voorbeeld van een vaste oplossing.

Zie antwoord

Correcte alternatieven: 02 + 08 + 16 = 26.

(01) ONJUIST.

elementen	Elektronische distributie
36Kr	1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^10 4p^6
41Nb 41Nb^3+	1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^10 4p^65s^2 4d^3 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^10 4p^6 4p^6 4d^2

(02) JUIST

Gezien de oxidatiegetallen 3+ en 5+ voor niobium, kan het de verbindingen vormen:

Oxidatie nummer 5+	Oxidatie nummer 3+
Nb2O5	Nb2O3

(04) ONJUIST

Ni is het symbool voor het element nikkel. Het symbool voor niobium is Nb.

(08) JUIST

Niobium is een uitwendig overgangsmetaal dat behoort tot groep 5 van het periodiek systeem.

(16) JUIST

Een vaste oplossing komt overeen met een mengsel van twee of meer componenten in dezelfde fase, die vast is en gebruikelijk is bij metalen.

7. (UERJ/2013) Niobium is een metaal dat voorkomt in natuurlijke afzettingen, voornamelijk in de vorm van oxiden.
In een afzetting die niobium bevat met een oxidatiegetal +5, komt de formule voor het overheersende oxide van dit metaal overeen met:

a) NbO₅
b) Nb₅O
c) Nb₅O₂
d) Nb₂O₅

Zie antwoord

Correct alternatief: d) Nb₂O₅

Zuurstof maakt twee bindingen en heeft een vast oxidatiegetal, namelijk 2-.

Om niobiumoxide te vormen, moet zuurstof daarom binden aan 2 atomen van dit metaal.

Niobium heeft verschillende oxidatietoestanden. Bij oxidatiegetal 3+ bindt het aan 3 zuurstofatomen en bij Nox 5+ vormt het de verbinding: Nb₂O₅ waarbij 2 niobiumatomen binden met 5 zuurstofatomen.

Lees de tekst om de vragen 8 t/m 10 te beantwoorden.

Niobium is een metaal van groot technologisch belang en de belangrijkste wereldreserves bevinden zich in de
Brazilië, in de vorm van pyrochloorerts, bestaande uit Nb₂O₅. In een van de processen van zijn extractieve metallurgie wordt aluminothermie gebruikt in aanwezigheid van Fe-oxide₂O₃, wat resulteert in een legering van niobium en ijzer en aluminiumoxide als bijproduct. De reactie van dit proces wordt weergegeven in de vergelijking:

In de natuur komt niobium voor in de vorm van de stabiele isotoop niobium-93, maar er zijn verschillende onstabiele synthetische isotopen bekend, die vervallen door emissie van straling. Een daarvan is niobium-95 dat vervalt tot het element molybdeen-95.
_{(Systems.dnpm.gov.br; Technologie Metaal. Mater. Mijnwerker, São Paulo, v. 6, nee. 4, blz. 185-191, april-jun. 2010 en G. Audi et al./Kernfysica A 729 (2003) 3-128. Aangepast)}

8. (FGV/2019) In de aluminothermiereactie om de legering van niobium en ijzer te verkrijgen, rekening houdend met de stoichiometrie gepresenteerd in de gebalanceerde vergelijking, is het totale aantal elektronen dat bij het proces betrokken is

een) 6.
b) 12.
c) 18.
d) 24.
e) 36.

Zie antwoord

Correct alternatief: e) 36.

De redoxreactie vindt plaats met het verlies en de winst van elektronen.

Wanneer een element vermindert, krijgt het elektronen en wanneer een element wordt geoxideerd, verliest het elektronen.

Wanneer een element reduceert, is het een oxidatiemiddel, terwijl wanneer een element oxideert het een reductiemiddel is.

Op deze manier is het aantal elektronen dat door het ene element verloren is gegaan en aan een ander is afgestaan, gelijk.

Element	NOX	Reactie	elektronen
Niobium	+5 3Nb2O5	0 6Nb	Vermindering	3.2.5 = 30 en^- winsten
Ijzer	+3 Geloof2O3	0 2Fe	Vermindering	2.3 = 6 en^- winsten
Aluminium	0 12Al	+3 6Al2O3	Oxidatie	6.2.3 = 36 en^- verloren

De aluminiumlading op het aluminiumoxideproduct is 3+, dat wil zeggen dat elk aluminium 3 elektronen heeft verloren.

Maar in de producten hebben we 12 aluminiumatomen, waardoor het totale aantal elektronen dat bij het proces betrokken is:

12. 3 = 36 elektronen.

9. (FGV/2019) In een aluminothermische bewerking voor de productie van niobium en ijzerlegeringen met stoichiometrische hoeveelheden Nb₂O₅ en Fe₂O₃ en het gebruik van overtollig metallisch aluminium, werd 6,12 ton Al gevormd.₂O₃. De som van de hoeveelheden, in mol, niobium en ijzer die bij deze bewerking worden verkregen, is

a) 6 × 10⁴
b) 6 × 10⁶
c) 8 × 10³
d) 8 × 10⁴
e) 8 × 10⁶

Zie antwoord

Correct alternatief: d) 8 × 10⁴.

1e stap: bereken de molaire massa van Al₂O₃

2e stap: bereken het aantal mol Al₂O₃

3e stap: voer de stoichiometrische relaties uit.

In de chemische vergelijking zien we dat er de relatie is: 6 mol niobium, 6 mol aluminium en 2 mol ijzer.

Door de verhouding van het aantal gevormde mollen, hebben we:

En de som van de hoeveelheden niobium en ijzer, in mol, is:

10. (FGV/2019) De figuur toont de stralingsvervalcurve van een monster van niobium-95, dat vervalt tot molybdeen-95.

In het niobium-95 radio-isotoopvervalproces zijn de tijd die nodig is voor de activiteit van dit monster om te vervallen tot 25 MBq en de naam van de uitgezonden soort

a) 140 dagen en neutronen.
b) 140 dagen en protonen.
c) 120 dagen en protonen.
d) 120 dagen en deeltjes ß^–.
e) 140 dagen en deeltjes ß^–.

Zie antwoord

Correct alternatief: e) 140 dagen en deeltjes ß^–.

De halfwaardetijd is de tijd die een radioactief monster nodig heeft om zijn activiteit te halveren.

In de grafiek zien we dat de radioactieve activiteit begint bij 400 MBq, dus de halfwaardetijd is de tijd die nodig was om de activiteit te laten vervallen tot 200 MBq, wat de helft is van de oorspronkelijke.

We analyseren in de grafiek dat deze tijd 35 dagen was.

Om de activiteit weer te halveren, gingen er nog eens 35 dagen voorbij en ging de activiteit van 200 MBq naar 100 MBq toen er nog eens 35 dagen verstreken, dat wil zeggen van 400 naar 100 MBq 70 dagen verstreken.

Om het monster tot 25 MBq te laten vervallen, waren 4 halfwaardetijden vereist.

Wat overeenkomt met:

4 x 35 dagen = 140 dagen

Bij radioactief verval kunnen emissies alfa, bèta of gamma zijn.

Gammastraling is een elektromagnetische golf.

Alfa-emissie heeft een positieve lading en vermindert 4 eenheden in massa en 2 eenheden in het atoomnummer van het vervallen element, waardoor het in een ander element verandert.

Bèta-emissie is een snel elektron dat het atoomnummer van het vervallen element met één eenheid verhoogt, waardoor het in een ander element verandert.

Niobium-95 en molybdeen-95 hebben dezelfde massa, dus er is een bèta-emissie opgetreden omdat: