niob

Niob er et lysegrått metall som i ren tilstand er mykt og duktilt og lett kan valses og smis. Metallet er meget korrosjonsbestandig i surt vann fordi det dannes en tynn, beskyttende oksidfilm på overflaten.

Faktaboks

Uttale
niˈob
Etymologi
etter Niobe, kvinneskikkelse i greske sagn
Også kjent som

niobium (engelsk)

Niob er et grunnstoff som tilhører gruppe fem i periodesystemet sammen med vanadium og tantal.

Kjemiske egenskaper

Niob løses selv ikke i kongevann, men det løser seg raskt i flussyre og sterke basiske løsninger.

Niob danner en passiverende oksidfilm i luft ved vanlige temperaturer; ved 300–400 °C begynner imidlertid oksidasjonshastigheten å øke betraktelig, og ved høye temperaturer er oksidasjonen svært rask. En del av oksygenet som reagerer løser seg i metallet. Dette gjør metallet meget sprøtt og lite anvendelig som konstruksjonsmateriale. På grunn av metallets høye smeltepunkt håpet man lenge på at det kunne tjene som høytemperaturmateriale. Til tross for betydelig forskning har man ikke lykkes i å utvikle niob-baserte legeringer med god korrosjonsbestandighet ved høye temperaturer i oksygenholdige atmosfærer.

Forekomst

Mineralet columbitt var lenge det viktigste for fremstilling av niob. Det er et mineraloksid som inneholder jern, mangan, niob og tantal: (Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6. Når niobinnholdet dominerer i forhold til tantal, kalles mineralet columbitt, når tantalinnholdet dominerer kalles det tantalitt. Niobrike columbitter forekommer særlig i Nigeria og Kongo, tantalitt i Brasil og Australia. Senere har pyroklor, NaCaNb2O6F, overtatt som det viktigste niobråstoffet og er nå utgangspunkt for mer enn 90 % av niobmarkedet. Et annet niobholdig mineral er euxenitt, (Y,Ca,Ce,U,Th)(Nb,Ta,Ti)2O6.

Etter andre verdenskrig hadde også Norge en ikke ubetydelig produksjon av niobkonsentrat i Søve gruver nær Ulefoss i Telemark. Driften var basert på bergarten søvitt, som inneholder columbitt og pyroklormineralet koppitt. På sitt høyeste (1962–1963) kom produksjonen opp i 300–350 tonn niobkonsentrat. Dette utgjorde cirka 8 % av den vestlige verdens produksjon. Gruvedriften ble innstilt i 1965 på grunn av manglende lønnsomhet. Reservene i Søve er anslått til mellom én og to millioner tonn malm med 0,3 % nioboksid.

Fremstilling

Niob og tantal skilles fra finpulveriserte malmkonsentrater ved utluting med flussyre, som løser oksidene til niob og tantal under dannelse av fluorokomplekser. Disse ekstraheres fra vandige løsninger med metylisobutylketon. Niobkompleksene opptas fortrinnsvis fra løsninger med høy surhet og tantalkompleksene fra løsninger med lav surhet. Niob- og tantaloksidene felles ut fra ketonløsningene ved tilsetning av vann.

Niobmetall fremstilles for det meste ved å reagere en støkiometrisk blanding av niobpentoksid, Nb2O5, og niobkarbid, NbC, i vakuum ved høy temperatur (1600–1800 °C): Nb2O5 + 5NbC = 7Nb + 5CO. En annen metode er å redusere niobpentaklorid med natrium metall. Ved disse metodene fås metallet som fint pulver eller små korn. Dette blir smeltet til kompakt metall ved lysbue- eller elektronstrålesmelting. Metallet kan alternativt kompakteres ved sintring i vakuum.

Kjemiske egenskaper

I sine uorganiske kjemiske forbindelser kan niob opptre i oksidasjontrinn fra +II til +V. Femverdige forbindelser er de mest stabile. Stabile oksider er NbO, NbO2, Nb2O5, samt flere oksidfaser i området NbO2–Nb2O5. Ved å smelte Nb2O5 alkalihydroksider eller karbonater dannes niobater.

Bruk

Den viktigste anvendelse av niob er som legeringsgrunnstoff i lavlegerte og rustfrie stål samt høytemperaturlegeringer. I stål blir niob vanligvis tilsatt som ferroniob. Niobtilsetningene tjener som kornforfiner og øker slitasjebestandighet og varmefasthet. Niob har også lavt innfangningstverrsnitt for nøytroner og brukes som tilsetning i legeringer for kapsling av brenselselementer i kjernereaktorer.

Niobkarbid brukes i hardmetall sammen med wolfram-, titan- og molybdenkarbid. Visse intermetalliske forbindelser, for eksempel Nb3Sn og Nb3Zr, er superledere ved lav temperatur og beholder denne egenskapen selv i ekstremt høye magnetfelt. Niob blir også brukt som gettermateriale for å fjerne gassrester i vakuumrør, som bestanddel i sveiseelektroder med mer.

Historie

Grunnstoffet ble første gang fremstilt i form av oksid i 1801 av den engelske kjemikeren Charles Hatchett (1765–1847) fra et mineral fra Connecticut, USA. Han kalte det nye grunnstoffet columbium etter Columbia, et tidligere brukt navn på Amerika, og mineralet ble kalt columbitt. Året etter fant den svenske kjemikeren Anders Gustav Ekeberg (1767–1813) et nytt grunnstoff i svenske og finske mineraler. Han kalte dette for tantalum (norsk: tantal) etter den greske sagnkongen Tantalos.

Det ble lenge antatt at columbium og tantal var ett og samme grunnstoff, men i 1844 kunne den tyske kjemikeren Heinrich Rose vise at columbium og tantal var to forskjellige grunnstoffer. Han kalte columbium for niobium (norsk: niob) etter Tantalos' datter Niobe.

Niobmetall ble første gang fremstilt i 1866 av den svenske kjemikeren Christian Wilhelm Blomstrand ved å varme opp niobklorid i hydrogengass. Grunnstoffet ble i engelsktalende land kalt columbium. I 1949 bestemte imidlertid IUPAC at navnet på grunnstoffet skulle være niob. Man kan likevel fremdeles finne grunnstoffet kalt columbium i amerikansk metallurgisk litteratur.

Niob

Kjemisk symbol Nb
Atomnummer 41
Atomvekt 92,91
Smeltepunkt 2467 °C
Kokepunkt 4745 °C
Tetthet 8,57 g/cm3
Oksidasjonstall II, III, IV, V
Elektronkonfigurasjon [Kr]4d45s

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg