元素CB是什麽
“烈火金剛”鈮
劉繼順
2007-10-10
鈮(Nb,Niobium)，曾被稱為鈳(columbium)，在元素周期表上排行41，屬VB族，原子序數41，原子量92.9064，體心立方晶體。鈮的氧化態為－1、＋ 2、＋3、＋4和＋5，其中以＋5價化合物最穩定。天然穩定同位素只有鈮90。
1801年，英國化學家C.Hatchett，從當時陳列在大英博物館的壹塊黑色礦石(鈮鐵礦)中，分離出壹種新元素的氧化物。1801年11月26日，他在英國皇家學會上，宣讀了“北美壹礦物分析含有的壹種至今未知的金屬”的論文，稱這個金屬為Columbium(鈳)，這個礦石稱為Columbite(鈳礦)，Columbia壹詞的來源是為了紀念十五世紀末西班牙航海家哥倫布。事實上，Hatchett發現的是鈳鉭的混合物。只不過鈳占較大的比例。由於鈳和鉭在性質上非常相似，不少研究者認為兩者是同壹元素。
1844年，德國化學家H.Rose，從Bodenmais產的壹種鈮鉭礦石進行了透切的研究，分離出了兩種性質相似元素的化合物，宣稱他發現了壹種“新”元素，因其性質和鉭（tantalum）相似，在自然界和鉭***生。由於鉭是按希臘神話人物宙斯之子Tantalus命名的，於是就按Tantalus之女Niobe的名字,給新元素定名 niobium。
1866年，C.W.Bloomstrand用H2還原鈮的氯化物制得不純的鈮。也是在1866年，瑞士化學家J.C.G.Marinac對含鈳(鈮)和鉭的礦石及這兩種新金屬的性質進行了研究，也證實它們確是兩種不同的元素，較輕的是鈳(鈮)，較重的是鉭，1950年，IUPAC(國際純粹與應用化學聯合會)，采用鈮(Niobium)為正式元素名稱Nb，但在美國工業界至今仍采用鈳(Cb)作為通用名稱，1907年，W.von Bolton用Na還原金屬氟化物(K3NbOF3.2H2O) 分別制得了純鈮、鉭。1955年，鈮開始工業規模生產，到1980年鈮年產量達14，000噸(80%產自巴西)。
鈮是灰白色金屬，熔點2468℃，沸點4742℃，密度8.57克／厘米3 。室溫下鈮在空氣中穩定，在氧氣中紅熱時也不被完全氧化，高溫下與硫、氮、碳直接化合，能與鈦、鋯、鉿、鎢形成合金。不與無機酸或堿作用，也不溶於王水，但可溶於氫氟酸。
鈮的化學性質非常穩定，常溫下表面形成致密氧化膜，阻止進壹步氧化，鈮可逆吸收H2，是儲氫材料，常溫下1kg Nb可吸收104kg H2，溫度升至1000℃，1kgNb只能吸收4升的H2，此時Nb會很脆，置於600℃真空環境中，H2會重新釋放，Nb又成為堅韌金屬。在冶金工業上，Nb可制成耐高溫高強度的特種合金；在電子管制造業，利用Nb吸氣特性，用作永久除氣劑；在原子能工業中，利用Nb熱中子捕獲截面小，用作熱中子芯的合金材料；在快中子核反應堆上，Nb用作燃料元件的包殼；在化纖工業，利用鈮優異的延展性來制造化學纖維的拉絲膜。
鈮最主要的特點是耐熱。熔點高達攝氏2468度，不要說壹般的火燒不化它，就是煉鋼爐裏烈焰翻騰的火海也奈何不了它。在壹些高溫高熱的郡門裏，特別是制造壹千六百度以上的真空加熱爐，非鈮莫屬。用鈮作合金元素添加到鋼裏，能使鋼的高溫強度增加，加工性能改善。鈮與鎢、鉬、釩、鎳、鈷等壹系列金屬合作，得到的“熱強合金”，可以用作超音速噴氣式飛機和火箭、導彈等的結構材料。目前研制新型的高溫結構材料時，已開始把註意力轉向鈮，許多高溫、高強度合金都有鈮參加。鈮的碳化物更有能耐，這個特點與鎢、鉬也毫無二致。用鈮的碳化物作基體制成的硬質合金，有很高的強度和抗壓、耐磨、耐蝕本領。
鈮不僅能在極高溫度的環境裏頑強地工作，而且還能在超低溫的條件下出色地為我們服務。在-263.9℃(9.22K)的超低溫時，Nb出現超導電現象，鈮在具超導性質元素中，臨界溫度最高的壹種。而用鈮制造的合金，臨界溫度高達絕對溫度十八點五到二十壹度，是目前最重要的超導材料。用壹條長達二十公裏的鈮錫帶，纏繞在直徑為壹點五米的輪緣上，繞組能夠產生強烈而穩定的磁場，足以舉起壹百二十二公斤的重物，並使它懸浮在磁場空間裏。如果把這種磁場用到熱核聚變反應中，把強大的熱核聚變反應控制起來，那就有可能給我們提供大量的幾乎是無窮無盡的廉價電力。不久前，人們曾用鈮鈦超導材料制成了壹臺直流發電機。它體積小，重量輕，成本低，與同樣大小的普通發電機相比，它發的電量要大壹百倍。
鈮的最主要用途是以鈮鐵形式用於鋼鐵工業，消費量占世界鈮消費量的85％以上，多用於碳素鋼和高強度低合金鋼。鈮在高溫合金中的消費量占總消費量的10％左右。氧化鈮可作高折射率的光學玻璃的添加劑。鈮酸鋰是壹種優良的壓電晶體，用於彩色電視濾波器和雷達延遲線等。鈮酸鍶鋇單晶可制造激光通信裝置的調制器。碳化鈮可制造超硬工具和模具。二硒化鈮粉可作電動機械和儀表裝置的自潤滑填充劑。
1981年鈮在美國各部門的消費比例為：交通運輸32％,建築工業31％,石油及天然氣16％，機械工業11％，其他10％。
因此，鈮被譽為“烈火金剛”。
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