Niob

Isotop	NH	t_1/2	ZM	ZE M eV	ZP
⁹¹Nb	{syn.}	680 y	ε	1,253	⁹¹Zr
⁹²Nb	{syn.}	3,47 · 10⁷ y	β^- ε	0,356 2,006	⁹²Mo ⁹²Zr
⁹³Nb	100 %	Nb ist stabil mit 52 Neutronen
Meta	{syn.}	16,13 y	IT	0,031
⁹⁴Nb	{syn.}	20300 y	β^-	2,045	⁹⁴Mo

NMR-Eigenschaften

	⁹³Nb
Kernspin	9/2
gamma / rad/T	6,539 · 10⁷
Empfindlichkeit	0,482
Larmorfrequenz bei B = "4",7 T	48,9 M Hz

SI-Einheiten und Standardbedingungen werden benutzt,
sofern nicht anders angegeben.

Das selten vorkommende Schwermetall hat eine graue Farbe und ist gut schmiedbar. Niob kann aus dem Mineral Niobit gewonnen werden. Seine Hauptverwendung findet es in der Metallurgie zur Herstellung von Spezialstählen und zur Verbesserung der Schweißbarkeit.

Der Entdeckung des Elementes in dem Mineral Columbit, heute Niobit genannt, verdankt es seinen Namen.

Bemerkenswerte Eigenschaften

Niob ist ein grau glänzendes, duktiles Schwermetall. Es überzieht sich nach längerer Lagerung an Luft mit einer bläulich schimmernden oxidischen Haut, die als Passivschicht (Schutzschicht) wirkt. Von den meisten Säuren wird es daher nicht angegriffen. Nur Flusssäure und heiße konzentrierte Schwefelsäure korrodieren metallisches Niob. In heißen Alkalien ist Niob ebenfalls unbeständig, da sie die Passivschicht auflösen. Bemerkenswert ist, dass Niob noch bei 9,2 K supraleitend ist.

Das chemische Verhalten des Niobs ist fast identisch dem des Tantals, das im Periodischen System direkt über Niob steht.

Eine Mechanische Bearbeitung von Niob muss wegen seiner Unbeständigkeit an Luft auch bei Raumtemperatur unter Schutzgasatmosphäre erfolgen. Bei Temperaturen oberhalb von 200 °C beginnt (durchgängig?) es zu oxidieren. Bekannt sind die Oxidationsstufen -3, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5. Wie beim kleineren Bruder Vanadium ist die Stufe +5 am beständigsten.

Anwendungen

Niob wird als Legierungszusatz für rostfreie Stähle, Sonderedelstähle und Nichteisenlegierungen verwendet, da sich Niob-legierte Werkstoffe durch eine erhöhte mechanische Festigkeit auszeichnen. Solcherart veredelte Stähle werden häufig im Rohrleitungungsbau (Pipeline construction) eingesetzt. Als starker Karbidbildner wird Niob auch in Schweißzusatzwerkstoffen zum Abbinden von Kohlenstoff zulegiert.

Andere Anwendungen:

Eine niedriger Einfangquerschnitt für thermische Neutronen führt zu Anwendungen in der Nukleartechnik.
Herstellung niobstabilisierter Schweißelektroden als Schweißzusatz für Edelstähle, Sonderedelstähle und Nickelbasislegierungen.
Wegen seiner bläulichen Farbe wird es für Körperschmuck und zur Herstellung von Schmuckwaren genutzt.
Nennenswerte Mengen werden als Ferroniob und Nickelniob in der metallurgischen Industrie zur Herstellung von Superlegierungen (Nickel-, Cobalt- und Eisenbasislegierungen) eingesetzt. Hieraus werden statische Teile für stationäre und fliegende Gasturbinen, Raketenteilen und hitzebeständige Komponenten für den Ofenbau hergestellt.
Niob wurde als Ersatz des teureren Tantals in der Kondensator-Herstellung erprobt. (Text Nb als Dielektrikum nachtragen)

Unterhalb von 9,3 K ist Niob supraleitend. Es gehört neben Vanadium und Technetium zu den 3 Elementen der Type II Supraleiter. Darunter sind Metalle zu verstehen, die auch in starken Magnetfeldern ihre Supraleitfähigkeit nicht verlieren. Zur Erzeugung extrem starker Magnetfelder werden supraleitende Magnete mit Drähten aus Niob-Zinn und Niob-Titan eingesetzt.

Geschichte

Niob (Griechische Mythologie : Niobe?, Tochter des Tantalus) wurde 1801 durch Charles Hatchett entdeckt. Hatchett fand Niob in Columbiterz, das um 1700 von John Winthrop, dem ersten Gouverneur von Connecticut nach England verschickt wurde. Er gab dem Element die Bezeichnung Columbite. Bis Mitte des 19. Jahrhunderts war ungeklärt, das es sich bei Niob und dem 1802 entdeckten Tantal um unterschiedliche Elemente handelt. Erst 1844 zeigte der Berliner Professor Heinrich Rose, das Niob- und Tantalsäuren unterschiedliche Stoffe sind.

Nicht wissend von den Arbeiten Hatchetts gab Rose dem entdeckten Element den Namen Niob. 1864 gelang Christian Blomstrand die Herstellung von metallischem Niob durch Reduktion von Niobchlorid mit Wasserstoff in der Hitze. 1866 bestätigte Charles Marignac Tantal als eigenständiges Element.

Erst nach 100 Jahren kontroverser Auseinandersetzungen legte die International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) 1950 Niob als offizielle Bezeichnung des 41. Elementes des PSE fest. Während sich dieser Sprachgebrauch im offiziellen Bereich weitgehend durchgesetzt hat, wird im angelsächsischen Sprachbereich von vielen Metallurgen, Werkstoffanbietern und im privaten Bereich immer noch die Bezeichnung Columbium und das Kurzzeichen Cb verwandt.

Vorkommen

Als freies Element ist Niob unbekannt, es kommt nur in gebundener Form vor, zum Beispiel als:

Niobit (Fe, Mn)(Nb, Ta)₂)O₆])
Niobit-Tantalit [(Fe, Mn)(Ta, Nb)₂)O₆]
Pyrochlor (NaCaNb₂O₆F), and
Euxenit [(Y, Ca, Ce, U, Th)(Nb, Ta, Ti)₂O₆].

Niob und Tantal kommen fast immer verschwistert vor. Bekannte Niobvorkommen enthalten carbonatites? (Kohlenstoff-Silikat-Gestein) und Pyrochlor. Brasilien und Kanada sind die Hauptproduzenten von niobhaltigen Mineralkonzentraten. Große Erzlager befinden sich auch in Nigeria, in der Demokratischen Republik Kongo und in Russland.

Vorsichtsmaßnahmen

Niobhaltige Verbindungen sind schwer wahrzunehmen. Das Element gilt zwar als nicht toxisch, jedoch irritiert metallischer Niobstaub Augen und Haut. Niobstaub ist zudem leicht entzündlich.

Eine physiologische Funktion ist unbekannt.

Weblinks