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Physikalisch-chemische Eigenschaften |
| Reines
Niob ist ein hellgrau glänzendes und relativ weiches Schwermetall,
das sich gut walzen und schmieden lässt. Durch geringe Verunreinigungen
an Kohlenstoff erhöht sich die Härte
und die Sprödigkeit erheblich. Dann kann es nur noch bei Rotglut verarbeitet
werden. Die Schmelz- und Siedetemperaturen des Niobs sind sehr hoch. Bei
sehr tiefen Temperaturen zeigt das Metall Supraleitfähigkeit.
Niob ist ein relativ unedles Element und ähnelt in seinen chemischen Eigenschaften dem Tantal. Trotzdem ist es an der Luft sehr beständig, da sich eine schützende Oxidschicht bildet, die das Metall vor weiterer Korrosion schützt. Niobpulver kann sich von selbst entzünden. Oberhalb von 300°C oxidiert Niob zu Nioboxid. Mit reinem Sauerstoff reagiert Niobpulver bei Rotglut heftig zu Niob(V)-oxid: 4 Nb + 5 O2 
2 Nb2O5 DHR
= -3802 kJ/mol
Das kompakte Metall wird bei Zimmertemperatur von den meisten Säuren nicht angegriffen. Oberhalb von 200°C vermögen jedoch alle Säuren das Metall zu zersetzen. Bei höheren Temperaturen reagiert es auch mit den meisten Nichtmetallen wie Stickstoff oder Kohlenstoff, mit Wasserstoff und mit Chlor: 2 Nb + 5 Cl2
2 NbCl5 DHR
= - 1596 kJ/mol |
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Toxikologie |
| Das elementare Niob und auch das Niob(V)-oxid haben wohl nur ein geringes toxisches Potential. Das Freisetzen und Einatmen von Stäuben ist aber auf jeden Fall zu vermeiden. |
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Vorkommen |
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Das
Metall steht in der Elementhäufigkeit mit
einem Anteil von 0,0019% an 34. Stelle direkt vor Blei.
Elementar kommt es in der Natur nicht vor. Das bedeutendste Niobmineral
ist der Columbit, ein Mischmineral, in dem vor allem Eisen-, Niob- und
Tantalverbindungen vorkommen. Die wichtigsten Vorkommen liegen in Kanada,
den GUS-Staaten, Kongo, Nigeria, Uganda, Thailand, Malaysia und Australien.
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Geschichte |
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Der
englische Chemiker Charles Hatchett (1765-1847) entdeckte im Jahre 1801
in London in dem Mineral Columbit ein bisher unbekanntes Oxid, das er als
neues Element ansah. Er benannte es zunächst Columbium. 33 Jahre später
wies Heinrich Rose (1795-1864) nach, dass das Oxid zwei verschiedene Elemente
enthielt. Das eine war das bereits von Gustaf Ekeberg entdeckte Tantal,
das andere benannte Rose nach Niobe, einer Tochter des griechischen Sagenkönigs
Tantalos. Im Jahre 1864 gelang Christian Wilhelm Blomstrand erstmals die
Herstellung von elementarem Niob durch eine Reduktion von Niob(V)-chlorid
mit Wasserstoff.
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Herstellung |
| Der
Columbit wird zunächst in Säuren oder Laugen aufgeschlossen.
Nach der Zugabe von Wasser erhält man die unlöslichen Niob- und
Tantaloxide. Nach dem Lösen der Oxide in Flusssäure gibt man
Kaliumfluorid hinzu. Dabei entstehen die entsprechenden Fluoride K2TaF7
und K2NbOF5. Das Tantalfluorid ist schlechter löslich
als das Niobfluorid und kann daher abgetrennt werden. Nach einer erneuten
Überführung des Niobfluorids in Nioboxid wird letzteres mit Kohle
bei ca. 2000°C reduziert, wobei Niob-Carbid (NbC) als Zwischenprodukt
gebildet wird:
Nb2O5 + 7 C 2 NbC
+ 5 CO
5 NbC + Nb2O5
7 Nb + 5 CO
Hochreines Niob erhält man durch Elektronenstrahlschmelzen. |
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Verwendung |
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Niob
dient vor allem als Ferroniob (Eisenlegierung mit 63-67% Niob, 28-33,5%
Eisen und Zusätzen von Tantal, Aluminium
und Silicium) als Legierungsbestandteil für
rostfreie Stähle im Automobilbau, für Brücken, Hochspannungsmasten
und Rohre. Hochtemperaturlegierungen auf der Basis von Niob, Eisen
und Cobalt und Zusätzen anderer Metalle
eignen sich für Gasturbinen und Triebwerke im Flugzeug- und Raketenbau.
Niob-Zirkonium-Legierungen dienen zur Umhüllung
von Kernbrennstäben, Legierungen mit Niob und Wolfram
zur Herstellung von Thermometern im Hochtemperaturbereich. Niob-Titan-Legierungen
werden für die Herstellung von Dauermagneten oder von großen
Magneten in Teilchenbeschleunigern verwendet. Bei Schmuck und Münzen
lassen sich durch das Auftragen dünner Oxidschichten mit Hilfe einer
Anodisierung fast alle Farben des Regenbogens erzeugen.
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| Copyright: Thomas Seilnacht |
Gefahr
