Nioobium, nn biofiilne metall

Nioobium on perioodilisuse tabeli 41. element.

Nioobiumi eraldas 1801. aastal inglise keemik Hatchett, kes uuris Londonis Briti muuseumis rauamaaki tükki, ja esmakordselt tootis Šveitsi keemik 1864. aastal kloriidide redutseerimisel vesinikuga ja 1951. aastal nomenklatuurikomitee. Rahvusvahelise Puhta ja Rakenduskeemia Assotsiatsiooni (IUPAC) esindaja otsustas elemendi nimetuse ühendada nioobiumiga.

Algselt kasutati nioobiumit hõõglampide hõõgniitide valmistamiseks, kuid peagi asendati see volframiga, millel oli kõrgem sulamistemperatuur ja mis sobis paremini hõõglampide valmistamiseks. 1920-il avastati, et nioobium võib suurendada terase tugevust, mis tõi kaasa tõuke selle kasutamiseks terases ja tegelikult lisati vaid 0.03-0.05% nioobiumi muutmine teraseks suurendas terase voolavuspiiri 30% või rohkem. või enama. Nioobiumi lisamine ei muuda raua struktuuri, vaid pigem ühineb terases sisalduva süsiniku, lämmastiku ja väävliga, muutes terase mikrostruktuuri. Lisaks sellele parandab nioobium ka terase sitkust, vastupidavust kõrgel temperatuuril oksüdatsioonile, korrosioonikindlust ja alandab terase rabedat üleminekutemperatuuri, mille tulemuseks on head keevitatavuse ja vormimisomadused.

Bell Labsi teadlased on avastanud, et nioobium-tina sulamid suudavad siiski säilitada ülijuhtivaid omadusi tugevas elektri- ja magnetvälja keskkonnas ning nioobium on üks kõrgemaid kriitilisi temperatuure, mistõttu on nioobiumsulamid praegu kõige olulisemad ülijuhtivad materjalid.

Keegi konstrueeris kiire levitatsioonirongi, selle rattaosadele paigaldati ülijuhtivad magnetid, on valmistatud nioobiumi sisaldavatest sulamitest, mis suudavad tekitada tugeva ja stabiilse magnetvälja, nii et kogu rong leviteeris rajal umbes 10 sentimeetri kõrgusel. , ei tekita enam hõõrdumist rongi ja rööbastee vahel ning nõuab seega väga vähe võimsust, võib rongil lubada saavutada kiirust üle 500 kilomeetri tunnis. Niobiumist ja titaanist ülijuhtivaid materjale on kasutatud ka alalisvoolugeneraatori valmistamiseks, mis on väike, kerge, odav ja toodab 100 korda rohkem võimsust kui sama suur generaator.

Nioobium on olulisel kohal ka kirurgilises meditsiinis, on suurepärase korrosioonikindlusega, ei interakteeru erinevate vedelikega inimkehas, kuid ei kahjusta üldse bioloogilisi kudesid, on kohandatav mis tahes steriliseerimismeetoditega, saab kombineerida orgaaniliste kudedega. püsib inimkehas pikka aega ja kahjutult. Nii kasutati koljukahjustuste hüvitamiseks nioobiumlehti, närvide ja kõõluste õmblemiseks nioobiumtraati, katkiste luude ja liigeste asendamiseks nioobiumiribasid ning kompenseerimiseks nioobiumlõnga või nioobiumtraadist valmistatud nioobiumvõrku. lihaste jaoks, nagu oleksid need päris luudele kasvanud. Seetõttu tuntakse nioobiumi ka kui "biofiilset metalli".

Nioobiumil on 5 elektronist koosnev välimine valentselektronikiht, seega on see rikas redoksomaduste poolest. Selle valents võib olla vahemikus -1 kuni +5 ja kui valentselektronide kiht on täielikult eemaldatud, paljastab see väga hapnikusõbraliku krüptoniidisüdamiku, mida saab kasutada halogeniidi muundurina, oksüdeerijana ja isegi aktiveerida. süsinik-vesinik sidemed. Hiljutine uuring näitas, et viietavalentse nioobiumi tugevaid oksüdeerivaid omadusi saab kasutada mürgiste gaaside puhastamiseks ja et isegi kardetud sinepigaasi saab nioobiumsaponiitsavi abil kergesti mittetoksiliseks muuta.

2003. aastal leidsid austerlased ka kauni nioobiumiga seotud keemiakunsti, nioobiumi metallpind galvaniseerimise kaudu nioobiumoksiidkile võib olla murdumisvõimeline, läikiv pind, erineva paksusega kile võib toota ka erinevaid värve, nii et valmistati erinevaid värve. mis suurendab nende müntide kogumisväärtust.