ویژگی های فیزیکی و شیمیایی عنصر نیوبیم

عنصر نیوبیوم، در واقع فلزی سفید مایل به خاکستری است. این فلز هادی جریان الکتریسیته می باشد. خصوصیات ویژه نیوبیم از ساختار اتمی آن ([36Kr] 4d45s2) ناشی می شود. همانطور که از آرایش الکترونی مشخص است، اوربیتال d لایه ماقبل آخر در این عنصر در حال پر شدن است. این عنصر به واسطه آرایش الکترونی که دارد، در دسته فلزات واسطه قرار می گیرد.

فلزات واسطه در حقیقت بین فلزات قلیایی خاکی (گروه دوم) و عناصر گروه بور در جدول تناوبی قرار گرفته اند. به عناصر واسطه، عناصر گروه B نیز گفته می شود. با توجه به آرایش الکترونی مشخص است که پنج الکترون در دورترین لایه الکترونی آن وجود دارد. پس در ترکیبات شیمیایی حتی به صورت کاتیون پنج بار مثبت (+Nb 5) نیز ظاهر می شود.

عنصر شماره 41 جدول تناوبی، فلزی شکل پذیر و چکش خوار است. بنابراین خاصیت مفتول شدن را نشان می دهد. این فلز در دمای اتاق اکسید نمی شود و از جلا نمی افتد. حال اگر در دمای اتاق و برای مدت زمانی در معرض هوا باشد، به رنگ آبی کمرنگ در می آید. عنصر نیوبیوم در صورتیکه گرم شود می تواند با هالوژن ها و یا اکسیژن واکنش دهند (در دمای 200 درجه در مجاورت هوا اکسید می شود).

نکته قابل توجه اینست که حتی تا 100 درجه سانتیگراد نیز، اسید نیتریک بر آن اثری ندارد. معمولا زمانیکه در معرض هوا قرار می گیرد، یک لایه اکسید بر روی آن تشکیل می شود. رنگ آن به ضخامت لایه اکسید تشکیل شده بستگی دارد. معمولا به رنگ سایه های آبی، سبز و زرد مشاهده شده است.

فلز نیوبیم در فشار جو، دارای بالاترین دمای بحرانی در عناصر ابر رسانا است. علاوه بر آن، این فلز یکی از سه عنصر ابر هادی نوع دوم می باشد. در واقع وانادیوم و تکنتیوم دو عنصر دیگر از این نوع هستند. این بدان معناست که اگر این عنصر در معرض میدان مغناطیسی قوی قرار گیرد، باز هم ابر هادی باقی خواهد ماند.

دقت داشته باشید که خواص شیمیایی عنصر نیوبیوم شباهت زیادی به خصوصیات شیمیایی عنصر تانتالیوم دارد. عنصر تانتالیوم در جدول تناوبی در زیر عنصر نیوبیم قرار گرفته است. از طرفی دیگر، قابلیت شکل پذیری در آن مشابه فلز آهن است. از طرفی دیگر، فلز نیوبیوم یکی از پنج فلز اصلی با مقاومت بسیار بالا به گرما است. چهار فلز مقاوم دیگر عبارتند از: تنگستن، مولیبدن، تانتالم و رنیوم.از دیگر ویژگی های عنصر نیوبیوم می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• حالت فیزیکی آن در دمای 25 درجه سلسیوس و فشار 1 اتمسفر به صورت جامد است.
• دمای ذوب و دمای جوش این عنصر به ترتیب 2477 و 4744 درجه سانتی گراد است.
• عنصر نیوبیم در هوا به سرعت اکسید نمی شود.
• ساختار بلوری آن به شکل مکعبی مرکز پر (bcc) است.
• این عنصر آلوتروپ ندارد.
• جرم اتمی نیوبیم برابر با 92.90638 g/mol است.
• چگالی آن نیز برابر با 8.57 g/cm3 می باشد.
• یون های نیوبیم معمولا عدد اکسایش برابر با اعداد -1، -3، 0، +1، +2، +3، +4 و +5 را دارند. در حقیقت یک اکسید اسیدی ملایم محسوب می شود. اعداد اکسایش 0 و +5 متداول تر می باشند.
• انرژی یونیزاسیون آن برابر با 652.1 kJ/mol است.