在元素周期表這個大家族中,鈮(Nb)雖然不像鐵、銅那樣廣為人知,但其憑借獨特的物理化學性質(zhì),在現(xiàn)代工業(yè)、科研領域中扮演著不可或缺的角色,被譽為 “工業(yè)維生素”。?
一、發(fā)現(xiàn)歷程:從誤解到正名?
1801 年,英國化學家查爾斯?哈切特在分析一種來自美國的礦石(當時被稱為 “哥倫比亞礦”)時,發(fā)現(xiàn)了一種新元素。他將這種元素命名為 “鈳”(Columbium),以紀念礦石的來源地。然而,1809 年,英國化學家威廉?海德?沃拉斯頓錯誤地認為 “鈳” 和鉭是同一種元素,導致 “鈳” 的發(fā)現(xiàn)被忽視。?
直到 1844 年,德國化學家海因里希?羅澤重新研究了含鉭的礦石,成功分離出一種新元素,并將其命名為 “鈮”,名字源于希臘神話中坦塔羅斯的女兒尼俄伯(Niobe),以此呼應鉭(Tantalum)的命名(鉭的名字源自坦塔羅斯)。?
后來,關于該元素名稱的爭議持續(xù)多年,直到 1950 年,國際純粹與應用化學聯(lián)合會(IUPAC)正式確定其名稱為 “Niobium”,但在美國,“Columbium” 的名稱仍在一定范圍內(nèi)使用。?
二、獨特的物理化學性質(zhì)?
鈮是一種銀灰色的金屬,原子序數(shù)為 41,屬于過渡金屬元素。它具有出色的物理和化學性質(zhì):?
物理性質(zhì):鈮的密度為 8.57g/cm3,熔點高達 2468℃,沸點約為 4742℃,使其在高溫環(huán)境下依然能保持穩(wěn)定的結構。同時,鈮具有良好的延展性,可以被拉成細絲或軋成薄片。此外,鈮還展現(xiàn)出獨特的超導特性,在極低溫度下(如鈮錫合金在約 18K 的溫度下),電阻會完全消失,能夠無損耗地傳輸電流。?
化學性質(zhì):常溫下,鈮表面會形成一層致密的氧化膜,這層氧化膜賦予它優(yōu)異的抗腐蝕性能,能夠抵御多種強酸、強堿的侵蝕,即使在王水中也難以被腐蝕。但在高溫條件下,鈮會與氧、氮、碳等元素發(fā)生反應,形成相應的化合物,這些化合物在材料科學領域有著重要應用。