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Niob

Chemie und Physik des chemischen Elements Niob.



Niob

Niob - auch: Niobium; chemisches Zeichen Nb, Ordnungszahl 41 - ist ein silberweißes, duktiles, in kubisch raumzentriertem Gitter kristallisierendes, gut schmiedbares, pressbares und ziehbares, sehr beständiges, chemisches Element aus der Gruppe der Übergangsmetalle (Gruppe 5, Vanadiumgruppe).

 

Übersicht: Allgemeine Daten zum Niob

Bezeichnung:Niob Symbol:Nb Ordnungszahl:41 Atommasse:92,90637(1) u Periodensystem-Stellung:5. Periode, 5. Gruppe, d-Block, Übergangselemente. Gruppen-Zugehörigkeit:Vanadium-Gruppe. Entdeckung:1844 - Heinrich Rose. Bedeutung des Namens:Niobe, Tochter des Tantalos. Historische Bezeichnungen:Columbium (Cb) Englischer Name:Niobium CAS-Nummer:7440-03-1 InChI-Key:GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N

 

Das Niob-Atom

Das Nb-Atom - und damit das chemische Element Niob - besitzt 41 positiv geladene Protonen im Atomkern und - im ungeladenen Nb-Atom - die gleiche Anzahl an Elektronen in der Atomhülle.

Für Unterschiede bei den Atomkernen sorgen die Kernbausteine der Neutronen. Diese Atomsorten werden unter dem Begriff Niob-Isotope zusammengefasst (Isotopen-Daten: siehe dort).

Die irdischen Niob-Vorkommen bestehen aus nur einem Nb-Nuklid, das damit zu den mononukliden Elementen zählt.. Die relative Atommasse des Niobs wird mit 92,90637(1) u angegeben.

 

Elektronenkonfiguration

SymbolOZKurzform1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f5s5p5d5f
Nb41[Kr] 4d4 5s1 22626102641

 

Ionisierungsenergien

Die folgende Tabelle listet die Bindungsenergien bzw. die Ionisierungsenergien IE des Niobs auf, also die erforderliche Energie in Elektronenvolt (eV), um ein bestimmtes Elektron von einem Nb-Atom zu trennen.

1. IE: 6,75885 eV2. IE: 14,0 eV3. IE: 25,04 eV4. IE: 38,3 eV5. IE: 50,55 eV6. IE: 102,057 eV
7. IE: 125 eV8. IE: eV9. IE: eV10. IE: eV11. IE: eV12. IE: eV

 

Elektronenbindungsenergie

Die nachfolgende Tabelle listet die Elektronenbindungsenergien der einzelnen Niob-Elektronen in den jeweiligen Orbitalen auf. Die Werte sind in Elektronenvolt (eV) angegeben.

KLILIILIII
1s2s2p1/22p3/2
18986269824652371

 

MIMIIMIIIMIVMV
3s3p1/23p3/23d3/23d5/2
466,6376,1360,6205202,3

 

NINIINIIINIVNVNVINVII
4s4p1/24p3/24d3/24d5/24f5/24f7/2
56,432,630,8

 

Weitere Daten

Atomradius:198 pm (berechnet)
145 pm (empirisch, nach Slater)
Kovalente Radien:164(6) pm (nach Cordero et al.)
147 pm (in Einfach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
125 pm (in Zweifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
116 pm (in Dreifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
Van-der-Waals-Radius:200 pm Molvolumen:10,83 cm3 mol-1 Fluoreszenz-Ausbeute:ωK: 0,751; ωL1: 0,0094; ωL2: 0,031; ωL3: 0,034 Coster-Kronig-Übergänge:F12: 0,10; F13: 0,57; F23: 0,106

 

Spektrallinien des Niobs

Die nachfolgende Abbildung zeigt ein Emissionsspektrum des Niobs mit den charakteristischen Spektrallinien im sichtbaren Wellenlängenbereich zwischen 400 und 700 nm:

Niob-Spektrallinien

 

 

Chemie des Niobs

Das Übergangsmetall tritt in seinen Standard-Verbindungen - obwohl alle Oxidationsstufen von -1 bis +5 bekannt sind - überwiegend in der Stufe +5 auf. Bezeichnenderweise sind die kleineren Oxidationsstufen in Verbindungen anzutreffen, in denen Nb-Nb-Bindungen auftreten.

Biologische Funktionen sind vom Niob nicht bekannt.

 

Chemische Daten

Elektronegativität:1,60 nach Pauling
1,41 nach Allen
2,9740 eV nach Gosh-Gupta
4,0 eV nach Pearson
Elektronaffinität:0,917 40(7) eV bzw. 88,516(7) kJ mol-1Oxidationsstufen:+5 (-3, -1, +1, +2, +3, +4)

 

Standardpotentiale

E0 (V)NoxName Ox.Ox.e-Red.Name Red.Nox
-1,099+ IIINiob(III)-KationNb3++ 3 e-Nb (s)Niob0

 

Material- und physikalische Eigenschaften des Niobs

Die nachfolgende Tabelle führt einige physikalische Daten sowie Materialeigenschaften des reinen metallischen Niobs auf.

Schmelzpunkt:2477 °C Schmelzenthalpie (molar):30 kJ mol-1 Siedepunkt:4744 °C Verdampfungsenthalpie:696,6 kJ mol-1 Wärmekapazität:24,60 J mol-1 K-1 (molar)
0,265 J g-1 K-1 (spezifisch)
Debye-Temperatur:276 K Thermische Leitfähigkeit:53,7 W m-1 K-1 Wärmeausdehnung:7,3 μm m-1 K-1 bei 25 °C Elektrische Leitfähigkeit:6,58 × 106 A V-1 m-1 Elektrischer Widerstand:152 nΩ m bei 0 °C Dichte:8,57 g cm-3 Elastizitätsmodul:104,9 GPa (Young Modulus) Kompressionsmodul (isotherm):170,2 GPa 300 K Kompressibilität (isotherm):0,00587 GPa-1 300 K Poisson-Zahl:0,40 (Querdehnzahl, dimensionslos) Kristallstruktur:kubisch-raumzentriert - bcc Härte:nach Mohs: 6,0
nach Vickers: 1,32 GPa
nach Brinell: 0,736 GPa
nach Brinell (neu): 0,735 GPa (geglüht)
Magnetismus:paramagnetisch Magnetische Suszeptibilität:2,3 × 10-4 cm3 mol-1 Schallgeschwindigkeit:3480 m s-1 bei 20 °C

 

 

Externe Informationsangebote

Es folgen einige externe Informationsangebote zum Niob, für dessen Inhalte die jeweiligen Seitenbetreiber verantwortlich sind.



Gruppenelemente - Informationen

Übergangsmetalle
Vorlesungsskript: Chemie der Übergangselemente, Koordinationschemie, Stoffchemie - Format: PDF

Übergangsmetalle
Übergangsmetalle Gruppen 3-12; Innere Übergangsmetalle. Universität Marburg - Format: PDF

Vanadium-Gruppe
Vorlesungsmaterialien: Chemie der Metalle. Universität Freiburg



Verbindungsklassen

Niob(V)-N-Organoimide
Phosphorylid-Chemie an Niob(V)- und Tantal(V)-N-Organoimiden. Dissertation, 2003. Universität Würzburg



Einzelne Verbindungen

Niob und Niobverbindungen
Datenbank-Suchformular: Eigenschaften, Sicherheitsdaten und Produktdaten von Vanadium und Vanadiumverbindungen



Synthese, Herstellung, Produktion

Übergangsmetalle
Skript: Gewinnung und Reinigung der Übergangsmetalle - Format: PDF

Übergangsmetalle
Gewinnung und Reinigung. FH Münster - Format: PDF



Mineralogie

Niobhaltige Minerale
Informationen zum Niob und den Niobmineralien. Mineralienatlas

 


Kategorie: Chemische Elemente

Aktualisiert am 12.02.2019.



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