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

Symbol

Kurzform

[Kr] 4d⁴ 5s¹

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 eV	2. IE:	14,0 eV	3. IE:	25,04 eV	4. IE:	38,3 eV	5. IE:	50,55 eV	6. IE:	102,057 eV
7. IE:	125 eV	8. IE:	eV	9. IE:	eV	10. IE:	eV	11. IE:	eV	12. 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.

K	LI	LII	LIII
1s	2s	2p_1/2	2p_3/2
18986	2698	2465	2371

MI	MII	MIII	MIV	MV
3s	3p_1/2	3p_3/2	3d_3/2	3d_5/2
466,6	376,1	360,6	205	202,3

NI	NII	NIII	NIV	NV	NVI	NVII
4s	4p_1/2	4p_3/2	4d_3/2	4d_5/2	4f_5/2	4f_7/2
56,4	32,6	30,8

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:ω_K: 0,751; ω_L1: 0,0094; ω_L2: 0,031; ω_L3: 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:

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 PearsonElektronaffinität:0,917 40(7) eV bzw. 88,516(7) kJ mol^-1Oxidationsstufen:+5 (-3, -1, +1, +2, +3, +4)

Standardpotentiale

Normalpotential des Niobs:

E⁰ (V)	N_ox	Name Ox.	Ox.	e^-	⇔	Red.	Name Red.	N_ox
-1,099	+ III	Niob(III)-Kation	Nb³⁺	+ 3 e^-	⇔	Nb (s)	Niob	0

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:4741 °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 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 Standard-Bildungsenthalpie:725,9 kJ mol^-1 (gasförmig) Gibbs Freie Enthalpie:681,1 kJ mol^-1 (gasförmig) Molare Standard-Entropie:36,4 J mol^-1 K^-1 (Feststoff, Kristall)
186,3 J mol^-1 K^-1 (gasförmig)

Externe Informationsangebote

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

Newsarchiv

Cobalt-Niobat: E8-Symmetrie nachgewiesen
Verborgene Symmetrie im Strukturaufbau von fester Materie beobachtet

Kategorie: Chemische Elemente

Aktualisiert am 21.01.2020.

Permalink: https://www.internetchemie.info/chemische-elemente/niob.php