在元素周期表这个大家族中,铌(Nb)虽然不像铁、铜那样广为人知,但其凭借独特的物理化学性质,在现代工业、科研领域中扮演着不可或缺的角色,被誉为 “工业维生素”。
一、发现历程:从误解到正名
1801 年,英国化学家查尔斯・哈切特在分析一种来自美国的矿石(当时被称为 “哥伦比亚矿”)时,发现了一种新元素。他将这种元素命名为 “钶”(Columbium),以纪念矿石的来源地。然而,1809 年,英国化学家威廉・海德・沃拉斯顿错误地认为 “钶” 和钽是同一种元素,导致 “钶” 的发现被忽视。
直到 1844 年,德国化学家海因里希・罗泽重新研究了含钽的矿石,成功分离出一种新元素,并将其命名为 “铌”,名字源于希腊神话中坦塔罗斯的女儿尼俄伯(Niobe),以此呼应钽(Tantalum)的命名(钽的名字源自坦塔罗斯)。
后来,关于该元素名称的争议持续多年,直到 1950 年,国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)正式确定其名称为 “Niobium”,但在美国,“Columbium” 的名称仍在一定范围内使用。
二、独特的物理化学性质
铌是一种银灰色的金属,原子序数为 41,属于过渡金属元素。它具有出色的物理和化学性质:
物理性质:铌的密度为 8.57g/cm³,熔点高达 2468℃,沸点约为 4742℃,使其在高温环境下依然能保持稳定的结构。同时,铌具有良好的延展性,可以被拉成细丝或轧成薄片。此外,铌还展现出独特的超导特性,在极低温度下(如铌锡合金在约 18K 的温度下),电阻会完全消失,能够无损耗地传输电流。
化学性质:常温下,铌表面会形成一层致密的氧化膜,这层氧化膜赋予它优异的抗腐蚀性能,能够抵御多种强酸、强碱的侵蚀,即使在王水中也难以被腐蚀。但在高温条件下,铌会与氧、氮、碳等元素发生反应,形成相应的化合物,这些化合物在材料科学领域有着重要应用。
神秘的 “工业维生素”:铌元素的奇幻之旅
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