小金屬鈮概念

2020-09-10 先知先贏

鈮資源概念是什麼意思?什麼是鈮資源概念?

　　鈮是一種化學元素。化學符號Nb，原子序數41，原子量92.90638，屬周期系ⅤB族。1801年英國C.哈切特從鈮鐵礦中分離出一種新元素的氧化物，並命名該元素為columbium(中譯名鈳)。鈮是灰白色金屬，熔點2468℃，沸點4742℃，密度8.57克/立方釐米。鈮是一種帶光澤的灰色金屬，具有順磁性，屬於元素周期表上的5族。高純度鈮金屬的延展性較高，但會隨雜質含量的增加而變硬。鈮對於熱中子的捕獲截面很低，因此在核工業上有相當的用處。

　　當於1801年考察在大英博物館的礦石時，Charles Hatchett被一個標籤為columbite(鈳鐵礦)的樣本激起了興趣。他推測其包含一種新的金屬，他是對的。他加熱一塊樣本與碳酸鉀，溶解產物到水中，添加了酸後獲得了沉澱物。然而，進一步的處理也沒能生產出元素本身，他命名其為columbium(鈳——鈮元素的舊譯)，被人們已知多年。

　　其他人對則對鈳持懷疑態度，尤其是在接下來的一年發現了鉭之後。這些金屬在大自然中一起出現，而且很難分離。在1844年德國化學家Heinrich Rose證明了鈳鐵礦包含了這兩種元素，他把columbium(鈳)命名為niobium(鈮)。「Columbium」(鈳，符號Cb)是哈契特對新元素所給的最早命名。這一名稱在美國一直有廣泛的使用，美國化學學會在1953年出版了最後一篇標題含有「鈳」的論文;「鈮」則在歐洲通用。1949年在阿姆斯特丹舉辦的化學聯合會第15屆會議最終決定以「鈮」作為第41號元素的正式命名。翌年，國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)也採納了這一命名，結束了一個世紀來的命名分歧，儘管「鈳」的使用時間更早。這可算是一種妥協：IUPAC依北美的用法選擇「Tungsten」而非歐洲所用的「Wolfram」作為鎢的命名，並在鈮的命名上以歐洲的用法為先。具權威性的化學學會和政府機構都一般以IUPAC正式命名稱之，但美國地質調查局以及冶金業、金屬學會等組織至今仍使用舊名「鈳」。

　　當時，科學家未能有效地把鈳(鈮)和性質極為相似的鉭區分開來。1809年，英國化學家威廉·海德·沃拉斯頓(William Hyde Wollaston)對鈳和鉭的氧化物進行比較，得出兩者的密度分別為5.918g/cm及超過8g/cm。雖然密度值相差巨大，但他仍認為兩者是完全相同的物質。另一德國化學家海因裡希·羅澤(Heinrich Rose)在1846年駁斥這一結論，並稱原先的鉭鐵礦樣本中還存在著另外兩種元素。他以希臘神話中坦塔洛斯的女兒尼俄伯(Niobe，淚水女神)和兒子珀羅普斯(Pelops)把這兩種元素分別命名為「Niobium」(鈮)和「Pelopium」。鉭和鈮的差別細微，而因此得出的新「元素」Pelopium、Ilmenium和Dianium實際上都只是鈮或者鈮鉭混合物。

　　1864年，克利斯蒂安·威廉·布隆斯特蘭(Christian Wilhelm Blomstrand)、亨利·愛丁·聖克萊爾·德維爾和路易·約瑟夫·特羅斯特(Louis Joseph Troost)明確證明了鉭和鈮是兩種不同的化學元素，並確定了一些相關化合物的化學公式。瑞士化學家讓-夏爾·加利薩·德馬裡尼亞(Jean Charles Galissard de Marignac)在1866年進一步證實除鉭和鈮以外別無其他元素。然而直到1871年還有科學家發表有關Ilmenium的文章。

　　1864年，德馬裡尼亞在氫氣中對氯化鈮進行還原反應，首次製成鈮金屬。雖然他在1866年已能夠製備不含鉭的鈮金屬，但要直到20世紀初，鈮才開始有商業上的應用：電燈泡燈絲。鈮很快就被鎢淘汰了，因為鎢的熔點比鈮更高，更適合作燈絲材料。1920年代，人們發現鈮可以加強鋼材，這成為鈮一直以來的主要用途。貝爾實驗室的尤金·昆茲勒(Eugene Kunzler)等人發現，鈮錫在強電場、磁場環境下仍能保持超導性，這使鈮錫成為第一種能承受高電流和磁場的物質，可用於大功率磁鐵和電動機械。這一發現促使了20年後多股長電纜的生產。這種電纜在繞成線圈後可形成大型強電磁鐵，用在旋轉機械、粒子加速器和粒子探測器當中。純淨的金屬樣本在1864年由Christian Blomstrand製取，他用氫氣加熱還原氯化鈮實現。

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