Niób

**Niób** (lat. *niobium*) je chemický prvok v Periodickej tabuľke prvkov, ktorý má značku Nb a protónové číslo 41. Je to kujný kov sivej farby, chemicky veľmi podobný tantalu, spoločne s ktorým sa vyskytuje v prírode. Bol objavený  anglickým chemikom Charlesom Hatchettom v roku 1801 a pomenovaný je podľa Nioby, dcéry kráľa Tantala.

## História
Charles Hatchett objavil vo vzorke minerálu, zaslaného do Anglicka z Massachusetts ešte v roku 1734, nový prvok, ktorý pomenoval podľa Kolumbie *columbium* (a spolu s ním aj samotnú minerálnu vzorku ako columbit). Jeho objav sprevádzali pochybnosti už od začiatku - hlavným dôvodom bola chemická podobnosť nióbu s tantalom. William Wollaston v roku 1809 porovnával vlastnosti oxidov získaných z columbitu a tantalitu (minerálu z ktorého bol získaný tantal), no napriek odlišnej hustote ich považoval za chemicky identické, rovnako považoval za identické aj columbium a tantal.

V roku 1846 Nemec Heinrich Rose vyvrátil Wollastonove závery o zhode columbia a tantalu a prvky pomenoval podľa Tantalových detí Niobe a Pelopa - *niób* a *pelopium*. Neskoršie vedecké práce viedli k *„objavu“* ďalších prvkov v spomínaných mineráloch - *ilmeniu* a *dianiu*.

Definitívu v rozdieloch medzi nióbom a tantalom (pelopiom) prieniesli práce švédskeho chémika a mineralóga Christiana Blomstranda a Francúza Henriho Sainte-Claire Devilla z roku 1864, ako aj práca švajčiarskeho profesora Jeana Galissard de Marignaca z roku 1966, ktorý dokázal, že v rudách tantalit a columbit sa nachádzajú len dva prvky. Napriek tomu sa však práce o ilmeniu vyskytovali až do roku 1871. Marignac taktiež pripravil aj čistý niób redukciou jeho chloridu vodíkom.

Názov columbium (značka Cb), originálne udelený Hatchettom, bol široko používaný v chemických vedeckých časopisoch a publikáciách v USA, kým v Európe sa používal názov niób. Toto dvojnázvie bolo odstránené až v roku 1949 na 15. chemickom kongrese v Amsterdame, keď bol pre 41. prvok periodickej sústavy prijatý názov niób a o rok neskôr bol prijatý aj IUPAC. Napriek tomu sa však v Spojených štátoch stále možno stretnúť s pomenovaním columbium (najmä v metalurgickom priemysle, alebo v geológii).

## Vlastnosti
### Fyzikálne vlastnosti
Niób je lesklý kov sivej farby, ktorý po dlhšom státí na vzduchu nadobúda modrastý odtieň. Má vysokú teplotu topenia  2 468 °C, ako aj teplotu varu  4 742 °C. Je to kujný a mäkký kov a v čistom stave je supravodivý (supravodivé vlastnosti rastú so zvyšovaním stupňa čistoty). Je schopný výrazného spevňovania a má vysokú medzu tečenia.

### Izotopy
V prírode sa vyskytuje jediný stabilný izotop 93Nb. Umelo bolo pripravených ďalších 32 izotopov s nukleónovými číslami od 81 do 113. Najstabilnejší z nich je 92Nb, ktorého polčas rozpadu je 34,7 milióna rokov, najmenej stabilný je 113Nb s polčasom rozpadu 30 milisekúnd.

### Chemické vlastnosti
Niób je prechodný prvok, chemicky veľmi podobný tantalu (príčinou podobnosti je lantanoidová kontrakcia), ktorý sa nachádza v piatej skupine periodickej sústavy prvkov. Na valenčnej vrstve má päť elektrónov (5s1 4d4), v zlúčeninách sa vyskytuje v oxidačných stupňoch od -1 do +5, pričom +5 dominuje. Prevládajúcim typom väzby v zlúčeninách nióbu sú kovalentné väzby, iónový charakter sa zvyšuje s klesajúcim oxidačným číslom. Niób sa ľahko pasivuje, v kompaktnom stave je odolný voči korózii aj za tepla až do 400 °C. Je odolný voči pôsobeniu viacerých kyselín, pričom priamo naňho pôsobí len kyselina fluorovodíková. Je odolný proti niektorým roztaveným kovom (lítium, sodík, draslík).

thumb|Dimér chloridu niobičného.

## Zlúčeniny
Za normálnej teploty reaguje niób priamo iba s fluórom, za zvýšenej teploty aj s chlórom, vodíkom (200 °C) a dusíkom (400 °C), pričom vytvára zlúčeniny nestechmetrického zloženia. So vzdušným kyslíkom reaguje pri teplote nad 200 °C.

Z oxidov nióbu sú známe oxid niobičný (Nb2O5), oxid niobičitý (NbO2), oxid niobitý (Nb2O3) a oxid niobnatý (NbO). Najbežnejší je oxid niobičný, ktorý je častou východiskovou látkou pre iné zlúčeniny nióbu. Oxid niobičitý vzniká redukciou oxidu niobičného vodíkom, horčík redukuje Nb2O5 až na oxid niobitý.
: Nb2O5 + H2 → 2 NbO2 + H2O
: Nb2O5 + 2 Mg → Nb2O3 + 2 MgO
Oxid niobičný má kyselinotvorné vlastnosti. Jeho tavením s hydroxidom sodným vzniká niobičnan trisodný Nb3NbO4.

Halogenidy nióbu sú známe v oxidačných stupňoch +3 až +5, pričom najstabilnejšie sú opäť v oxidačnom stupni +5. V plynnom stave sú chlorid niobičný, fluorid niobičnýa bromid niobičný monoméry, v tuhom stave tvoria diméry Nb2X10. S vodou hydrolyzujú za vzniku oxid-trihalogenidov, prípadne dioxid-halogenidov:
: NbCl5 + H2O → NbOCl3 + 2 HCl
Halogenidy niobičité NbX4 sa dajú pripraviť reakciou príslušného halogenidu niobičného (NbX5) s nióbom pri zvšenej teplote:
: 4 NbCl5 + Nb → 5 NbCl4
Z ostatných zlúčenín nióbu stoja za zmienku aj nestechometrický karbid nióbu, ktorý je mimoriadne tvrdý, nitrid niobitý (NbN), používaný ako detektor infračerveného žiarenia, ako aj intermetalické zlúčeniny a zliatiny s germániom, cínom a titánom, používané ako supravodiče.

[thumb|Euxenit z [Nórsko|Nórska.]]
## Výskyt v prírode
Niób sa v prírode nevyskytuje ako čistý kov, vždy iba v zlúčeninách. Medzi najznámejšie patri columbit (Mg,Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6, tantalit (Fe,Mn)(Ta,Nb)2O6, pyrochlór (Ca,Na)2(Nb2O6(OH,F) a euxenit (Y,Ca,Ce,U,Th)(Nb,Ta,Ti)2O6. Celkový odhad nióbu v zemskej kôre je 20 ppm, v celom zemskom telese je jeho obsah vyší (niób sa vyskytuje vďaka väčšej hustote aj v jadre).

Najväčším producentom nióbu je Brazília, potom Kanada. Ťažiteľné zásoby rúd nióbu má aj Nigéria, Rusko a Konžská demokratická republika. Ročná ťažba v roku 2005 bola 30 700 ton, celkové zásoby rúd nióbu sa podľa USGS odhadujú na 4 400 000 ton.

### Priemyselná výroba
Hlavným problémom získavania nióbu je jeho oddelenie od tantalu, s ktorým sa vyskytuje vo väčšine zlúčenín. Prvý spôsob priemyselnej prípravy nióbu vynašiel už de Marignac a je založený na rozdielnej rozpustnosti komplexných draselných fluoridov oboch prvkov. Po odstránení prímesí z rudy vzniká zmes oxidov Nb2O5 a Ta2O5. Tie reagujú s kyselinou fluorovodíkovou za vzniku komplexných fluoridov:
: Ta2O5 + 14 HF → 2 H2TaF7 + 5 H2O
: Nb2O5 + 10 HF → 2 H2NbOF5 + 3 H2O
Zmenou oproti de Marignacovmu postupu je extrakcia medziproduktov organickým rozpúšťadlom (najčastejšie cyklohexanónom) a následné zrážanie vo vodnom prostredí fluoridom draselným za vzniku nerozpustného oxopentafluoroniobátu didraselného (K2NbOF5), prípadne amoniakom za vzniku oxidu niobičného.
:H2NbOF5 + 2 KF → K2NbOF5↓ + 2 HF
:2 H2NbOF5 + 10 NH4OH → Nb2O5↓ + 10 NH4F + 3 H2O

Získaný oxid niobičný je redukovaný aluminotermickou reakciou s hliníkom a oxidom železitým podľa rovnice:
: 3 Nb2O5 + Fe2O3 + 12 Al → 6 Nb + 2 Fe + 6 Al2O3
čím vzniká zliatina železa a nióbu (feroniób), používaný v hutníctve pri výrobe ocele. Technicky čistý niób sa získava redukciou oxidu niobičného uhlíkom alebo vodíkom, pre výrobu polovodičov, kde je potrebná vysoká čistota, sa používa elektrolýza taveniny K2NbOF5 s prídavkom chloridu sodného.

## Použitie
[thumb|Tmavá dýza veliteľského modulu [Apollo 15|Apolla 15, vyrobená zo zliatiny nióbu a titánu.]]
Najviac nióbu (približne 90 % celkovej produkcie) sa spotrebuje v hutníctve a práškovej metalurgii. Používa sa na produkciu ocelí so špecifickými mechanickými vlastnosťami (nástrojové a zliatinové ocele), tepelne odolných žiarupevných zliatin s inými kovmi a spekaných materiálov. Tieto produkty sa uplatňujú v tepelných zariadeniach (napríklad dýzy reaktívnych motorov, plynové turbíny a pod.), kozmickom priemysle (zliatiny nióbu boli použité napr. v programoch Gemini a Apollo) a  v jadrovom priemysle. Niób sa tiež používa ako lacnejšia náhrada za tantal v chemickom priemysle (na výrobu rôznych nádob a reaktorov).

Pri nízkych teplotách sa niób stáva supravodivým, pričom jeho kritická teplota je najvyššia spomedzi prírodných supravodičov (9,2 K). Zliatiny nióbu s cínom, príp. nióbu s titánom sa používajú ako vinutia v supravodivých magnetoch, generujúcich silné magnetické polia.

Z iných priemyselných odvetví sa dá spomenúť výroba mincí (hlavne pamätných), kde sa vyskytuje v zliatinách so zlatom a/alebo striebrom, výroba šperkov (body-piercing), v medicíne (RTG lampy).

Zo zlúčenín nióbu má využitie chlorid niobičný v organickej syntéze ako Lewisova kyselina, niobičnan lítny na výrobu zariadení produkujúcich akustické vlny, oxid niobičný pri výrobe skiel s vysokým indexom lomu a ako možná náhrada tantalu v kondenzátoroch a karbid nióbu ako mimoriadne tvrdý materiál na výrobu sekacích nástrojov.

Zliatiny nióbu s inými zriedkavými kovmi  (napr. volfrámom, molybdénom, zirkónom, hafniom) sú veľmi pevné aj pri vysokej teplote.  Preto sa z jeho zliatiny s volfrámom sa vyrábajú termočlánky na meranie teploty do 2000 °C.

## Zdroj
* 

## Referencie


## Iné projekty

## Literatúra
*  
* 


Kategória:Prechodné prvky
Kategória:Kovy
Kategória:Eponymické termíny v chémii