金屬鈮的知識

鈮或鈳，化學符號為Nb，原子序數為41.它是一種質軟、灰色、有延展性的過渡族金屬，經常在燒綠石礦中發現，燒綠石礦是鈮和鈮鐵的主要來源。它的名字來源於希臘神話：尼俄伯，坦塔洛斯的女兒。

鈮的物理和化學性質都與鉭元素相似，因此二者很難區分。英國化學家查理斯•哈契特在1801年報道了一種類似鉭的新元素，並命名鈳。1809年，英國化學家威廉•海德•沃拉斯頓錯誤的認為鉭和鈳是一致的。德國化學家海因裏希•羅斯於1846年發現鉭礦中還包含另一種元素，他稱之為鈮。1864-1865年間，一系列的科學發現證實了鈮和鈳是同種元素（不同於鉭元素），近一個世紀內兩個名字被交換地使用。在1949年，這種元素被正式命名為鈮。

直到二十世紀早期鈮才首次被用於商業上。巴西是鈮及鈮鐵的主要生產者，鈮鐵是鈮和鐵的一種合金。鈮被用在合金中，大部分用於特種鋼，如天然氣管道。盡管合金中鈮的最大含量僅為0.1%，這少量的鈮提高了金屬的強度。鈮的熱穩定性對於其高溫合金用於噴氣式飛機和火箭發動機上是非常重要的。鈮被用於各種超導材料中。這些超導合金，也包括了鈦和錫，被廣泛的用於核磁共振掃描器的超導磁體。鈮的其他一些應用包括焊接、核工業、電子行業、光學、錢幣學和珠寶類。在最後兩個應用中，鈮的低毒性和通過陽極處理可被染色的性能是特殊的優點。 鈮由英國化學家查理斯•哈契特於1801年發現。他在一個由約翰•溫斯洛普從美國馬薩諸塞州送到英國的礦石樣本中發現了一種新元素，他以哥倫比亞這個詩意的美國名字命名了這種礦物為鈳鐵礦、這種元素為鈳。哈契特發現的鈳元素很可能是這種新元素和鉭的混合物。

隨後，在鈮和其緊密相關的鉭之間差異方面出現了相當大的混淆。在1809年，英國化學家威廉•海德•沃拉斯頓比較了鈮鐵礦中分離出的氧化物和鉭鐵礦中分離出的氧化物的密度，分別是5.918 g/cm3和超過8 g/cm3，他總結到，盡管他們的密度的差異非常大，但這兩種氧化物是一致的，因此他保留了鉭的名字。在1846年，這一結論受到德國化學家海因裏希•羅斯的質疑，他認為在鉭鐵礦樣品中有兩種不同的元素，並把他們以坦塔洛斯的孩子命名：鈮（來源於尼俄伯）和"pelopium"（來源於珀羅普斯）。這種困惑源於最小限度的觀察鉭、鈮之間的差異。被公布的新元素"pelopium"、 "ilmenium "和"dianium"其實與鈮或鈮鉭的混合物都是一致的。

在1864年，Christian Wilhelm Blomstrand清楚的驗證了鉭和鈮之間的區別，Henri Etienne Sainte-Claire Deville和Louis J. Troost於1865年確定了一些化合物的成分，最終在1866年的時瑞士化學家Jean Charles Galissard de Marignac證明了僅存在兩種元素。關於鍀元素的文章繼續出現直到1871年。

馬利納克是第一個通過在氫氣中加熱還原氯化鈮而得到鈮金屬的人。盡管到1866年時，馬利納克能更大規模的生產不含鉭的鈮金屬，但直到20世紀早期鈮金屬才第一次被運用在商業上—制造白熾燈絲。這種用途迅速被擁有更高熔點和在使用性能上更勝一籌的鎢金屬替代。在20世紀20年代，鈮能改變鋼鐵強度這一特性被發現，目前這方面的應用仍是鈮的主要用途。1961年，尤金昆則拉和同事在貝爾實驗室發現，在高強電流和磁場中，鈮錫合金具有超導特性，鈮成為了第一種支持對於大功率電磁場的動力機械適用的高強度電磁場的材料。這項發現能允許在二十多年後可以繞成圈給旋轉機械、粒子加速器或粒子監測器制造大功率的電磁體的長而多線圈的電纜的生產。

元素的命名

起初哈切特將這種元素命名為鈳（元素符號Cb），這個名字一直在美國期刊上使用—1953年由美國化學協會出版的最後一篇論文用鈳做標題，而鈮已經在歐洲被使用。為了結束這種混亂的稱呼，在1949年於阿姆斯特丹召開的第十五屆化學聯盟會議上鈮被選做41號元素的名稱。一年後，曆經了100年的爭論，鈮正式被國際純粹應用化學聯合會采納，盡管鈳這個名稱優先出現。後者有時仍被用在美國工業中。這是種類的一種平衡，國際純粹應用化學聯合會選擇tungsten而不是wolfram就是考慮了美國北部的使用習慣；選擇鈮而不是鈳是考慮了歐洲的使用習慣。不是每個人都同意，但許多主流化學協會和政府組織傾向於國際純粹應用化學聯合會制定的名字，許多主要的冶金學家、金屬協會和美國地質勘探協會仍用原來"鈳" 指代這種金屬。

同位素
主要內容：鈮的同位素

天然的鈮由一種穩定的同位素95Nb組成。到2003年，至少有32種鈮的放射性同位素被合成，從原子量81到113。這其中最穩定的是92Nb，它的半衰期是3.47千萬年，最不穩定的是115Nb，半衰期大約是30毫秒。那些比95Nb輕的同位素傾向於β+衰敗，那些比95Nb重的同位素傾向於β-衰變，也有一些例外。81Nb、82Nb和 84Nb有較小的β+質子延遲發射衰變的路徑。91Nb由電子俘獲和正電子發射衰變，92Nb衰變由β+和β-兩種衰變。至少有25種同核異構體已有描述，原子量從84到104。在這裏範圍內，只有96Nb、101Nb和105Nb沒有異構體。鈮最穩定的異構體是93mNb，它的半衰期是16.13年，最不穩定的異構體是84mNb，它的半衰期是103毫微秒。所有鈮的異構體由同質異能躍遷衰變或者β衰變除了92m1Nb，92m1Nb具有輕微的電子俘獲衰變鏈。

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