Лаб-3 Изделия из редких металлов

Ниобий-блестящий серебристо-серый металл; кристаллическая решетка объемно центрирированная, кубическая типа α-Fe; т. пл. 2477 °С, т. кип. ок. 4760 °С; плотн. 8,57 г/см³; ниобий парамагнитен, удельная магнитная восприимчивость + 2,28^.10^-6 (18 °С). Температура перехода в сверхпроводящее состояние 9,28 К.

Чистый ниобий легко обрабатывается давлением на холоду; жаропрочен; твердость по Бринеллю 450 МПа для чистого металла и 750-1800 МПа для технического. Примеси H,N,C и О снижают пластичность ниобия и повышают его твердость. В хрупкое состояние ниобий переходит в интервале температур от — 100 до — 200°С.

Химически ниобий довольно устойчив. В компактном виде начинает окисляться на воздухе выше 200 °С, давая оксиды, взаимодействует с Сl₂ выше 200 °С, с F₂ и Н₂-выше 250 °С (интенсивно с Н₂-при 360 °C), с N₂-вышe 400 °С, с С и углеводородами-при 1200-1600 °С. На холоду не растворим в царской водке, соляной и серной кислотах, не реагирует с HNO₃, Н₃РО₄, НСlО₄, водным р-ром NH₃. Устойчив к расплавл. Li, Na, К, Sn, Pb, Bi, а также Hg. Раств. во фтористоводородной кислоте, ее смесях с HNO₃, в расплавах NH₄HF₂ и NaOH. Обратимо поглощает Н₂, образуя твердый раствор внедрения (до 10 ат. % Н) и гидрид состава NbH_x (x = 0,7-1,0) с ромбической решеткой; Гидрирование и дегидрирование ниобия используют для получения мелкодисперсного порошка.

При взаимодействии ниобия с углеродом образуются карбиды  Nb₂C или NbC, которые существуют в виде твердых растворов. При 2000 °С растворимость углерода максимальная (прибл. 2 ат. %), которая  с понижением температуры резко падает.

В системе Nb-N образуются: твердый раствор внедрения азота (α-фаза), н и т р и д ы Nb₂N (гексагональная ρ-фаза) и NbN (кубическая δ- и гексагоная γ-фазы) и еще несколько других фаз. Нитриды не растворимы в соляной кислоте, HNO₃ и H₂SO₄, при кипячении со щелочами выделяют NH₃, при нагревании на воздухе окисляются.

С фосфором ниобий образует ф о с ф и д ы NbP и NbP₂, с мышьяком -а р с е н и д ы NbAs и NbAs₂, с сурьмой -а н т и м о н и д ы Nb₃Sb, Nb₅Sb₄, NbSb₂, с серой - с у л ь ф и д ы NbS₃, NbS₂ и NbS.

С т а н-н и д Nb₃Sn (т.пл. ~2130°С) и г е р м а н и д Nb₃Ge (т. пл. ~ 1970 °С)- сверхпроводники с температурами перехода в сверхпроводящее состояние соотв. 18,05 К и 23,2 К; получают их из простых веществ.

Ниобий образует бесцветные с у л ь ф а т ы. Nb₂O₄SO₄-кристаллы с плотностью 3,6 г/см³; при 600-650 °С разлагается до Nb₂O₅; получают взаимодействием Nb₂O₅ с 92,5%-ной H₂SO₄ в запаянных сосудах при 250-300 °С.