I kirish reja: Vanadiy-fizik xususiyatlar, kimyoviy xossalari

Kurs ishining maqsadi:Kurs ishi sifatida vanadiy, niobiy, tantal ishlatilish sohalari va ularning birikmalari mavzusini tanaldim va buni o’rganish va o’rgatish jarayonida yangi pedagogik texnologiyalardan foydalanish, bilim va ko’nikmalarini shakllantirishdan iborat.
Kurs ishining vazifalari:Kurs ishini bajarish asnosida quyidagi vazifalarni bajarishni o’z oldimga maqsad qilib qo’ydim:

• 
  Vanadiy, niobiy, tantal ishlatilish sohalari va ularning birikmalari haqida tushunchasi va mohiyatini aniqlash;
  
• 
  Vanadiy, niobiy, tantal ishlatilish sohalari va ularning birikmalarining o'zaro ta'sirini hisobga olish;
  
• 
  Mishyak, surma, vismut va ularning birikmalari xarakteristikalari, maksimal unumdorlik;
  
• 
  Ushbu masalalarni hal qilish usullarining hozirgi tendentsiyalarini tahlil qilish.
  

Kurs ishining ob'ekti-Vanadiy, niobiy, tantal ishlatilish sohalari va ularning birikmalaridan foydalanish natijasida yuzaga keladigan munosabatlar yig'indisidir.
Kurs ishining predmeti-Vanadiy, niobiy, tantal ishlatilish sohalari va ularning birikmalarining ishlab chiqarish omillari iqtisodiy xususiyatlari hisoblanadi.
Kurs ishining tarkibi:Ushbu kurs ishi kirish, asosiy qism, uchta reja va xulosadan iborat.
Vanadiy ishlatilish sohalari va qo’llanilishi.
Vanadiy (kimyoviy belgi - V, lot. Vanadium)-5-guruhning kimyoviy elementi (eskirgan tasnifga ko’ra-beshinchi guruhning yon kichik guruhi, VB), D. I kimyoviy elementlar davriy tizimining to’rtinchi davri. Mendeleyev, atom raqami 23 va atom massasi 50, 9415. ³
Oddiy modda vanadiy egiluvchan kumush-kulrang metall bo’lib, havoda vanadiy oksidlarining chiroyli plyonkasi bilan qoplangan bo’lib, uning turli xil ranglari oksid qatlamining turli qalinligidan kelib chiqadi. ⁴
Vanadiy 1801 yilda Mexiko shahridan mineralogiya professori Andres Manuel Del Rio tomonidan qo’rg'oshin rudalarida topilgan. U yangi metalni kashf etdi va uning birikmalari ranglarining keng diapazoni tufayli unga "panxrom" nomini taklif qildi, keyin esa bu nomni "eritroniy" ga o’zgartirdi. Del Rio Evropaning ilmiy dunyosida hech qanday obro’ga ega emas edi va evropalik kimyogarlar uning natijalarini shubha ostiga qo’yishdi. Keyin Del Rioning o’zi o’z kashfiyotiga ishonchini yo’qotdi va faqat qo’rg'oshin kromatini kashf etganini e'lon qildi.
1830 yilda vanadiy shved kimyogari Nils Sefstro’m tomonidan temir rudasida qayta kashf etilgan. Bu nom yangi elementga Berzelius va Sefstro’m tomonidan berilgan. ⁵
Meksika rudalarini o’rganayotgan Fridrix Voler vanadiyni kashf qilish imkoniyatiga ega bo’ldi, ammo Sefstro’m kashfiyotidan biroz oldin u vodorod ftorid bilan jiddiy zaharlandi va tadqiqotini davom ettira olmadi. Biroq, Wo’hler rudani o’rganishni yakunladi va nihoyat uning tarkibida xrom emas, vanadiy borligini isbotladi. Bu element go’zal rangga ega birikmalar hosil qiladi, shuning uchun Skandinaviya sevgi va go’zallik ma'budasi Freya ( Qadimgi Skandinaviya Vanadis - Vanlarning qizi; Vanadis ) nomi bilan bog'liq bo’lgan elementning nomi. 1831-yilda geolog Jorj Uilyam Featherstonhaugh vanadiy nomini "rionium" (Del Rio sharafiga) o’zgartirishni taklif qildi, ammo bu taklif qo’llab-quvvatlanmadi.
Tabiatda bo’lish
Vanadiy yer qobig'ida eng ko’p tarqalgan 20-o’rinda turadi. U mikroelementlarga tegishli va tabiatda erkin shaklda uchramaydi. Yer qobig'idagi vanadiy miqdori massa bo’yicha 1, 6⋅10 ⁻² %, okeanlar suvida 3⋅10 ⁻⁷ %. Magmatik jinslardagi vanadiyning eng yuqori o’rtacha miqdori gabbro va bazaltlarda (230-290 ppm) qayd etilgan. Cho’kindi jinslarda vanadiyning sezilarli darajada to’planishi biolitlarda (asfaltitlar, ko’mirlar, bitumli fosfatlar), bitumli slanetslarda, boksitlarda, shuningdek oolitik va kremniyli temir rudalarida sodir bo’ladi. . Magmatik jinslarda keng tarqalgan vanadiy va temir va titanning ion radiuslarining yaqinligi gipogen jarayonlarda vanadiyning butunlay dispers holatda bo’lishiga va o’z minerallarini hosil qilmasligiga olib keladi. Uning tashuvchilari ko’plab titan minerallari (titanomagnetit, sfen, rutil, ilmenit), slyudalar, piroksenlar va vanadiyga nisbatan yuqori izomorflik qobiliyatiga ega. Eng muhim minerallar: patronit VS₄, vanadinit Pb₅ (VO₄)₃CL va boshqalar. Vanadiyning asosiy manbai - nopoklik sifatida vanadiyni o’z ichiga olgan temir rudalari.
Vanadiy ioni (VO ²⁺) dengiz suvida koʻp boʻlib, oʻrtacha konsentratsiyasi 30 nMa . Ba'zi mineral suv manbalarida ion yuqori konsentratsiyada ham mavjud. Misol uchun, Fudzi tog'i yaqinidagi buloqlarda bir litrda 54 mikrogramgacha vanadiy bo’ladi.
Fizik xususiyatlar
Vanadiy egiluvchan kumush -kulrang metall bo’lib, tashqi ko’rinishi po’latga o’xshaydi. Kub tizimining kristallarini hosil qiladi (tanaga markazlashtirilgan panjara), kosmik guruh Im 3 m, hujayra parametrlari a = 0, 3024 nm, Z = 2. Erish nuqtasi 1920 °C, qaynash nuqtasi 3400 °C, zichligi 6, 11 g/sm³.
300°C dan yuqori havoda qizdirilganda vanadiy mo’rt bo’ladi. Kislorod, vodorod va azot aralashmalari vanadiyning plastikligini keskin kamaytiradi va uning qattiqligini oshiradi.  va mo’rtlik.
Kimyoviy xossalari
Kimyoviy jihatdan vanadiy juda inertdir. Korroziyaga, dengiz suvi, xlorid, nitrat va sulfat kislotalarning suyultirilgan eritmalariga, ishqorlarga yaxshi qarshilik ko’rsatadi.
Kislorod bilan vanadiy bir nechta oksidlarni hosil qiladi: VO, V₂ O₃, VO₂, V₂ O₅. Apelsin V₂ O₅ kislotali oksid, quyuq ko’k VO₂ amfoter, qolgan vanadiy oksidlari asosdir.
Quyidagi vanadiy oksidlari ma'lum:

Tizimli Ism	Kimyo. formula	Zichlik, g/sm³	Erish nuqtasi, °C	Qaynash nuqtasi, °C	Molyar massa, g/ mol	Rang
Vanadiy (II) oksidi	VO	5. 76	1830	3100	66, 94	Qora
Vanadiy (III) oksidi	V 2 O 3	4. 87	1967 yil	3000	149, 88	Qora
Vanadiy (IV) oksidi	VO2 _	4, 571 g/sm³	1542	2700	82. 94	quyuq ko’k
Vanadiy (V) oksidi	V 2 O 5	3. 357	670	2030	181. 88	qizil-sariq

Vanadiy galogenidlari gidrolizlanadi. С vanadiy galogenlar tarkibida juda uchuvchan galogenidlarni hosil qiladi VX ₂ (X = F, Cl, Br, I), VX ₃, VX ₄ (X = F, Cl, Br ), VF ₅ va bir qancha oksogalidlar (VOCl, VOCl ₂, VOF₃ va boshq. ).
Oksidlanish darajasi +2 va +3 bo’lgan vanadiy birikmalari kuchli qaytaruvchi, +5 oksidlanish darajasida oksidlovchi xossalarini namoyon qiladi. Ma'lum bo’lgan refrakter vanadiy karbid VC (t _pl =2800°C), vanadiy nitridi VN, vanadiy sulfid V₂ S₅, vanadiy silisidi V₃Si va boshqa vanadiy birikmalari.
V₂ O₅ asosiy oksidlar bilan o’zaro ta'sirlashganda, vanadatlar hosil bo’ladi- HVO ₃ ehtimoliy tarkibidagi vanadik kislota tuzlari.
Kislotalar bilan reaksiyaga kirishadi.

• 
  Konsentrlangan nitrat kislota bilan:⁶
  

�+6���3→�∘��2��3+5��2↑+3�2�
Metallning asosiy qo’llanilishi⁷
Metallning asosiy qo’llanilishidan biri qotishma qo’shimcha sifatida topilgan - po’latlarning sifatini yaxshilash uchun ferrovanadiy. Vanadiy qo’shilishi po’latlarning mustahkamlik parametrlarini, shuningdek, uning qattiqligini, aşınmaya bardoshliligini va boshqa xususiyatlarini oshiradi.
Bunday holda, qo’shimcha ham deoksidlovchi, ham karbid hosil qiluvchi komponent vazifasini bajaradi. Karbidlar qotishma ichida teng ravishda taqsimlanadi, qizdirilganda po’lat donalarining strukturaviy o’sishiga to’sqinlik qiladi. Vanadiy bilan qotishma quyma temir ham uning sifatini yaxshilaydi.
Vanadiy ishlatiladi titan asosidagi qotishmalarni yaxshilash uchun. Ushbu qotishma qo’shimchaning 13% gacha bo’lgan titanium mavjud. Vanadiy aviatsiya sanoatida ishlatiladigan niobiy, tantal va xrom qotishmalarida, shuningdek, aviatsiya va raketasozlikda alyuminiy, titan va boshqa materiallarda ham mavjud.
Elementning o’ziga xosligi uni yadro sanoatida atom elektr stantsiyalari uchun yonilg'i tayoqlari uchun kanal quvurlarini ishlab chiqarishda qo’llash imkonini beradi, chunki u tsirkoniy kabi termal neytronlarni kichik ko’ndalang tutish xususiyatiga ega, bu muhim ahamiyatga ega. yadro reaksiyalari. Atom vodorod texnologiyasida vanadiy xlorid suv bilan termokimyoviy o’zaro ta'sir qilish uchun ishlatiladi.
Vanadiy kimyo va qishloq xoʻjaligi sanoatida, tibbiyotda, shisha ishlab chiqarishda, toʻqimachilik sanoatida, lak-boʻyoq ishlab chiqarishda va akkumulyatorlar ishlab chiqarishda qoʻllaniladi. Qotishma qo’l va asboblar keng qo’llaniladi xrom vanadiy, chidamliligi bilan ajralib turadi.
Eng yangi sohalardan biri bu elektronika. Dioksidlarga asoslangan material ayniqsa qiziqarli va istiqbolli hisoblanadi. titan va vanadiy. Muayyan tarzda ulangan ular kompyuterlar va boshqa elektron qurilmalarning xotirasi va tezligini sezilarli darajada oshirish qobiliyatiga ega bo’lgan tizimni yaratadilar.
Vanadiyni togʻ jinslari va rudalardan ajratib olish yoʻli bilan olinadi. Bundan tashqari, metallning hatto 1% ni o’z ichiga olgan minerallar vanadiyga juda boy hisoblanadi. Temir va vanadiy aralashmasi namunasini ajratib bo’lgach, u konsentrlangan eritmaga o’tkaziladi. Natriy vanadati undan kislotalash yo’li bilan ajratiladi, keyinchalik undan yuqori konsentrlangan namuna olinadi, metall miqdori 90% gacha.
Keyin bu quritilgan cho’kma pechda kaltsiylanadi va vanadiy metall holatga keltiriladi. Ushbu shaklda material foydalanishga tayyor.
Vanadiy sanoatda keng qo’llaniladigan kimyoviy elementdir. Ayniqsa, mashinasozlik va po’lat eritishda. Metalldan foydalanishning bir nechta asosiy yo’nalishlarini aniqlash mumkin.

1. 
   To’qimachilik sanoati.
   
2. 
   Shisha yasash.
   
3. 
   Keramika va kauchuk ishlab chiqarish.
   
4. 
   Bo’yoq sanoati.
   
5. 
   Tayyorlash va sintez kimyoviy moddalar(sulfat kislota ishlab chiqarish).
   
6. 
   Yadro reaktorlarini ishlab chiqarish.
   
7. 
   Aviatsiya va kemasozlik, mashinasozlik.
   

Vanadiy engil, kuchli, korroziyaga chidamli qotishmalar, asosan po’lat olish uchun juda muhim qotishma komponent hisoblanadi. Bu "avtomobil metalli" deb nomlanishi ajablanarli emas.
Vanadiy va uning birikmalari ko’plab sanoat tarmoqlarida qo’llaniladi, ammo ularning eng katta hajmi metallurgiya va kimyo sanoati ehtiyojlari uchun talab qilinadi.
Jahon vanadiy iste'molining asosiy ulushi - taxminan 87% - metallurgiya sanoatiga to’g'ri keladi (mos ravishda 80% + 7% - qora va rangli metallurgiya). Ko’rib chiqilayotgan metall, asosan, yuqori sifatli konstruktiv po’latlarning ishlashini optimallashtirish uchun qotishma uchun ishlatiladi. Statistik ma'lumotlarga ko’ra, V hozirda qotishma elementlar orasida dunyoda etakchi hisoblanadi.
Vanadiy yuqori kimyoviy faollik bilan ajralib turadi, bu uni turli sohalarda, shu jumladan kimyoda qo’llash imkoniyatini belgilaydi. Kimyo sanoati ehtiyojlari uchun ushbu metalning ko’plab birikmalari, birinchi navbatda vanadik kislotalarning tuzlari (vanadatlar), oksidlar va vanadiy karbidlari ishlatiladi. V dan foydalanishning aniq misollari bo’yoqlar ishlab chiqarish va katalizatorlar ishlab chiqarishdir. Turli xil xrom-vanadiyli po’latlardan tayyorlangan yuqori sifatli asboblarni ishlab chiqarishda vanadiyning afzalligi shubhasizdir.
Vanadiydan olingan mahsulotlar

Zamonaviy sanoat ishlab chiqarishi turli sohalarda faol qo’llaniladigan keng turdagi standart mahsulotlarni taklif etadi. Dumaloq prokat mahsulotlaridan vanadiy novda va simni ajratish mumkin. Yassi mahsulotlar vanadiyli qatlam va chiziqdir. Ushbu metalldan mahsulotlar ishlab chiqarish zanjirida asosiy o’rinni egallagan vanadiy ingotlari va kukunlari boshlang'ich xom ashyoga tegishli bo’lishi mumkin.

Biologik roli va ta'siri⁸
Danadiy yog 'kislotalarining sintezini inhibe qilishi, xolesterin hosil bo’lishini inhibe qilishi mumkin. Vanadiy bir qator ferment tizimlarini inhibe qiladi, fosforlanishni va ATP sintezini inhibe qiladi, A va Q koenzimlari darajasini pasaytiradi, monoamin oksidaza va oksidlovchi fosforillanish faolligini rag'batlantiradi. Bundan tashqari, shizofreniyada qondagi vanadiy miqdori sezilarli darajada oshishi ma'lum.
Tanadagi vanadiyni ortiqcha iste'mol qilish odatda atrof-muhit va ishlab chiqarish omillari bilan bog'liq. Vanadiyning toksik dozalari o’tkir ta'sir qilishda ishchilar terining va ko’zning shilliq qavatining, yuqori nafas yo’llarining mahalliy yallig'lanish reaktsiyalarini, bronxlar va alveolalarda shilliq qavatning to’planishini boshdan kechiradilar. Bundan tashqari, astma va ekzema kabi tizimli allergik reaktsiyalar mavjud; shuningdek, tananing asosiy biokimyoviy ko’rsatkichlarining buzilishi bilan birga keladigan leykopeniya va anemiya.
Hayvonlarga vanadiy yuborilganda (25-50 mkg/kg dozada) o’sishning sekinlashishi, diareya va o’limning oshishi qayd etiladi.
Umuman olganda, o’rtacha odamning tanasida (tana vazni 70 kg) 0, 11 mg vanadiy mavjud. Vanadiy va uning birikmalari zaharli hisoblanadi. Odamlar uchun toksik dozasi 0, 25 mg, o’ldiradigan dozasi 2-4 mg.
Ratsiondagi oqsillar va xromning ko’payishi vanadiyning toksik ta'sirini kamaytiradi. Ushbu mineral moddani iste'mol qilish normalari belgilanmagan.
Bundan tashqari, ba'zi organizmlarda vanadiy, masalan, holoturians va ascidians tubining dengiz aholisida, selomik suyuqlikda / qonda to’plangan va uning konsentratsiyasi 10% ga etadi! Ya'ni, bu hayvonlar vanadiyning biologik kontsentratoridir. Uning holoturianlar organizmidagi funktsiyasi to’liq aniq emas, turli olimlar uni bu hayvonlarning tanasida kislorodni uzatish yoki ozuqa moddalarini uzatish uchun javobgar deb hisoblashadi. Amaliy foydalanish nuqtai nazaridan - bu organizmlardan vanadiyni ajratib olish mumkin, bunday "dengiz plantatsiyalari" ning iqtisodiy qoplanishi hozircha aniq emas, ammo Yaponiyada sinov variantlari mavjud.
Niobiy ishlatilish sohalari va qo’llanilishi.
Niobiy (kimyoviy belgi - Nb, lot. Niobium, eskirgan nomi - kolumbiy) - 5-guruhning kimyoviy elementi (eskirgan tasnifga ko’ra - beshinchi guruhning yon kichik guruhi, V B), davriy tizimning Beshinchi davri. D. I. Mendeleyevning kimyoviy elementlari, atom raqami 41. ⁹
Oddiy niobiy moddasi a-Fe tipidagi kubik tana markazli kristall panjaraga ega bo’lgan yorqin kumush-kulrang o’tish metallidir, a = 0, 3294. Niobiy uchun massa soni 81 dan 113 gacha bo’lgan izotoplar ma'lum.
Niobiy 1801 yilda ingliz olimi Charlz Hatchet tomonidan 1734 yilda Massachusetsdan Britaniya muzeyiga Jon Uintrop (Jon Uintropning nabirasi) tomonidan qaytarib yuborilgan mineralda topilgan. Mineral kolumbit deb nomlandi va kimyoviy element namuna olingan mamlakat sharafiga kolumbiy (Cb) deb nomlandi ( Kolumbiya - Qo’shma Shtatlarning tantanali nomi).
1802 yilda A. G. Ekeberg deyarli barcha kimyoviy xossalarida niobiy bilan mos keladigan tantalni kashf etdi va shuning uchun uzoq vaqt davomida bu bitta va bir xil element ekanligiga ishonishdi. Faqat 1844 yilda nemis kimyogari Geynrix Rose uning tantaldan farqli element ekanligini aniqladi va uni Tantalning qizi Niobe sharafiga "niobiy" deb o’zgartirdi, bu elementlar orasidagi o’xshashlikni ta'kidladi. Biroq, ba'zi mamlakatlarda (AQSh, Angliya) elementning asl nomi - kolumbiy uzoq vaqt davomida saqlanib qoldi va faqat 1950 yilda Xalqaro sof va amaliy kimyo ittifoqi (IUPAC, IUPAC) qarori bilan element nihoyat niobiy nomini oldi.
Birinchi marta sof niobiy 19-asrning oxirida frantsuz kimyogari Anri Moissan tomonidan elektrotermik yo’l bilan olingan: u niobiy oksidini uglerod bilan elektr pechida qaytargan.
Tabiiy niobiy yagona barqaror izotopdan iborat, ⁹³ Nb. Massa soni 81 dan 113 gacha bo’lgan niobiyning sun'iy ravishda olingan barcha boshqa izotoplari radioaktivdir (jami 32 tasi ma'lum). Eng uzoq umr ko’radigan izotop ⁹²Nb, yarim yemirilish davri 34, 7 million yil.

Kimyoviy xossalari¹⁰

Kimyoviy jihatdan niobiy ancha barqaror, ammo bu jihatdan tantaldan past. Xlorid ortofosforik, suyultirilgan sulfat, nitrat kislotalar deyarli ta'sir qilmaydi.
Metall gidroflorik kislota HF, HF va HNO ₃ aralashmasi, gidroksidi gidroksidi konsentrlangan eritmalarida, shuningdek, 150°C dan yuqori qizdirilganda konsentrlangan sulfat kislotada eriydi. Havoda kalsinlanganda Nb₂ O₅ ga oksidlanadi. Bu oksid uchun 10 ga yaqin kristalli modifikatsiyalar tasvirlangan. Oddiy bosimda Nb₂ O₅ ning b-shakli barqaror bo'ladi.

• 
  Nb ₂ O ₅ turli oksidlar bilan eritilsa, niobatlar olinadi: Ti ₂ Nb ₁₀ O ₂₉, FeNb ₄₉ O ₁₂₄. Niobatlarni faraziy niobik kislotalarning tuzlari deb hisoblash mumkin. Ular metaniobatlar MNbO₃, ortoniobatlar M₃ NbO₄, pironiobatlar M₄ Nb₂ O₇ yoki poliniobatlar M₂ OnNb₂ O₅ (M bir zaryadlangan kation) ga boʻlinadi. , n = 2-12). Ikki va uch zaryadli kationlarning niobatlari ma'lum.
  
• 
  Niobatlar HF, gidroflorid gidroftoridlari (KHF₂) va ammoniy eritmalari bilan reaksiyaga kirishadi. Ba'zi yuqori M₂ O/Nb₂ O₅ niobatlar gidrolizlanadi:
  

6Na₃NbO ₄ + 5H₂O = Na₈Nb₆O₁₉ + 10NaOH.

• 
  Niobiy NbO ₂, NbO ni hosil qiladi, NbO _{2. 42} va NbO _{2. 50} orasidagi oraliq oksidlar qatori va tuzilishi jihatidan Nb ₂ O ₅ ning b-shakliga oʻxshash.
  
• 
  Galogenlar bilan niobiy NbHal₅ pentahalidlar, NbHal ₄ tetragalidlar va NbHal 2. 67 -NbHal 3+x fazalarini Nb₃ yoki Nb₂ guruhlarini hosil qiladi. Niobiy pentagalidlar suv bilan oson gidrolizlanadi.
  
• 
  Suv bug'i va kislorod mavjud bo'lganda, NbCl ₅ va NbBr ₅ oksigalidlar NbOCl ₃ va NbOBr ₃ - bo'shashgan paxtaga o'xshash moddalarni hosil qiladi.
  
• 
  Niobiy va grafit o'zaro ta'sirlashganda, Nb ₂ C va NbC karbidlari, qattiq issiqlikka chidamli birikmalar hosil bo'ladi. Nb - N tizimida o'zgaruvchan tarkibning bir necha fazalari va Nb ₂ N va NbN nitridlari mavjud. Niobiy fosfor va mishyakli tizimlarda xuddi shunday harakat qiladi. Niobiyning oltingugurt bilan o'zaro ta'sirida sulfidlar olingan:NbS, NbS ₂ va NbS ₃. Qo'sh ftoridlar Nb va kaliy ( natriy ) - K₂[NbF₇] sintez qilingan.
  
• 
  Haligacha niobiyni suvli eritmalardan elektrokimyoviy ajratib olish mumkin emas. Niobiy o'z ichiga olgan qotishmalarning mumkin bo'lgan elektrokimyoviy ishlab chiqarilishi. Metall niobiyni suvsiz tuz eritmalarini elektroliz qilish orqali ajratib olish mumkin.
  

Tabiatda bo’lish
Klark niobiy-18 g/t. Niobiy miqdori ultramafik (0, 2 g/t Nb) dan kislotali jinslargacha (24 g/t Nb) ortadi. Niobiy har doim tantal bilan birga keladi. Niobiy va tantalning yaqin kimyoviy xossalari ularning bir xil minerallarda birgalikda mavjudligini va umumiy geologik jarayonlardagi ishtirokini aniqlaydi. Niobiy titanni bir qator titan o’z ichiga olgan minerallar (sfen, ortit, perovskit, biotit ) bilan almashtirishga qodir. Tabiatda niobiyni topish shakli har xil bo’lishi mumkin: tarqoq (tog' jinslarini hosil qiluvchi va qo’shimcha minerallarda) va mineral. Hammasi bo’lib niobiy o’z ichiga olgan yuzdan ortiq minerallar ma'lum. Ulardan faqat bir nechtasi sanoat ahamiyatiga ega:, kolumbit-tantalit (Fe, Mn) (Nb, Ta)₂ O ₆, piroxlor (Na, Ca, TR, U) ₂ (Nb, Ta, Ti) ₂ O ₆ (OH, F) (Nb ₂ O ₅- 63%), loparit (Na, Ca, Ce) ( Ti, Nb) O₃ ((Nb, Ta) ₂ O ₅ 8 - 10%), ba'zan evksenit, torolit, ilmenorutil, shuningdek, aralashmalar shaklida niobiy o’z ichiga olgan minerallar ilmenit, kassiterit, volframit ishlatiladi. Ishqoriy-o’ta asosli jinslarda niobiy perovskit va evdialit kabi minerallarda tarqalgan. Ekzogen jarayonlarda niobiy va tantal minerallari barqaror bo’lib, delyuvial-allyuvial plasserlarda (kolumbit plasserlarida), ba'zan nurash qobig'ining boksitlarida to’planishi mumkin. Dengiz suvidagi niobiy kontsentratsiyasi 1⋅10 ⁻⁵ mg/l.
Niobiyning intermetalik birikmalari va qotishmalari¹¹

• 
  Stannid Nb ₃ Sn va titanium va tsirkonyum bilan niobiy qotishmalari o’ta o’tkazuvchan solenoidlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
  
• 
  Niobiy va tantal bilan qotishmalar ko’p hollarda tantal o’rnini bosadi, bu katta iqtisodiy samara beradi (niobiy tantalga qaraganda arzonroq va deyarli ikki baravar engil).
  
• 
  Ferroniobiy zanglamaydigan xrom-nikel po’latlariga ularning donalararo korroziyasi va buzilishining oldini olish uchun va boshqa turdagi po’latlarga ularning xususiyatlarini yaxshilash uchun kiritiladi.
  
• 
  Niobiy kolleksion tangalarni zarb qilishda ishlatiladi. Shunday qilib, Latviya banki niobiy kumush bilan birga 1 latlik kollektsiya tangalarida qo’llanilganini da'vo qilmoqda.
  

Niobiy birikmalarini qo’llash

• 
  Kimyo sanoatida Nb ₂ O ₅ katalizatori;
  
• 
  refrakterlar, sermetlar, maxsus ishlab chiqarishda shisha, nitrid, karbid, niobatlar.
  
• 
  Zirkonyum karbid va uran-235 karbidli qotishmadagi niobiy karbid (mp. 3480° C) qattiq fazali yadro reaktiv dvigatellarining yonilg'i tayoqlari uchun eng muhim strukturaviy materialdir.
  
• 
  Niobiy nitridi NbN tor o’tish bilan 5 dan 10 K gacha bo’lgan kritik haroratli, 0, 1 K tartibli nozik va o’ta yupqa supero’tkazuvchi plyonkalarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.
  

Birinchi avlodning supero’tkazuvchi materiallari

• 
  Faol ishlatiladigan supero’tkazgichlardan biri (super o’tkazuvchanlik o’tish harorati 9, 25 K). _{Niobiy birikmalari 23, 2 K (Nb 3} Ge) gacha bo’lgan o’ta o’tkazuvchanlik o’tish haroratiga ega.
  
• 
  Eng ko’p ishlatiladigan sanoat o’tkazgichlar NbTi va Nb ₃ Sn.
  
• 
  Niobiy magnit qotishmalarda ham qo’llaniladi.
  
• 
  U qotishma qo’shimcha sifatida ishlatiladi.
  
• 
  Niobiy nitridi o’ta o’tkazuvchan bolometrlarni tayyorlash uchun ishlatiladi.
  
• 
  Niobiy va uning tantal bilan qotishmalarining haddan tashqari qizib ketgan seziy -133 bug'idagi ajoyib qarshiligi uni yuqori quvvatli termion generatorlar uchun eng afzal qilingan va arzon strukturaviy materiallardan biriga aylantiradi.
  

Metall niobiyning qo’llanilishi
Niobiyni qo’llashning asosiy yo’nalishlari - raketa fani, kosmik va aviatsiya texnologiyasi, atom energetikasi, radiotexnika, elektronika va kimyo sanoati.
Metallning asosiy qo’llanilishi quyidagilardan iborat:

• 
  kimyo va yadro sanoati;
  
• 
  metallurgiya;
  
• 
  elektronika;
  
• 
  yadro fizikasi;
  
• 
  samolyot sanoati.
  

Yuqori quvvat va korroziyaga yaxshi qarshilik, shu jumladan yuqori haroratlarda, niobiyni strukturaviy material sifatida ishlatishga imkon beradi. Bunday foydalanish samolyot qismlari, quvurlar va suyuq metallarni o’tkazish va saqlash uchun konteynerlar, radioaktiv yoqilg'i elementlari uchun qobiqlarni ishlab chiqarish uchun xosdir.
Nb keng tarqalgan qotishma element bo’lib, uni o’z ichiga olgan po’lat va qotishmalarning xususiyatlarini sezilarli darajada yaxshilaydi. Nb qotishma materiallarga kuch, korroziyaga chidamlilik, refrakterlikni o’tkazadi.
Ko’rib chiqilayotgan metall elektron sanoatining muhim elementlari- kondansatörlarni ishlab chiqarishda ham qo’llaniladi. Xususiyatlariga ko’ra, niobiy kondansatkichlari tantaldan pastroq, ammo ular ancha past narxga ega.
Niobiy birikmalari Nb₃Sn, Nb₃Ge, NbN va NbTi o’ta o’tkazgichlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Bunday xususiyatlar, masalan, fizik tajribalarda ishlatiladigan ilmiy asbob-uskunalarda talabga ega.
Niobiydan olingan mahsulotlar¹²

Zamonaviy sanoat ishlab chiqarishi turli sohalarda faol qo’llaniladigan standart blankalarning deyarli to’liq assortimentini taklif etadi. Dumaloq po’latdan niobiy sim, novda va quvurni ajratish mumkin. Yassi mahsulotlar - niobiy folga va lenta, choyshab, chiziqlar. Ushbu metalldan mahsulotlar ishlab chiqarish zanjirida asosiy o’rinni egallagan niobiy kukuni dastlabki xom ashyoga tegishli bo’lishi mumkin.

• 
  Samolyot qismlari sof niobiy yoki uning qotishmalaridan tayyorlanadi; uran va plutoniy yonilg'i elementlari uchun qobiqlar; suyuq metallar uchun idishlar va quvurlar; elektrolitik kondansatörlerin tafsilotlari; elektron (radar qurilmalari uchun) va kuchli generator lampalarining "issiq" armaturalari ( anodlar, katodlar, panjaralar va boshqalar); kimyo sanoatida korroziyaga chidamli uskunalar.
  
• 
  Boshqa rangli metallar niobiy, shu jumladan uran bilan qotishtiriladi.
  
• 
  Masalan, alyuminiy, agar unga atigi 0, 05% niobiy kiritilsa, ishqorlar bilan umuman reaksiyaga kirishmaydi. Niobiyning 20% ​​misli qotishmasi yuqori elektr o’tkazuvchanligiga ega va shu bilan birga u sof misdan ikki baravar qattiq va kuchliroqdir. Niobiy kriotronlarda–kompyuterlarning o’ta o’tkazuvchan elementlarida qo’llaniladi. Niobiy, shuningdek, katta Adron Kollayderi-ning tezlashtiruvchi tuzilmalarida qo’llanilishi bilan ham mashhur.
  
• 
  Niobiy va tantal yuqori o’ziga xos sig'imga ega elektrolitik kondansatkichlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Tantal metall niobiyga qaraganda yuqori sifatli kondansatörler ishlab chiqarish imkonini beradi. Biroq, niobiy oksid kondansatkichlari eng ishonchli va yong'inga chidamli hisoblanadi.
  

• Avstriya Britaniya Virjiniya orollari, Kanada, Latviya, Liberiya, Lyuksemburg, Palau va Syerra-Leone niobiydan foydalangan holda bimetalik esdalik tangalarini chiqaradi
№41 element ikki marta kashf etilgan. 1801 yilda ingliz olimi Charlz Hatchet Amerikadan Britaniya muzeyiga yuborilgan mineral namunasini tekshirdi. Ushbu mineraldan u ilgari noma'lum bo’lgan element oksidini ajratib oldi. Hatchet yangi elementni Kolumbiya deb atadi va shu bilan uning transatlantik kelib chiqishini belgilaydi. Va qora mineral "kolumbit" deb nomlangan.
Bir yil o’tgach, shved kimyogari Ekeberg kolumbitdan tantal deb nomlangan yana bir yangi element oksidini ajratib oldi. Kolumbiy va tantal birikmalarining o’xshashligi shunchalik katta ediki, 40 yil davomida ko’pchilik kimyogarlar tantal va kolumbiy bir va bir xil element ekanligiga ishonishgan.
1844 yilda nemis kimyogari Geynrix Rouz Bavariyada topilgan kolumbit namunalarini tekshirdi. U yana ikkita metalning oksidlarini topdi. Ulardan biri allaqachon ma'lum bo’lgan tantalning oksidi edi. Oksidlar o’xshash edi va ularning o’xshashligini ta'kidlab, Rose ikkinchi oksidni hosil qiluvchi elementni - niobiyni - mifologik shahid Tantalning qizi Niobe sharafiga nomladi.
Metall niobiy birinchi marta faqat 1866 yilda shved olimi Blomstrand tomonidan niobiy xloridni vodorod bilan qaytarish jarayonida olingan. XIX asr oxirida. Ushbu elementni olishning yana ikkita usuli topildi. Moissan uni dastlab elektr pechida niobiy oksidini uglerod bilan kamaytirdi, keyin esa Goldshmidt xuddi shu elementni alyuminiy bilan kamaytirishga muvaffaq bo’ldi.
41-sonli element turli mamlakatlarda boshqacha nomlanishda davom etdi: Angliya va AQShda - Kolumbiya, boshqa mamlakatlarda - niobiy. 1950 yilda Xalqaro sof va amaliy kimyo ittifoqining qarori bilan "niobiy" elementining nomi universal tarzda qonuniylashtirildi va niobiyning asosiy mineraliga "kolumbit" nomi berildi. Uning formulasi (Fe, Mn) (Nb, Ta)₂ O₆.
Yer qobig'ida har tonnada 18 gramm niobiy bor. Niobiy hech qachon ona davlatida topilmaydi. Niobiy va tantalning yaqin kimyoviy xossalari ularning bir xil minerallarda birgalikda mavjudligini va umumiy geologik jarayonlardagi ishtirokini aniqlaydi.
Elementar niobiy o’ta o’tga chidamli (2468 °C) va yuqori qaynaydigan (4927 °C) metall bo’lib, ko’plab tajovuzkor muhitlarga juda chidamli. Hidroflorikdan tashqari hech qanday kislota ta'sir qilmaydi. Oksidlovchi kislotalar niobiyni "passivlashtiradi", uni himoya oksidi plyonkasi bilan qoplaydi. Niobiyning kimyoviy faolligi yuqori haroratda ortadi.
Niobiy ko’plab nometallar, galogenlar, azot, vodorod, uglerod, oltingugurt bilan faol reaksiyaga kirishadi, lekin uning eng muhim birikmalari boshqa metallar bilan birikmalardir. Niobiy birinchi texnik jihatdan muhim supero’tkazuvchi materiallardan biri bo’lib, uning qotishmalari va birikmalari o’ta o’tkazuvchan solenoidlarni, shuningdek, boshqa muhim texnik qurilmalarni tayyorlash uchun ishlatiladi.¹³
Niobiy yaxshi issiqlik o’tkazuvchanligiga ega va uran bilan 1100 ° S gacha bo’lgan haroratlarda o’zaro ta'sir qilmaydi, bu esa uni yadro sanoatida talab qiladi.
Niobiyni qotishma element sifatida ishlatish yaxshi fikr edi. Niobiy bilan qotishma po'lat korroziyadan va tashqi ta'sirlardan yaxshilab himoyalangan. Niobiy bilan qotishma po'latning aşınma qarshiligi ortadi va shu bilan birga u korroziyaga qarshi xususiyatlarini yo'qotmaydi, chunki. plastik bo'lib qoladi. Kimyo sanoatida niobiy etishmasligi tufayli uning iste'moli minimaldir. Yuqori toza kislotalarni ishlab chiqarish uchun kimyoviy reaktsiyalar tezligiga ta'sir qiluvchi niobiy uskunalari kerak. Tibbiyotda niobiy filamentlari juda mashhur. Ko'pgina mamlakatlarda jarrohlar nervlar va tendonlarni tikish uchun niobiy iplardan foydalanadilar. Operatsiyadan keyin bemorlarda nojo'ya ta'sirlar, rad etish, tirik to'qimalarning tirnash xususiyati kuzatilmaydi. Zargarlik rivojining boshida niobiy qo'l soatlari ishlab chiqarish uchun moslashtirilishga harakat qilindi. Aşınmaya chidamliligi tufayli niobiy qimmatbaho metallar o'rnini bosuvchi bo'lib xizmat qiladi. Yaqin kelajakda niobiy o'ta o'tkazuvchan solenoidlarni ishlab chiqarish uchun asosiy materialga aylanadi. haqida ko'proq o'qing niobiydan foydalanish.
Tantal ishlatilish sohalari va qo’llanilishi.
Tantal (kimyoviy belgi - Ta, lot.  Tantalum )-kimyoviy elementlar davriy tizimining oltinchi davrining 5-guruhning kimyoviy elementi.
Standart sharoitda tantal kumush - oq rangdagi yorqin o'tish metallidir (zich oksidli plyonka hosil bo'lganligi sababli engil qo'rg'oshin (moviy) tusga ega).
Tantal 1802 yilda shved kimyogari A. G. Ekeberg tomonidan Finlyandiya va Shvetsiyada topilgan ikkita mineralda topilgan. Biroq, uni sof shaklda ajratib olish mumkin emas edi. Ushbu elementni olish qiyinligi tufayli u qadimgi yunon mifologiyasining qahramoni - qirol Tantal sharafiga nomlangan.¹⁴
Keyinchalik tantal va "kolumbiy" (niobiy) bir xil deb hisoblangan. Faqat 1844 yilda nemis kimyogari Geynrix Rouz kolumbit-tantalit mineralida ikki xil element - niobiy va tantal borligini isbotladi.
Plastik metall tantalni birinchi marta nemis olimi V. Bolton 1903 yilda olgan.
Birinchi sanoat tantal tayog'i 1922 yilda olingan bo'lsa-da, u gugurt boshi hajmidan oshmagan. Keyin element rektifikatorlar va radio trubalarda qo'llanila boshlandi. Tantalning faol ishlab chiqarilishi Ikkinchi Jahon urushining oxirida yo'lga qo'yildi.
Tabiatda bo'lish
Tantal nodir metal bo'lib, yer qobig'ida u 0, 0002% ni tashkil qiladi. 20 ga yaqin mahalliy tantal minerallari ma'lum - bir qator kolumbit-tantalit, vojinit, loparit, manganotantalit va boshqalar, shuningdek, tantal o'z ichiga olgan 60 dan ortiq minerallar. Ularning barchasi endogen mineral shakllanishi bilan bog'liq. Minerallarda tantal fizik va kimyoviy xossalarining o'xshashligi tufayli har doim niobiy bilan birga topiladi. Tantal odatda dispers element hisoblanadi, chunki u ko'plab kimyoviy elementlar bilan izomorfdir. Tantal konlari granit pegmatitlar, karbonatitlar va ishqoriy qatlamli intruziyalar bilan chegaralangan.
Fizik xususiyatlar¹⁵
Tantal atomining toʻliq elektron konfiguratsiyasi: 1s ^2 2s 2 ^2p 6 ^3s 2 ^3p 6 ^4s 2 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ³.
Tantal yuqori erish nuqtasiga ega - 3290 K ( 3017 ° S ); 5731 K ( 5458 °C ) da qaynaydi. Tantalning zichligi 16, 65 g/sm³. Yuqori erish nuqtasiga qaramay, tantal oltin kabi egiluvchan. Sof tantal ishlov berishga yaxshi mos keladi, oson shtamplanadi, simga o'raladi va qalinligi millimetrning yuzdan bir qismi bo'lgan eng nozik choyshablarga o'raladi. Suyuq azot haroratida ham (-196°C) mo'rt bo'lmaydi. Nopokliklar (uglerod, azot, kislorod, vodorod) mavjud bo'lganda, mexanik xususiyatlar keskin yomonlashadi, bu o'ta toza metallni olish muammosini ayniqsa muhim qiladi. Tantal juda yaxshi qabul qiluvchi (gaz oluvchi), 800 ° C da u 740 hajm gazni o'zlashtira oladi.
Kristal panjara kubik, tana markazlashgan. U paramagnit xususiyatlarga ega. 4, 45 K dan past haroratlarda u o'ta o'tkazuvchanlik holatiga o'tadi.
Izotoplar: Tantalning massa raqamlari 155 dan 190 gacha (protonlar soni - 73, neytronlar - 82 dan 117 gacha) va 30 dan ortiq yadro izomerlari bo'lgan tantal izotoplari ma'lum.
Tabiiy tantal barqaror izotop va barqaror izomer aralashmasidan iborat: ¹⁸¹ Ta (99, 9877%) va ^180m Ta (0, 0123%). Ikkinchisi ¹⁸⁰Ta izotopning o'ta barqaror izomeri (qo'zg'aluvchan holat) bo'lib, yarim yemirilish davri 8 soatdan sal ko'proqni tashkil qiladi.
Kimyoviy xossalari.
Tantal barcha turdagi kimyoviy moddalarga chidamli bo'lgani uchun, bu material ko'pincha qimmatbaho metallar bilan taqqoslanadi. Biroq, termodinamik nuqtai nazardan, tantal qimmatbaho bo'lmagan metall bo'lib, shunga qaramay, turli elementlar bilan barqaror birikmalar hosil qilishi mumkin. Havoda tantal juda ko'p hosil qiladi qalin oksid qatlami, (Ta₂O₅) asosiy materialni kimyoviy hujumdan himoya qiladi. Shunday qilib, oksid qatlami tantal hosil qiladi korroziyaga chidamli.¹⁶
Xona haroratida tantal faqat quyidagi noorganik moddalarda barqaror emas: konsentrlangan sulfat kislota, ftor, vodorod ftorid, gidroflorik kislota va ftor ionlari bo'lgan kislota eritmalari. Ishqoriy eritmalar, erigan natriy gidroksidi va kaliy gidroksid ham tantalga kimyoviy hujumga ega. Shu bilan birga, material ammiakning suvli eritmasida barqarordir. Agar tantal kimyoviy hujumga duchor bo'lsa, vodorod uning kristall panjarasiga kiradi va material mo'rt bo'ladi. Tantalning korroziyaga chidamliligi harorat oshishi bilan asta-sekin kamayadi. ¹⁷