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2010-01-09T14:34:05Z

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新規ページ

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| colspan="2" style="text-align:center; border:none;"|[[ジルコニウム]] - '''ニオブ''' - [[モリブデン]]
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| style="vertical-align:middle; border:none;"|[[バナジウム|V]] 
'''Nb''' [[タンタル|Ta]]    
| style="text-align:center; border:none;"|[[ファイル:Nb-TableImage.png|250px]]
<div style="text-align:right; font-size:90%;">[[周期表]]</div>
|}
|-
! colspan="2" style="background:#ffc0c0;"|一般特性
|-
|[[元素の名前順一覧|名称]], [[元素の記号順一覧|記号]], [[元素の番号順一覧|番号]]||ニオブ, Nb, 41
|-
|[[元素の分類|分類]]||[[遷移金属]]
|-
|[[元素の族|族]], [[元素の周期|周期]], [[元素のブロック|ブロック]]||[[第5族元素|5 (VA)]], [[第5周期元素|5]] , [[dブロック元素|d]]
|-
|[[密度]], [[モース硬度|硬度]]||8570 kg/m3, 6
|-
|[[色]]|| style="text-align:center;"|光沢のある灰白色 [[ファイル:Niobium metal.jpg|120px|ニオブ]]
|-
! colspan="2" style="background:#ffc0c0;"|原子特性
|-
|[[原子量]]||[[1 E-25 kg|92.90638]] [[原子質量単位|u]]
|-
|[[原子半径]] （計測値）||[[1 E-10 m|145 (198)]] [[ピコメートル|pm]]
|-
|[[共有結合半径]]||137 pm
|-
|[[ファンデルワールス半径|VDW半径]]||データなし
|-
|[[電子配置]]||<nowiki>[</nowiki>[[クリプトン|Kr]]<nowiki>]</nowiki>4[[d軌道|d]]4 5[[s軌道|s]]1
|-
|[[電子殻]]||2, 8, 18, 12, 1
|-
|[[酸化数]]（[[酸化物]]）||5, 3（酸性[[酸化物]]）
|-
|[[結晶構造]]||[[体心立方構造]]
|-
! colspan="2" style="background:#ffc0c0;"|物理特性
|-|[[相]]||固体 ([[常磁性]])
|-
|[[融点]]||2750 [[ケルビン|K]] (4491 °[[華氏|F]])
|-
|[[沸点]]||5017 K (8571 °F)
|-
|[[モル体積]]||10.83 ×10-3 m3/mol
|-
|[[気化熱]]||696.6 kJ/mol
|-
|[[融解熱]]||26.4 kJ/mol
|-
|[[蒸気圧]]||0.0755 [[パスカル|Pa]] (2741 K)
|-
|[[音速|音の伝わる速さ]]||3480 [[メートル毎秒|m/s]] (293.15 K)
|-
! colspan="2" style="background:#ffc0c0;"|その他
|-
|[[クラーク数]]||0.002 [[パーセント|%]]
|-
|[[電気陰性度]]||1.6（[[ライナス・ポーリング|ポーリング]]）
|-
|[[比熱容量]]||265 J/(kg·K)
|-
|[[導電率]]||6.93 ×106/m·[[オーム|Ω]]
|-
|[[熱伝導率]]||53.7 W/(m·K)
|-
|第1[[イオン化エネルギー]]||652.1 kJ/mol
|-
|第2イオン化エネルギー||1380 kJ/mol
|-
|第3イオン化エネルギー||2416 kJ/mol
|-
|第4イオン化エネルギー||3700 kJ/mol
|-
|第5イオン化エネルギー||4877 kJ/mol
|-
|第6イオン化エネルギー||9847 kJ/mol
|-
|第7イオン化エネルギー||12100 kJ/mol
|-
! colspan="2" style="background:#ffc0c0;"|（比較的）安定同位体
|-
| colspan="2"|
{| class="wikitable" style="width:100%; background:transparent;"
|- style="font-size:90%;"
! style="background:transparent;"|[[同位体]]!! style="background:transparent;"|[[天然存在比|NA]]!! style="background:transparent;"|[[半減期]]!! style="background:transparent;"|[[崩壊モード|DM]]!! style="background:transparent;"|[[崩壊エネルギー|DE]] [[メガ|M]][[電子ボルト|eV]]!! style="background:transparent;"|[[崩壊生成物|DP]]
|-
|91Nb||[[放射性同位体|{syn.}]]||[[1 E10 s|680 年]]||[[電子捕獲|ε]]||1.253||[[ジルコニウム|91Zr]]
|-
|92Nb||{syn.}||[[1 E15 s|3.47 E7 年]]||[[ベータ崩壊|β-]] ε||0.356 2.006||[[モリブデン|92Mo]] 92Zr
|-
|93Nb||'''100%'''|| colspan="4"|[[中性子]]52個で[[安定同位体|安定]]
|-
|Meta||{syn.}||[[1 E8 s|16.13 年]]||IT
||0.031|| 
|-
|94Nb||{syn.}||[[1 E11 s|20,300 年]]||β-||2.045||[[モリブデン|94Mo]]
|-
|95Nb||{syn.}||[[1_E6_s|34.991 日]]||β- [[ガンマ線|γ]]||0.159 0.765||[[モリブデン|95Mo]] -
|}
|-
! colspan="2" style="background:#ffc0c0;"|注記がない限り[[国際単位系]]使用及び[[標準状態]]下
|}

'''ニオブ''' (Niobium) は、[[原子番号]] 41 の[[元素]]。[[元素記号]]は '''Nb'''。[[バナジウム族元素]]の一つ。

== 概要 ==
灰白色の軟らかい[[金属]]（遷移金属）。常温、常圧で安定な結晶構造は、[[体心立方格子構造]] (BCC; Body-Centered Cubic lattice)で、[[比重]]は 8.56、[[融点]]は 2415℃（異なる実験値あり）、[[沸点]]は 2900℃（4758℃という実験値あり）。空気中で酸化被膜を作り内部を保護。耐食性、耐酸性があるが、酸化力のある[[酸]]や[[フッ化水素酸]]には可溶。[[水酸化カリウム]]に微溶。原子価は、+2価 - +5価。単体金属としては最高の[[絶対温度]]9.2K（常圧下）で[[超伝導]]転移を起こす。

[[コルタン|コルンブ石]] (Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6 、パイロクロア([[:en:Pyrochlore]])鉱石に[[タンタル]]と共に含まれる。
資源としては埋蔵・産出とも世界の90％以上を[[ブラジル]]が占めている。日本名は[[ドイツ語]]に由来。

タンタルに化学的性質がよく似ていて、鉱物中の結晶構造上でも共存している。金属としては、より軟らかく展性・延性に富み、加工し易い。

== 用途 ==
鉄鋼添加剤としての用途が9割と大部分を占めているが、光学、電気、電子分野でも重要である。
; 鉄鋼添加剤:フェロニオブとして添加される。自動車や石油パイプライン用の[[高張力鋼]]、海水に対する耐蝕性を高めた[[ステンレス鋼]]、発電所や戦闘機エンジンの[[タービン]]用耐熱超合金など
: [[鋼]]中のニオブが[[炭素]]を安定化し粒間腐食を防止する。これにより鋼材の微小構造が保たれ、耐蝕性、耐熱性、耐衝撃性を高める効果を発揮すると考えられている。
; 超硬工具:炭化ニオブとして[[切削工具]]用[[超硬合金]]。
; スパッタリングターゲット材:スズまたはチタンとの合金、高純度酸化物などが利用されている。
; 高屈折率レンズ:五酸化ニオブとして、光学[[ガラス]]の添加剤（鉛フリーの代替材としても検討されているが、価格が20倍）。
; 光学薄膜:主に[[蒸着]]や[[スパッタリング]]によって形成される。自動車・建築資材用ガラスや[[ディスプレイ]]装置用の低[[反射]]膜、[[光学ディスク]]装置用ミラーの多層膜。
; [[光触媒]]:酸化ニオブ（ニオビア、niobia）やニオブ酸塩に見られ、層状酸化物から得られるナノシートを利用した触媒や吸着機能の研究が進められている。これを利用した防汚ガラスが[[西日本旅客鉄道|JR西日本]]により開発され、[[新幹線]]への導入が計画されている。
; [[超伝導磁石]]:Nb3Ti、Nb3Sn などの[[金属間化合物]]として、[[核磁気共鳴画像法|MRI]]装置で普及しているほか、[[リニアモーターカー]]や[[核融合炉]]、[[粒子加速器]]などへの利用が予想されている。セラミック系の高温超伝導物質を除けば、比較的高い超伝導転移温度を持ち、金属として加工しやすいことから実用化が進んだが、転移温度が10 - 20Kと低いため、長期的には新素材へ移行するものと見られる。
; [[圧電素子]]:[[ニオブ酸リチウム]]（ナトリウム、カリウム塩も同様）の[[単結晶]]が[[強誘電体]]であることから、[[高周波]]発生装置、光変調素子（レーザー光の波長を変える）、[[表面弾性波フィルター]]（携帯電話などのノイズフィルタ）など。
; [[コンデンサ]]:金属粉末を焼結するなどした酸化物による、ニオブコンデンサ（電解コンデンサとセラミックコンデンサ）の電極。
:タンタルによる小型コンデンサが、携帯電話などの小型電子製品に不可欠となっている。埋蔵量が多く（タンタルの100倍とも）安定供給されているニオブを、その代替とする研究がすすめられてきた。
; 放射化学:天然安定同位体が1種しかないことから、人工[[同位体]]を作る材料として。
;その他: 高圧[[ナトリウムランプ]]の電極部、[[垂直磁気記録方式]]の磁性体、[[ジョセフソン素子]]

== 主な産出国 ==
*[[ブラジル]]：特に[[ミナスジェライス州]]のアラシャ（Araxá）鉱山だけで総産出量の8割を担っている。
**ブラジルのパイロクロア鉱石は露天掘りされる上に品位が高く、採掘時で数％のニオブを含んでおり、選鉱すると五酸化ニオブとして65％程度の精鉱が得られるという（価格安定の背景）。
*[[カナダ]]：ブラジルに次ぐ。両者を合わせると99％に達する。

このほか精製副産物としてタンタルの産出国などで回収されている。
鉱石中のニオブとタンタルの含有比率は一定しておらず、特にコルンブ石とタンタル石は同じ構造で、どちらが多いかで名称が変わるため、[[コルタン]]と総称される。

== 歴史 ==
化学的性質がタンタルと似ていたため、元素と確認されるまで紆余曲折があった。
*18世紀初め、[[アメリカ合衆国|アメリカ]]の[[ニューイングランド]]でコルンブ石(Columbite)が発見。
*1753年コルンブ石が[[大英博物館]]に送られ、鉱物標本に。
*1801年標本を分析した[[チャールズ・ハチェット]]が未知の元素を発見し、鉱石名から'''コロンビウム'''(Columbium、元素記号Cb)と命名。
*1802年タンタルの発見。
*1809年 [[ウイリアム・ウォラストン]]によって両者は同じ元素とみなされ、タンタルに統合。
*1846年 [[ドイツ]]の[[ハインリヒ・ローゼ]]により再発見され、[[ギリシャ神話]]の[[タンタロス]]の娘[[ニオベ]] (Niobe) にちなんでニオブと命名。
*1864年コロンビウムがニオブだったことが確認される。
**その後、米英ではコロンビウム、日本を含む他の国ではニオブと呼ばれ、現在もアメリカではコロンビウムが使われている。
*1949年 [[IUPAC]]により名称がニオブ(Niobium)に統一。


== 製造 ==
ニオブの主要用途である製鋼向けフェロニオブは、大部分がブラジルで精製鉱石を直接[[テルミット]]還元して生産されている。日本でも1950年代から1995年まで生産されていたが、ブラジルとカナダが鉱石の輸出を停止したため、撤退した（鉱石は日本でも産出するがコスト面から）。

一方、金属や高純度酸化物を得るための精製は主にアメリカで行われている。
方法としては溶媒抽出法が利用され、主成分が五酸化ニオブである精製鉱石を有機溶剤（MIBK、[[メチルイソブチルケトン]]）で抽出し酸で逆抽出する。条件を変えてタンタルとの分離を行い、またはアルカリ融解などでニオブ酸とした後、加水分解で酸化物を得る。
これを、アルミニウム[[テルミット]]還元、水素還元、電解還元などにより精製し、金属ニオブが得られる。

== ニオブの化合物 ==
* 一酸化ニオブ(NbO)：酸化ニオブ(II)
* 五酸化ニオブ(Nb2O5)：酸化ニオブ(V)
* 水酸化ニオブ
* 炭化ニオブ(Nb2C)
* 炭化ニオブ(NbC)
* 窒化ニオブ(NbN)
* 硫化ニオブ(Nb4S7)
* 二ほう化ニオブ(NbB2)
* 二けい化ニオブ(NbSi2)
* 二セレン化ニオブ(NbSe2)：セレン化ニオブ(IV)
* 五塩化ニオブ(NbCl5)：塩化ニオブ(V)

* ニオブ酸鉛(Pb(NbO3)2)
* ニオブ酸カルシウム(CaNb2O6)
* ニオブ酸ストロンチウム(SrNb2O6)
* ニオブ酸ナトリウム(NaNbO3)
* ニオブ酸バリウム(BaNb2O6)
* ニオブ酸マグネシウム(MgNb2O6)
* [[ニオブ酸リチウム]](LiNbO3)：略称LN

== 同位体 ==
{{main|ニオブの同位体}}

== 関連項目 ==
{{Commonscat|Niobium}}
* [[化学元素発見の年表]]

{{元素周期表}}
{{DEFAULTSORT:におふ}}
[[Category:元素]]
[[Category:ニオブの化合物|*]]

[[en:Niobium]]

ニオブ - 変更履歴

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