化学原子・元素無機物質理科

ニオブとは一体何?用途や特徴・毒性・希少性・合金も現役研究員が5分で解説!

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ニオブは希少金属の一つで、展延性や常磁性を持つ遷移金属だ。ニオブの合金の中には低い温度で超伝導になる性質を持つため、超伝導を利用する装置には欠かせない材料になっている。希少金属だが価格も安く豊富に入手できるため、材料として優れている事も覚えておこう。

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ニオブの歴史と希少性について解説!

image by iStockphoto

ニオブはどのように発見され、地球上にどのくらい存在しているでしょうか。また、地球上に満遍なく存在しているのか。この章ではニオブ発見の歴史と地球上での産出場所についてご紹介します。

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ニオブを発見したのは?

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Edgar Fahs Smith (1854-1928) – Scanned from The Discovery of the Elements (1933) by Mary Elvira Weeks, 3rd rev Ed, p. 77 ( First published by Mary Elvira Weeks in The discovery of the elements: VII. Columbium, tantalum, and vanadium. J. Chem. Educ. 1932, 9, 863.), パブリック・ドメイン, リンクによる

ニオブの発見をしたのはチャールズ・ハチェットです。しかし、ニオブの歴史はとても混沌としており、最終的に決定付けたのはジャン・マリニャックになります。18世紀の初頭、イングランドのチャールズ・ハチェットが鉱物標本の点検し、未知の元素(ニオブ)の酸化物が含まれていることが判明しました。しかし、化学的な性質がよく似た新元素タンタルが発見され、タンタルと未知の元素は同じ元素であると考えられるようになりました。

様々な議論があった中、最終的にスイスの化学者ジャン・マリニャックがニオブとタンタルの差異を証明し、タンタルを含まないニオブの大規模精製に成功しました。

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ニオブの精製方法

ニオブの精製方法

image by Study-Z編集部

ニオブを得るためには、まず鉱石を溶けやすくするために粉砕します。その後フッ化水素水と硫酸に溶解し、不溶物を濾過で除去。酸濃度の高い水溶液と有機溶媒(メチルイソブチルケトン)を十分に接触させるとタンタルとニオブが有機溶媒層に抽出されるのです。

抽出液を希硫酸で逆抽出すると、ニオブだけが水溶液に移動します。水溶液にア ンモニア水を加えて水酸化物としてニオブを沈殿、濾過によりニオブ化合物を得る事ができるのです。

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ニオブはどのくらい存在している?

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ニオブは地球上に満遍なく存在してはいません。しばしばタンタルと共に偏在しています。南アメリカやブラジル、カナダ、アフリカに鉱床が存在しており、それらの国が主要産出国です。ニオブとタンタルは地殻中に24ppmほど存在していると推定されています。主要産出国の供給が十分で新規鉱床の探索も必要ないと予想されているほどです。

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ニオブの発見の歴史は少し複雑で、タンタルと類似した化学的、物理的な性質がそうさせてしまった。しかもタンタルと同じ鉱床で採掘できる点も紛らわしかったと予想できる。鉱床は偏在しており、供給は十分な量ある。精製方法は中学でも学んだ分液操作の応用だ。

次の章ではニオブの具体的な用途例を学んでいくぞ。

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