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Übergangsmetalle: Niob

Symbol: Nb
Kategorie: Übergangsmetalle
Ordnungszahl: 41
Relative Atommasse: 92,90638
Schmelzpunkt: 2741 K
Siedepunkt: 5200 K
Dichte: 8,58 g cm-3
Elektronegativität: 1,2
Ionisierungsenergie: 6,88 eV
Konfiguration: [Kr] 4d4 5s
Oxidationszahlen: 5, 4, 3, 2, 1, -1
Atomradius: 142,9 pm
Ionenradius: 69 pm (+5); 74 pm (+4)

Das Übergangsmetall Niob ist ein hartes, silbergraues Metall. Es entsteht überwiegend in roten Riesensternen, zum Teil auch in verschmelzenden Neutronensternen. In der Erdkruste ist Niob mit einer Konzentration von etwa 20 Milligramm pro Kilogramm häufiger als Blei, aber seltener als Kupfer. Es ähnelt in seinen Eigenschaften sehr dem Tantal, was in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts zu ganz erheblicher Verwirrung führte: Man konnte die beiden Metalle nur schwer unterscheiden, so dass eine Weile Uneinigkeit herrschte, ob ein dem Tantal ähnliches Element existierte oder nicht – und wie es heißen sollte. Neben dem Tantal ist es dem Zirkonium ähnlich. Es ist hart, korrosionsbeständig und schmilzt bei hohen Temperaturen. Wie es sich für ein Übergangsmetall gehört, kommt es in diversen Oxidationsstufen vor, bevorzugt aber mit der für seine Gruppe üblichen +5.

Der ältere Name des Niobs, Columbium, lebt in bestimmten Spezialgebieten bis heute fort. In der Natur kommt Niob meistens in Erzen zusammen mit Tantal vor, zum Beispiel in Columbit-Tantalit, besser bekannt als Coltan, das ultimative Konfliktmineral. Man gewinnt Niob vorwiegend aus anderen Erzen, die Pyrochlor oder Euxenit enthalten. Um Tantal und Niob zu trennen, setzt man das Erz mit Flusssäure zu Verbindungen um, in denen sich die beiden Elemente in Lösung getrennt ausfällen lassen. Der Bedarf an Niob steigt heute stark, seit der Jahrtausendwende hat sich die Weltproduktion mehr als verdoppelt.

Der größte Teil des weltweit verwendeten Niobs wird in Stahlsorten legiert, es bildet dort Nitride und Karbide, die das Material härten. Solche Stähle verwendet man für Gebäude, Autoteile, abriebfeste Maschinenteile und Messerklingen. Ein kleinerer Teil des Niobs geht in hochfeste Superlegierungen auf Nickel- oder Kobaltbasis, die in Gasturbinen, Flugzeug- und Raketentriebwerken Verwendung finden. Niob bildet dabei eine sehr harte Kristallform. Legierungen auf Niob-Basis, zum Beispiel mit Germanium, dienen als Drähte für supraleitende Magnetspulen. Die Anwendungen reichen vom Kernspintomografen bis zum Large Hadron Collider am CERN. Der Röntgenlaser XFEL am DESY in Hamburg nutzt supraleitende Hohlraumresonatoren aus Niob, um Elektronen zu beschleunigen und mit ihnen Röntgenstrahlung zu erzeugen. Nioboxid erhöht den Brechungsindex von Glas, so dass Linsen dünner konstruiert werden können.

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