米拉Senthilingam

本周,一个带有矛盾的元素,正如它的名字哭泣一样,但它的化学反应是无动于衷的。Jon Steed报道:

乔恩·马

.多好的名字啊!这种元素是以希腊神话中坦塔罗斯的女儿尼俄伯命名的。坦塔罗斯也有一种元素以他的名字命名;它在元素周期表中的位置正好在铌的下面。尼俄伯的日子可不好过。她愚蠢地建议,与其崇拜看不见的神,不如改变一下,欣赏真实的人也许是个好主意。希腊诸神对她这种傲慢的行为并不宽容,作为惩罚,他们把她十二个孩子全部或至少大部分都杀了。niobids。结果,尼俄伯逃到西皮洛斯山,被变成了石头。直到今天,在土耳其爱琴海地区有一块岩石被称为“哭泣的岩石”,它看起来像一个女人的脸,据说是尼俄伯的脸。水从岩石上多孔的石灰岩中渗出,据说就像尼俄伯为尼俄比斯的命运而不停地流泪。尼俄伯山明显的石化现象,以及随后从岩石中渗出的富含矿物质的水,让人想起了真实的石化井的化学现象,比如北约克郡克纳斯伯勒的希普顿母亲洞穴。含盐水的蒸发和随后的矿物沉积意味着这些井确实可以将普通物体变成石头。

从克纳斯堡城堡的废墟上俯瞰尼德河,克纳斯堡,英国北约克郡。英国。

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在元素周期表中,把尼俄伯和她的父亲坦塔罗斯放在一起并非偶然。铌和钽都是在矿物铌中发现的,这是一种混合氧化物而且,它们具有相似的化学和物理性质。事实上,铌最初以哥伦比亚命名为columbium,因为它是在1801年从美国运来的一种矿物中发现的。在接下来的半个世纪里,人们对这些矿物中究竟存在哪些可能的新类钽元素存在着很大的困惑,最初,一些钽元素的后代成为了不朽的元素,被命名为pelopium, ilmenium和dianium。最后只有铌幸免于难。在美国,铌被称为columbium,符号Cb,一直到1950年国际纯粹与应用化学联合会正式命名它。美国化学学会发表的最后一篇提到钶的论文要追溯到1953年,当时的标题并不令人兴奋光度法测定铌,和不锈钢中的钽.这篇论文确实暗示了铌的主要用途之一,正如我们将看到的那样。2010年的《奥尔德里奇精细化学品目录》(Aldrich catalog of Fine Chemicals)仍将钶作为解释性的小标题,以供困惑的美国人参考。

事实上,与勇敢的Niobe相比,铌是一种相当冷漠的元素。它甚至不与氧化性强的酸发生反应阿卡regia和钽一样,对体液是惰性的。这种钝化,再加上阳极氧化的着色倾向,意味着它有时被用于珠宝和硬币。阳极氧化过程产生一层薄薄的氧化层,通过光的衍射产生一系列永久的颜色。自2003年以来,奥地利生产了一系列银铌欧元硬币,铌中心颜色为蓝色、绿色、棕色、紫色、紫色或黄色。像我们熟知的钨一样,铌也会形成一系列五颜六色的氧化物“青铜”,根据还原程度的不同,颜色从深蓝色到红色不等。

然而,也许铌最令人兴奋的现代作用是在超导铌钛合金纤维中。铌钛在低于10开尔文的温度下具有超导性,并用于许多大型超导磁体,如费米实验室的Tevatron加速器和最近的大型强子对撞机,其中含铌磁体被冷却到1.9开尔文,并在高达8.3特斯拉的磁场下工作。你也可以在医院核磁共振扫描仪中的超导磁体。

复利-铌

来源:©Andy Brunning/英万博代理国皇家化学学会

英国皇家万博代理化学与复利学会用这些元素图形来庆祝国际年,这些图形将在全年发布

铌在一系列特殊合金中是一种有用的金属。在低至0.1%的含量下,它对钢材有显著的强化作用,使其适用于天然气管道等。它还涉及一些用于航空航天工业发动机部件的高温稳定合金。

铌几乎成为家喻户晓的元素,因为它早期是白炽灯的灯丝。它的钝化和2468摄氏度的高熔点使其适合这种应用,但它很快被熔点更高的钨所取代。铌也是一种密度相当大的元素,正是这种密度可能解释了它的稀有程度。在百万分之二十的情况下,它是33理查德·道金斯是地壳中最常见元素的名人堂之一。如此低的数值可能是因为在地球形成过程中,“失踪”的铌沉入了地核。

黑色背景上的白炽灯泡

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在无机化学文献中,你不会看到很多关于铌化学的出版物,尽管这种金属并不是特别昂贵,所以也许在这个信贷紧缩的时代,一切都会改变。一篇经典的论文是迪克·施罗克1979年对铌和钽烷基乙烯配合物(金属和钽之间有双键的化合物)化学的综述.这篇论文包含了我最喜欢的一种有机金属化合物——实际上是一种钽化合物——的图片,其中金属夹在两个有机环之间,并与两个简单的碳片段结合;CH2和CH3..这种结构预示着一种广泛的三明治型金属基催化剂。

在铌分子的修饰方面,最优雅的一种是由六个铌离子和18个氯化物组成的八面体形成的非常对称的簇。一种离子,突出铌的倾向形成大的,奇异的多金属簇与卤化物和氧化物。

当你看着周期表上庞大而杂乱的部分时,你的眼睛很容易迷失在中间凹陷处的一大片奇特而令人困惑的过渡金属中。我希望你能让铌的例子提醒你,没什么好哭的。这些元素的微妙之处并不是太让人石化,只要有一点创造力,你就可以产生一些化学反应,即使是复仇的古代神也会为此感到自豪。

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提供颜色、超导能力和分子图——当然是神引以为豪的事情。这是杜伦大学的乔恩·斯蒂德(Jon Steed)讲述的诱人的铌元素化学。

下周,这个元素的创始人显然不相信风险评估。

佬司Ohrstrom

通常在精彩的化学演示结束后,台上的科学家会警告观众“不要在家尝试”。瑞典化学家雅各布·贝采里乌斯(Jacob Berzelius)显然没有听从这些警告。相反,他和他的同事们在他位于斯德哥尔摩尼布罗加坦和里德达加坦交叉口的公寓的厨房里进行了许多开创性的实验。例如,1815年,贝采里乌斯从瑞典矿城法轮运来的一种矿物中分离出一种新元素,并给它命名以斯堪的纳维亚的雷神托尔命名。几年后,他才意识到自己错了,他所认为的新元素实际上是错误的磷酸。

然而,在1828年,他从挪威的汉斯·埃斯马克牧师那里收到了一份奇怪的矿物样本,那时他早已因发现另外三种元素而闻名于世。在瑞典皇家科学院的新实验室里,贝采里乌斯分离出了另一种元素,这种元素就是我们现在所说的钍。

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现在你知道了它的发现,加入瑞典Chalmers tekniska högskola的Lars Öhrström,在下周的课程中了解钍的化学和应用化学元素。我是Meera Senthilinghma,感谢大家的收听。