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41Nb 나이오븀 / 니오브 Niobium |
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| 분류 | 전이 원소 | 상태 | 고체 |
| 원자량 | 92.90637 | 밀도 | 8.57 g/cm3 |
| 녹는점 | 2477 °C | 끓는점 | 4744 °C |
| 용융열 | 30 kJ/mol | 증발열 | 689.9 kJ/mol |
| 원자가 | 5 | 이온화에너지 | 652.1, 1380, 2416 kJ/mol |
| 전기음성도 | 1.6 | 전자친화도 | 86.1 kJ/mol |
| 발견 | C. Hatchett (1801) | ||
| CAS 등록번호 | 7440-03-1 | ||
| 이전 원소 | 지르코늄(Zr) | 다음 원소 | 몰리브데넘(Mo) |
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1. 개요
나이오븀은 광택이 있는 회색의 전이 금속 원소로, 대한화학회에서는 미국식 발음인 '나이오븀'이라고 쓰는 것을 권장하지만 보통은 '니오븀'으로 부른다. 원소 이름의 유래는 그리스 신화 속 인물인 니오베[1]에서 따온 것. 니오브는 독일에서 명명했던 접미사다.2. 역사
나이오븀 발견의 역사는 다소 복잡하다. 1801년, 영국의 화학자 해체트는 컬럼바이트에서 미지의 원소를 발견해 이를 콜롬븀(Cb)이라 이름붙였다. 이듬해, 스웨덴에서 새로운 원소 탄탈럼을 발견했는데, 콜롬븀과 성질이 비슷했기 때문에 콜롬븀과 탄탈럼을 같은 원소로 간주했다. 하지만 1846년에 독일의 화학자 로제가 콜롬븀이 순물질이 아니며 탄탈럼 산화물이 섞여 있다는 것을 발견했고, 새로운 금속을 추출해냈다. 이것이 새로운 원소 니오브[2]이다. 그리고 1865년, 콜롬븀과 니오브가 같은 물질이라는 것이 확인되어, 새로운 원소의 발견자는 해체트가 되었다. 그 후 영국에서는 잠깐 동안 콜롬븀과 니오브가 혼용되었으나, 1949년에 니오브로 통일되었다. 1950년에 IUPAC에서 이름을 확정할 때 북미 지역의 반대가 있어, 유럽 본토에서 쓰던 볼프람을 텅스텐으로 확정하고, 콜롬븀은 나이오븀으로 이름이 확정되었다.여전히 미 지질학회 등에서는 니오브(콜롬븀) 이렇게 병기한다. 우리나라에서 미국식 발음으로 쓰던 단어를 갈아엎는데 정작 미국에서는 (영어식 옛이름을 병기하기 위해) 독일식 옛 작명을 병기하는 중.
3. 용도
철에 합금하면 강도와 가공성과 용접성이 좋아진다.[3] 그래서 생산량의 90%는 용접봉이나 쇠파이프 등의 합금용으로 사용된다. 또한 고탄소 스테인리스강에 조금 첨가하면 크롬과 탄소가 결합하는 걸 막아 자유크롬을 늘리고 나이오븀이 대신 경도 높은 탄화물을 형성함으로서 내식성과 인성, 내마모성을 모두 올릴 수 있다.또한 주석(원소)이나 저마늄, 티타늄 등과 합금한 초전도 합금 재료로 널리 쓰이고 있다. 이런 초전도 나이오븀 합금으로 만든 리본 모양의 전선으로 전자석을 만들어서, 액체 헬륨 등으로 일정 온도 이하가 되도록 냉각시키면, 전선의 전기저항이 거의 없기 때문에 반영구적으로 전류를 흘리는 것이 가능하다. 게다가 강한 전류를 흘릴 수도 있어서 강력한 전자석을 만드는 것도 가능하다. 이 강력한 전자석을 초전도자석이라고 하며, 자기부상열차 등에 이용된다. 그래서 거대 경입자 충돌기 (LHC) 나 ITER 핵융합 실험로 같은 초전도를 이용한 연구나 시설에 대량으로 쓰인다.
의외로 구하기가 쉬운 금속 중 하나로, 특히 금속 알레르기가 적고 아름다운 색깔로 양극 산화되기 때문에 피어싱 업계에서 많이 쓴다.
4. 여담
화학자들이 나이오븀과 탄탈럼 둘을 분리해 내는데 개고생을 했던 것에서도 알 수 있지만, 나이오븀은 여러모로 물리적 화학적 성질이 탄탈럼과 비슷하다.나이오븀과 탄탈럼은 늘 함께 붙어 다니므로, 대개 이것들이 함유된 광물은 나이오븀의 미국에서 부르던 이름인 '콜롬븀'과 탄탈륨의 앞부분을 합한 '콜탄' 이라는 이름으로 불려진다. 그래서 콩고에서 콜탄을 캐낸다는 이야기는 즉 나이오븀과 탄탈럼이 붙어 있는 광물을 캐낸다는 뜻이다.
세계 매장량은 약 290만톤으로, 브라질이 98%를 차지하고 있고 생산량도 92%(5만7000톤)를 점유하고 있다.
2012년 2월에 한국에서도 나이오븀 광체가 춘천인근에서 발견되었다. 링크