41Nb92.906

原子番号 41 · 遷移金属

ニオブ Nb

別名: Niobium

ニオブはやわらかく光沢のある灰色の遷移金属です。鋼にほんの少し加えるだけで強さと粘り強さが大きく増すため、パイプラインや自動車の車体、橋に使われています。また、常圧ではほかのどの元素よりも高い温度で超伝導になるため、MRI装置や粒子加速器に欠かせません。

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主な性質

原子番号41
原子量92.906 (CIAAW 2024 簡略標準原子量)
分類遷移金属
5
周期5
ブロックd
状態(25 °C・1 atm)固体
融点2750 K (2476.8 °C)
沸点5017 K (4743.9 °C)
密度8.57 g/cm³
電気陰性度(ポーリング)1.6
原子半径(ファンデルワールス)207 pm
第一イオン化エネルギー6.759 eV
電子親和力0.893 eV
酸化数+5, +3
発見1801

電子配置

簡略表記
[Kr]5s1 4d4
完全表記
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d4 5s1
電子殻ごとの電子数
2 · 8 · 18 · 12 · 1

軌道図(ボックス図)

1s2↑↓
2s2↑↓
2p6↑↓↑↓↑↓
3s2↑↓
3p6↑↓↑↓↑↓
3d10↑↓↑↓↑↓↑↓↑↓
4s2↑↓
4p6↑↓↑↓↑↓
4d4
5s1

周期表での位置

発見の歴史

1801年、イギリスの化学者チャールズ・ハチェットは北アメリカから届いた鉱物標本を分析し、新元素を発表してコロンビウムと名づけました。

その1年後にスウェーデンでタンタルが発見されましたが、2つがあまりに似ていたため、1809年にウィリアム・ハイド・ウォラストンは両者を同じ元素だと結論しました。この混乱は1844年まで続き、ドイツの化学者ハインリヒ・ローゼが2つの別々の元素があることを示して、こちらにニオブという新しい名前を与えました。

クリスティアン・ヴィルヘルム・ブロムストランドが1864年に初めて金属をつくりました。約1世紀のあいだ、ヨーロッパの化学者はニオブと呼び、アメリカの冶金学者はコロンビウムと呼び続けましたが、1949年に国際純正・応用化学連合がニオブを正式名称に採用しました。

名前の由来

ギリシャ神話のニオベはタンタロスの娘です。ローゼは、この元素とタンタルの切っても切れない関係を表すためにこの名前を選びました。元素記号は Nb です。

主な用途

  • 高張力低合金鋼: ニオブを約0.1%加えると結晶粒が細かくなり、パイプライン、自動車の車体、橋、建物の骨組みに使う丈夫で粘り強い鋼ができます。これがニオブの消費の大部分を占めます。
  • 超合金: ニオブはジェットエンジンやロケットエンジンの部品の高温強度を高めます。
  • 超伝導磁石: ニオブチタン線は病院のMRI装置や大型ハドロン衝突型加速器の磁石をつくり、さらに強い磁場が必要なところではニオブスズが使われます。純粋なニオブは加速器用の超伝導高周波空洞に加工されます。
  • アクセサリー: ニオブはアレルギーを起こすことがまれで、陽極酸化によってさまざまなあざやかな色に着色できます。

同位体

ニオブの安定同位体はニオブ93ただ一つです。放射性のニオブ95は半減期が約35日の核分裂生成物で、原子力施設周辺の環境モニタリングで測定されます。ニオブ94は半減期が数万年に及ぶ長寿命の放射化生成物です。

身近なところで

ニオブはパイロクロア鉱やコルンブ石から取り出されます。供給は極端に集中しており、世界のニオブの約90%はブラジル、とりわけミナスジェライス州アラシャ近郊の鉱山から産出しています。

ニオブは自動車や建物の鋼、病院のMRI装置の磁石の中に隠れています。金属が生物学的に不活性なため、ボディピアスや一部の医療用インプラントにも使われます。

豆知識

  • ニオブは約9.2 K以下で超伝導になり、これは常圧における元素の転移温度として最も高い値です。
  • 神話の父娘と同じように、タンタルとニオブは鉱石の中でほぼ必ず一緒に産出します。
  • 陽極酸化したニオブは、酸化膜の厚さによって青、紫、金色を示します。

同じ族 (5)

データの出典 · 性質: PubChem Periodic Table(米国 NIH/NLM 公開データ)・原子量: CIAAW 2024 簡略標準原子量・名称: Wikidata(CC0)、韓国語名は大韓化学会の表記に準拠。2026-09-23 取得。