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鈮，元素周期表第41號(hào)元素。
鈮，是1801年由英國化學(xué)家哈契特在研究倫敦大英博物館中收藏的一塊鐵礦石中分離出來的。1864年，瑞士化學(xué)家第一次通過氫氣還原氯化物的方法制成了金屬鈮。1951年，國際理論與應(yīng)用化學(xué)協(xié)會(huì)命名委員會(huì)正式?jīng)Q定統(tǒng)一采用鈮作為元素的正式名稱。
最初鈮被用于制作白熾燈的燈絲，不過很快就被鎢所替代，因?yàn)殒u的熔點(diǎn)更高，更適合制造白熾燈。20世紀(jì)20年代，人們發(fā)現(xiàn)鈮能提高鋼的強(qiáng)度，于是推動(dòng)了鈮在鋼鐵領(lǐng)域的應(yīng)用，實(shí)際上鋼中只需要加入0.03—0.05%的鈮，就能讓鋼的屈服強(qiáng)度提高30%以上。鈮的加入并不是改變鐵的結(jié)構(gòu)，而是與鋼中的碳、氮、硫結(jié)合，改變鋼的顯微結(jié)構(gòu)。不僅如此，鈮還能提高鋼的韌性、抗高溫氧化性、耐腐蝕性，降低鋼脆性轉(zhuǎn)變溫度，從而獲得好的焊接性能和成型性能。
貝爾實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，鈮錫合金在強(qiáng)電場(chǎng)、磁場(chǎng)環(huán)境下仍能保持超導(dǎo)性能，鈮是其中臨界溫度最高的一種，這使鈮合金成為目前最重要的超導(dǎo)材料。
有人設(shè)計(jì)了一款高速懸浮列車，其車輪部位安裝的超導(dǎo)磁體，就是含鈮合金制成的，它可以產(chǎn)生強(qiáng)烈而穩(wěn)定的磁場(chǎng)，使整個(gè)列車懸浮在軌道上約10厘米的高度，列車和軌道之間不再有摩擦，因而只需很少的動(dòng)力，就可讓列車達(dá)到每小時(shí)500公里以上的速度。人們還用鈮鈦超導(dǎo)材料制成了一臺(tái)直流發(fā)電機(jī)，它體積小、重量輕、成本低，與同樣大小的發(fā)電機(jī)相比發(fā)電量要大一百倍。
鈮在外科醫(yī)療上也占有重要地位，有極好的抗蝕性，不會(huì)與人體里的各種液體發(fā)生作用，而且也完全不會(huì)損傷生物的機(jī)體組織，對(duì)于任何殺菌方法都能適應(yīng)，可以與有機(jī)組織長期結(jié)合并無害地留在人體里。于是人們用鈮片彌補(bǔ)頭蓋骨的損傷，用鈮絲縫合神經(jīng)和肌腱，用鈮條代替折斷了的骨頭和關(guān)節(jié)，用鈮絲制成的鈮紗或鈮網(wǎng)，用來補(bǔ)償肌肉，就像在真的骨頭上生長一樣。因此人們也把鈮稱為“親生物金屬”。
鈮擁有含5個(gè)電子的外層價(jià)電子層，所以擁有豐富的氧化還原特性，其化合價(jià)可以從-1到+5，當(dāng)價(jià)電子層被完全去除后會(huì)顯出高度親氧的氪核心，可用作鹵化物轉(zhuǎn)化劑、氧化劑，甚至于激活碳?xì)滏I。最近就有一項(xiàng)研究表明，利用五價(jià)鈮的強(qiáng)氧化性，能凈化毒氣，甚至連可怕的芥子氣也能被鈮皂石黏土輕易轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒。
2003年，奧地利人還找到了與鈮有關(guān)的美麗化學(xué)藝術(shù)，金屬鈮表面通過電鍍鈮氧化物薄膜能得到折射、閃閃發(fā)光的表面，不同厚度的薄膜還能產(chǎn)生不同的顏色，于是制成多種不同顏色的錢幣，這樣就增加了這些錢幣的收藏價(jià)值。
（作者系武漢市第二十中學(xué)化學(xué)教師、武漢市科學(xué)家科普?qǐng)F(tuán)成員）
來源：科普時(shí)報(bào)
