नाइओबियम पेंटोक्साइड

नाइओबियम पेंटोक्साइड रासायनिक सूत्र नाइओबियम के साथ अकार्बनिक यौगिक है2ऑक्साइड5. एक रंगहीन, अघुलनशील, और काफी गैर-प्रतिक्रियाशील ठोस, यह अन्य यौगिकों और नाइओबियम युक्त सामग्रियों के लिए सबसे व्यापक अग्रदूत है। यह मुख्य रूप से मिश्र धातु में उपयोग किया जाता है, संधारित्र, ऑप्टिकल ग्लास और लिथियम निओबेट के उत्पादन में अन्य विशेष अनुप्रयोगों के साथ।

संरचना
इसके कई बहुरूपी रूप हैं जो बड़े पैमाने पर ऑक्टाहेड्रली समन्वित नाइओबियम परमाणुओं पर आधारित हैं। बहुरूपियों की पहचान विभिन्न प्रकार के उपसर्गों से की जाती है।  सबसे अधिक सामना किया जाने वाला रूप मोनोक्लिनिक क्रिस्टल सिस्टम एच-नाइओबियम है2ऑक्साइड5, जिसमें एक जटिल संरचना होती है जिसमें एक यूनिट सेल होती है जिसमें 28 नाइओबियम परमाणु और 70 ऑक्सीजन होते हैं, जहां 27 नाइओबियम परमाणु ऑक्टाहेड्रली समन्वित होते हैं और एक टेट्राहेड्रली। एक अनैच्छिक ठोस हाइड्रेट है, Nb2O5*nH2O, तथाकथित नाइओबिक एसिड (जिसे पहले कोलम्बिक एसिड कहा जाता था), जिसे नाइओबियम पेंटाक्लोराइड या एनबी के मूल समाधान के हाइड्रोलिसिस द्वारा तैयार किया जा सकता है।2O5 एचएफ में भंग। पिघला हुआ नाइओबियम पेंटोक्साइड में क्रिस्टलीय रूपों की तुलना में कम औसत समन्वय संख्या होती है, जिसमें अधिकतर एनबीओ युक्त संरचना होती है5 और एनबीओ6 बहुतल।

हाइड्रोलिसिस
नायब2O5 आधार का उपयोग करके क्षार-धातु नाइओबेट्स, अल्कोक्साइड्स या फ्लोराइड के हाइड्रोलिसिस द्वारा तैयार किया जाता है। इस तरह की स्पष्ट रूप से सरल प्रक्रियाएं हाइड्रेटेड ऑक्साइड का वहन करती हैं जो तब पकाना हो सकती हैं। शुद्ध नायब2O5 नाइओबियम (वी) क्लोराइड|एनबीसीएल के हाइड्रोलिसिस द्वारा भी तैयार किया जा सकता है5:
 * 2 एनबीसीएल5 + 5 एच2हे → नायब2O5 + 10 एचसीएल

SOL-जेल तकनीकों के माध्यम से उत्पादन की एक विधि को एसिटिक एसिड की उपस्थिति में नाइओबियम अल्कोक्साइड्स को हाइड्रोलाइजिंग करने की सूचना दी गई है, इसके बाद जैल के कैल्सीनेशन के बाद ऑर्थोरोम्बिक क्रिस्टल सिस्टम फॉर्म का उत्पादन किया जाता है, टी नायब2O5.

ऑक्सीकरण
यह देखते हुए कि नायब2O5 नाइओबियम का सबसे आम और मजबूत यौगिक है, इसके गठन के लिए व्यावहारिक और गूढ़ दोनों तरह के कई तरीके मौजूद हैं। उदाहरण के लिए, ऑक्साइड तब उत्पन्न होता है जब नाइओबियम धातु हवा में ऑक्सीकृत होती है। नाइओबियम डाइऑक्साइड का ऑक्सीकरण, NbO2 हवा में बहुरूपता, L-Nb बनाता है2O5. नैनो-आकार के नाइओबियम पेंटोक्साइड कणों को NbCl के LiH अपचयन द्वारा संश्लेषित किया गया है5, नैनो संरचित निओबेट्स के संश्लेषण के हिस्से के रूप में हवाई ऑक्सीकरण के बाद।

प्रतिक्रियाएं
नायब2O5 एचएफ द्वारा हमला किया जाता है और फ्यूज्ड क्षार में घुल जाता है।

धातु में कमी
नायब का रूपांतरण2O5 नाइओबियम धातु के औद्योगिक उत्पादन का मुख्य मार्ग है। 1980 के दशक में, लगभग 15,000,000 किग्रा Nb2O5 धातु में कमी के लिए सालाना खपत होती थी। मुख्य विधि अल्युमीनियम के साथ इस ऑक्साइड की कमी है:
 * 3 नायब2O5 + 10 अल → 6 नायब + 5 अल2O3

एक वैकल्पिक लेकिन कम प्रचलित मार्ग में कार्बोथर्मल कमी शामिल है, जो कार्बन के साथ कमी के माध्यम से आगे बढ़ती है और दो चरण बाल्के प्रक्रिया का आधार बनाती है:
 * नायब2O5 + 7 सी → 2 एनबीसी + 5 सीओ (1800 डिग्री सेल्सियस पर वैक्यूम के तहत गर्म)
 * 5 एनबीसी + नायब2O5 → 7 एनबी + 5 सीओ

हैलाइड्स में रूपांतरण
नायब के रूपांतरण के लिए कई तरीके जाने जाते हैं2O5 हालिड्स के लिए। ऑक्सीहैलाइड्स देने के लिए मुख्य समस्या अपूर्ण प्रतिक्रिया है। प्रयोगशाला में, रूपांतरण को थियोनील क्लोराइड से प्रभावित किया जा सकता है: :नायब2O5 + 5 एसओसीएल2 → 2 NbCl5 + 5 एसओ2 नायब2O5 कार्बन टेट्राक्लोराइड | CCl के साथ अभिक्रिया करता है4नाइओबियम ऑक्सीक्लोराइड NbOCl देने के लिए3.

निओबेट्स में रूपांतरण
नायब का इलाज2O5 200 डिग्री सेल्सियस पर जलीय सोडियम हाइड्रॉक्साइड के साथ क्रिस्टलीय सोडियम नाइओबेट, NaNbO दे सकता है3 जबकि पोटेशियम हाइड्रोक्साइड के साथ प्रतिक्रिया घुलनशील लिंडक्विस्ट-प्रकार हेक्सानियोबेट्स उत्पन्न कर सकती है,. लीथियम निओबेट्स जैसे LiNbO3 और ली3एनबीओ4 प्रतिक्रिया लिथियम कार्बोनेट और एनबी द्वारा तैयार किया जा सकता है2O5.

कम निओबियम ऑक्साइड में रूपांतरण
एच के साथ उच्च तापमान में कमी2 एनबीओ देता है2: :नायब2O5 + एच2 → 2 एनबीओ2 + एच2हे

नाइओबियम मोनोऑक्साइड आर्क-फर्नेस का उपयोग करके एक अनुपातीकरण से उत्पन्न होता है:
 * नायब2O5 + 3Nb → 5 NbO

बरगंडी रंग का नाइओबियम (III) ऑक्साइड, जो पहले सुपरकंडक्टिंग ऑक्साइड में से एक है, एक कॉम्प्रोपोर्शन द्वारा फिर से तैयार किया जा सकता है:
 * वह3एनबीओ4 + 2 एनबीओ → 3 लीएनबीओ2

उपयोग करता है
नाइओबियम पेंटोक्साइड मुख्य रूप से नाइओबियम धातु के उत्पादन में प्रयोग किया जाता है, लेकिन ऑप्टिकल ग्लास और लिथियम नाइओबेट के उत्पादन में विशेष अनुप्रयोग मौजूद हैं।

नायब की पतली फिल्में2O5 नाइओबियम संधारित्र में ढांकता हुआ परत बनाते हैं।

नाइओबियम2ऑक्साइड5 लिथियम आयन बैटरी में एनोड के रूप में उपयोग करने पर विचार किया गया है, यह देखते हुए कि उनकी आदेशित क्रिस्टलीय संरचना 225 mAh g की चार्जिंग गति की अनुमति देती है-1 200 mA g पर−1 400 चक्रों में, 99.93% की कूलॉम्बिक दक्षता पर।

बाहरी संबंध

 * Basic Niobium Information and Research Data