"불 금강" 과 "부식 방지 챔피언"-니오븀과 탄탈륨은 무엇에 대해 이야기하고 있습니까?

181 년 영국의 화학자 하체트가 북미의 한 니오브 철광석을 분석할 때 텅스텐을 발견했다. 1864 년에 브라운 스턴은 강한 수소 화염으로 염화 브롬을 텅스텐으로 복원했다.

니오븀의 명명은 꽤 재미있는 이야기다. 당시 하체트가 연구한 광석은 미국에서 발견되었기 때문에 미국은 콜롬비아라고도 불리며 콜롬비아를 기념하기 위해 새로운 원소를' 플루토늄' 이라고 명명했다. < P > 하지만 182 년 스웨덴 화학자 엑버그는' 플루토늄' 성질과 매우 비슷한' 탄탈' 을 발견했다 (원자 반경은 4.2% 에 불과했다). 그래서 오랫동안 이 둘을 같은 원소로 여겼는데, 그 당시 많은 유명한 화학자들 (예: 베카리우스 등) 이 이렇게 판단했고,' 탄탈' 이라는 이름만 사용했다. < P > 1845 년까지 독일의 화학자 로택은' 플루토늄' 과' 탄탈' 이 서로 다른 두 가지 원소라고 지적하지 않았다. 두 원소의 성질이 매우 비슷하기 때문에 로택은' 탄탈' (실제로는' 플루토늄') 을' 니오브' 라고 불렀다 < P > 니오븀의 이름은 고대 그리스 신화 중 리디아 왕 탄탈로스의 딸 니오브의 이름을 따서 명명되었다. < P > 여러 해 동안, 이 원소는 미국에서' 플루토늄' 을, 유럽에서는' 니오브' 를 사용했으며, 1951 년까지 국제순화학 및 응용화학협회 명명위원회는 공식적으로' 니오브' 를 이 원소의 정식 명칭으로 통일하기로 결정했다. 현재 미국의 화학자들은 이미' 니오브' 라는 명칭으로 바뀌었지만, 야금학자와 금속 산업계에서는 때때로' 플루토늄' 이라는 명칭을 사용한다.

182 년 스웨덴 화학자 에크버그는 스칸디나비아에서 생산되는 광물 (니오브 탄탈륨 광산) 을 분석할 때 그들의 산을 불소화 복염으로 만든 후 재결정을 하여 탄탈륨을 발견했다. 1814 년에 베카리우스는 그것이 확실히 새로운 요소라고 판단했고, tantalum ("탄탈") 이라는 이름을 부여하는 것에 찬성했다. 원래 의도는' 사람을 괴롭게 한다' 였다. 왜냐하면 그것은 쉽게 니오븀과 분리되지 않기 때문이다. 니오브 탄탈륨의 산화물과 염류는 일찍이 1824 년부터 연구를 시작했지만, 순수 금속은 193 년까지 금속나트륨으로 브롬산염을 환원하는 방법으로 만들어졌다. 1929 년에 금속 탄탈륨 생산이 비로소 공업 규모에 진입하기 시작했다. 고대 그리스 신화 중 리디아 왕 탄탈로스의 이름에서 유래했다는 말이 있다. 전하는 바에 따르면, 탄탈로스는 신들을 어겼기 때문에 지옥에서 고문을 당했다. 그가 목이 깊은 물에 서서 갈증으로 물을 마시려고 했을 때, 물은 아래로 빙빙 돌며 사라졌다. 그가 배고픔 때문에 그에게서 몇 인치밖에 떨어져 있지 않은 과일나무의 열매를 먹고 싶을 때 나뭇가지가 흔들려 손이 닿지 않았다. 금속 탄탈륨은 매우 특이한 내산성 성능을 가지고 있으며, 심지어 왕수까지 견딜 수 있다. 탄탈륨은 산에 있는데, 산이 그것에 미치는 영향은 탄탈로스가 물 속에 서 있을 때보다 그에게 더 큰 영향을 미치지 않는다. 그래서 탄탈로스라는 이름으로 금속 탄탈륨이라는 이름을 붙였습니다. 하지만 영어에서 tantalize 라는 단어도 탄탈로스의 이름에서 유래했기 때문에, 발견한 사람이 그것을 찾기 전에 tantalize 를 받았기 때문에 그것을 발견할 기회를 거의 놓쳤다고 생각하는 사람들도 있다. 이런 견해는 분명히 적절하지 않다. < P > 은 (는) 이 쌍인' 쌍둥이 형제' 를 함께 소개하는 것은 일리가 있다. 원소 주기표에서 동족이고, 물리적, 화학적 성질이 비슷하며, 종종' 분리 불가' 하며, 자연계에서 함께 어우러져 정말 한 쌍의 밀접한' 쌍둥이 형제' 라고 할 수 있기 때문이다. < P > 니오브, 탄탈륨, 텅스텐, 몰리브덴처럼 희귀하고 융해점 금속으로 성질과 용도에도 많은 유사점이 있다. < P > 희귀고 융해점 금속으로 불리기 때문에, 플루토늄, 텅스텐의 가장 중요한 특징은 당연히 내열성이다. 그들의 융점은 각각 24 C 와 거의 3 C 에 달하는데, 일반적인 불길이 그들을 태우지 않는다고 말하지 마라. 바로 제강로의 불길이 휘몰아치는 불바다도 어쩔 수 없다. 고온의 고열 부문, 특히 16 C 이상의 진공난로를 만드는 데 적합한 재료인 것도 놀라운 일이 아니다. < P > 앞서 텅스텐 합금강을 소개했을 때, 한 금속의 우수한 성능이 종종 다른 금속으로 이식될 수 있다는 것을 이미 보았습니다. 지금의 경우도 마찬가지다. 텅스텐을 합금 원소로 강철에 추가하면 강철의 고온 강도가 높아지고 가공 성능이 개선된다. 텅스텐, 텅스텐, 몰리브덴, 바나듐, 니켈, 코발트 등 일련의 금속과 합작하여 얻은' 열강합금' 은 초음속 제트기와 로켓, 미사일 등의 구조재료로 사용될 수 있다. 현재 과학자들은 새로운 고온 구조 재료를 개발할 때 이미 주의를 니오브, 탄탈륨으로 돌리기 시작했고, 많은 고온과 고강도 합금에 이 쌍둥이 형제가 참여하고 있다. < P > 니오븀, 탄탈륨 자체는 매우 완강하다. 그들의 탄화물은 더 유능하다. 이 특징은 텅스텐, 몰리브덴과 전혀 다르지 않다. 니오븀과 탄탈륨 탄화물을 매트릭스로 사용하여 만든 초경합금은 강도와 압축, 내마 모성 및 내식성이 뛰어납니다. 탄화탄소의 경도는 모든 경질 화합물 중에서 가장 높다. 탄화탄화탄화탄화로 만든 공구는 38 C 이하의 고온에 견딜 수 있고 경도는 다이아몬드에 필적할 수 있으며, 사용수명은 탄화텅스텐보다 더 길다. < P > 외과의료상의 묘용 < P > 탄탈륨은 외과의료에서도 중요한 위치를 차지하며 의료기기를 만드는 데 사용할 수 있을 뿐만 아니라' 바이오메트릭 재료' 이기도 하다. < P > 예를 들어, 탄탈륨으로 두개골의 손상을 메울 수 있고, 탄탈륨은 신경과 힘줄을 봉합하는 데 사용할 수 있으며, 탄탈륨은 부러진 뼈와 관절, 탄탈륨으로 만든 탄탈륨 원사 또는 탄탈륨 그물을 대체할 수 있으며, 근육 조직을 보상하는 데 사용할 수 있습니다 ... < P > 병원에서는 인체에서 부러진 뼈 대신 탄탈륨을 사용한 후 사람들이 탄탈륨을 "친생물금속" 마일이라고 부르는 것도 놀라운 일이 아닙니다. < P > 왜 외과수술에서 이렇게 특이한 역할을 할 수 있을까? < P > 관건은 우수한 내식성이 있어 인체에 있는 각종 액체물질과 작용하지 않고, 생물을 거의 손상시키지 않는 기체 조직으로 어떤 살균 방법에도 적응할 수 있기 때문에 유기조직과 장기간 결합해 무해하게 인체에 남아 있을 수 있기 때문이다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 건강명언) < P > 외과수술에서 이렇게 좋은 용도 외에도 니오브, 탄탈륨의 화학적 안정성을 이용하고 전해 콘덴서, 정류기 등을 만드는 데 사용할 수 있다. < P > 특히 탄탈륨은 현재 약 절반 이상이 대용량, 소형, 안정성이 높은 고체 전해 콘덴서를 생산하는 데 사용되고 있으며, 전 세계적으로 매년 수억 개의 콘덴서를 생산하고 있다. < P > 지금 보기에, 탄탈륨 전해 콘덴서는 사람들의 기대를 저버리지 않고, 다른 많은 재료들이 비교할 수 없는 장점을 가지고 있다. 그것은 일반 크기의 다른 콘덴서' 형제' 보다 5 배 큰 전기 용량, 그리고 매우 안정적이고, 내진, 작동 온도 범위, 수명이 길며, 지금은 이미 전자 컴퓨터, 레이더, 미사일, 초음속 비행기, 자동 제어 장치, 컬러 TV, 입체 TV 등의 전자선에 많이 사용되고 있다. < P > 초저온 기적 < P > 하지만 가장 놀라운 것은 극한의 온도에서도 완강히 일할 수 있을 뿐만 아니라 극저온 조건에서도 훌륭하게 봉사할 수 있다는 점이다. 정말 대단하다. < P > 꼬마야, 여러분 중 몇몇은' 절대영도' 라는 온도가 있다는 것을 아실 겁니다. 영도는-273.16 C 에 해당합니다. 절대 영도는 더 이상 낮출 수 없는 저온으로 여겨진다. < P > 사람들은 오래전부터 온도가 절대 영도에 가까울 때 일부 물질의 화학적 성질이 갑자기 바뀌어 저항이 거의 없는' 초전도체' 로 변한다는 것을 발견했다. 물질이 이런 기이한' 초전도' 성능을 갖기 시작한 온도를 임계 온도라고 한다. 말할 필요도 없이, 각종 물질의 임계 온도는 다르다. < P > 초저온도는 얻기 쉽지 않다는 것을 알아야 한다. 사람들은 이를 위해 엄청난 대가를 치렀다. 절대 영도에 가까울수록 지불해야 할 대가가 커진다. 그래서 초전도물질에 대한 우리의 요구는 물론 임계 온도가 높을수록 좋다. < P > 초전도성을 가진 원소가 많은데, 이 중 임계 온도가 가장 높은 원소이다. 브롬으로 만든 합금은 임계 온도가 절대 온도인 18.5~21K 로 현재 가장 중요한 초전도 소재입니다. < P > 사람들은 초전도체 상태로 차가운 금속 니오브 링을 전류에 연결하고 전류를 끊은 다음 전체 기구를 폐쇄하고 저온을 유지하는 실험을 한 적이 있다. 2 년 반 후, 사람들은 기구를 켰는데, 니오브 고리의 전류가 여전히 흐르고 있고, 전류의 강약은 처음 전기를 켤 때와 거의 똑같다는 것을 발견하였다. < P > 이 실험에서 볼 수 있듯이 초전도 재료는 전류를 거의 잃지 않는다. 초전도 케이블을 사용하여 송전을 하면 저항이 없고 전류가 통과할 때 에너지 손실이 없기 때문에 송전 효율이 크게 높아질 것이다. < P > 어떤 사람이 고속 자기부상열차를 설계했는데, 바퀴 부분에 초전도 자석이 설치되어 있어 열차 전체가 궤도에서 약 1 센티미터 정도 떠 있을 수 있다. 이렇게 되면, 열차와 궤도 사이에 더 이상 마찰이 없을 것이며, 전진의 저항을 줄일 수 있을 것이다. 1 명을 태운 자기부상열차는 1 마력 (73.5 킬로와트) 의 추진력만으로 5km/시간 이상의 속도를 낼 수 있다. < P > 직경 1.5m 의 윤연에 2km 길이의 니오브 주석 밴드로 감아 권선은 12kg 의 무거운 물체를 들어 올리고 자기장 공간에 매달아 놓을 수 있는 강력하고 안정적인 자기장을 생성할 수 있습니다. 만약 이 자기장을 열핵융합 반응에 사용하고 강력한 열핵융합 반응을 제어한다면, 거의 무궁무진한 값싼 전기를 대량으로 공급할 수 있을 것이다.