Niobium pentoxide
নাইওবিয়াম পেন্টক্সাইড হল একটি অজৈব যৌগ যার সূত্র Nb2O5। একটি বর্ণহীন, অদ্রবণীয় এবং মোটামুটিভাবে প্রতিক্রিয়াশীল কঠিন, এটি নাইওবিয়াম ধারণকারী অন্যান্য যৌগ এবং উপকরণগুলির জন্য সবচেয়ে বিস্তৃত অগ্রদূত। এটি প্রধানত মিশ্রণে, ক্যাপাসিটার, অপটিক্যাল চশমা এবং লিথিয়াম নিওবেট উৎপাদনে অন্যান্য বিশেষ প্রয়োগের সাথে ব্যবহৃত হয়। কাঠামো এটির অনেক পলিমরফিক রূপ রয়েছে যা মূলত অষ্টতলকীয়ভাবে সমন্বিত নাইওবিয়াম পরমাণুর উপর ভিত্তি করে। পলিমরফগুলি বিভিন্ন উপসর্গ দিয়ে চিহ্নিত করা হয়। সর্বাধিক যে রূপটি দেখা যায় তা হল মনোক্লিনিক এইচ-এনবি2ও5, যার একটি জটিল কাঠামো রয়েছে যার একটি একক কোষে 28টি নাইওবিয়াম পরমাণু এবং 70টি অক্সিজেন রয়েছে, যেখানে 27টি নাইওবিয়াম পরমাণু অষ্টতলকীয়ভাবে সমন্বিত এবং একটি টেট্রাহেড্রাল। একটি বৈশিষ্ট্যহীন কঠিন হাইড্রেট রয়েছে, তথাকথিত নাইওবিক অ্যাসিড (পূর্বে কলাম্বিক অ্যাসিড নামে পরিচিত), যা এইচএফ-এ দ্রবীভূত নাইওবিয়াম পেন্টাক্লোরাইড বা এনবি2ও5-এর মৌলিক দ্রবণের হাইড্রোলাইসিস দ্বারা প্রস্তুত করা যেতে পারে। গলিত নাইওবিয়াম পেন্টক্সাইডের গড় সমন্বয় সংখ্যা স্ফটিকাকার আকারের তুলনায় কম, যার কাঠামো বেশিরভাগই এনবিও5 এবং এনবিও6 পলিহেড্রা নিয়ে গঠিত। ক্ষার-ধাতব নাইওবেট, অ্যালকোক্সাইড বা ফ্লোরাইড ক্ষার ব্যবহার করে হাইড্রোলাইসিসের মাধ্যমে Nb2O5 উৎপাদন হাইড্রোলাইসিস প্রস্তুত করা হয়। আপাতদৃষ্টিতে এই ধরনের সহজ পদ্ধতিগুলি হাইড্রেটেড অক্সাইড বহন করে যা পরে ক্যালসাইন করা যায়। বিশুদ্ধ Nb2O5 তৈরি করা যেতে পারে NbCl5 এর হাইড্রোলাইসিস দ্বারাঃ 2 NbCl5 + 5 H2O → Nb2O5 + 10 HCl সল-জেল কৌশলগুলির মাধ্যমে উৎপাদনের একটি পদ্ধতি অ্যাসিটিক অ্যাসিডের উপস্থিতিতে নাইওবিয়াম অ্যালকোক্সাইডগুলিকে হাইড্রোলাইজ করার খবর পাওয়া গেছে, তারপরে জেলগুলির ক্যালসিনেশন করে অর্থোরম্বিক ফর্ম, T-Nb2O5 তৈরি করা হয়। জারণ নাইওবিয়ামের সবচেয়ে সাধারণ এবং শক্তিশালী যৌগ এন. বি. 2. ও. 5-এর কারণে, এর গঠনের জন্য ব্যবহারিক এবং গূঢ় উভয় পদ্ধতিই বিদ্যমান। উদাহরণস্বরূপ, নাইওবিয়াম ধাতু বাতাসে জারিত হলে অক্সাইড উৎপন্ন হয়। বায়ুর মধ্যে নাইওবিয়াম ডাই অক্সাইড, এন. বি. ও. 2-এর জারণের ফলে পলিমরফ, এল-এন. বি. 2. ও. 5 গঠিত হয়। ন্যানো-আকারের নাইওবিয়াম পেন্টক্সাইড কণাগুলি এন. বি. সি. এল 5-এর এল. আই. এইচ হ্রাস দ্বারা সংশ্লেষিত হয়েছে, তারপরে ন্যানো-কাঠামোগত নাইওবেটগুলির সংশ্লেষণের অংশ হিসাবে বায়বীয় জারণ করা হয়েছে। Nb2O5 বিক্রিয়া HF দ্বারা আক্রান্ত হয় এবং সংযুক্ত ক্ষারে দ্রবীভূত হয়। ধাতুতে হ্রাস নিওবিয়াম ধাতুর শিল্প উৎপাদনের প্রধান পথ হল এনবি2ও5-এর রূপান্তর। 1980-এর দশকে, ধাতু হ্রাস করার জন্য বার্ষিক প্রায় 15,000,000 কেজি Nb2O5 ব্যবহার করা হত। প্রধান পদ্ধতি হল অ্যালুমিনিয়াম দিয়ে এই অক্সাইড হ্রাস করাঃ 3 Nb2O5 + 10 Al → 6 Nb + 5 Al2O3 একটি বিকল্প কিন্তু কম অনুশীলিত পথে কার্বোথার্মাল হ্রাস জড়িত, যা কার্বনের সাথে হ্রাসের মাধ্যমে এগিয়ে যায় এবং দুটি পর্যায়ের বাল্ক প্রক্রিয়ার ভিত্তি তৈরি করেঃ Nb2O5 + 7 C → 2 NbC + 5 CO (1800 ডিগ্রি সেলসিয়াসে ভ্যাকুয়ামের অধীনে উত্তপ্ত) 5 NbC + Nb2O5 → 7 Nb + 5 CO হ্যালাইডে রূপান্তর অনেক পদ্ধতি Nb2O5-কে হ্যালাইডে রূপান্তর করার জন্য পরিচিত। প্রধান সমস্যা হল অক্সিহ্যালাইড দেওয়ার জন্য অসম্পূর্ণ প্রতিক্রিয়া। পরীক্ষাগারে, রূপান্তরটি থায়োনিল ক্লোরাইড দিয়ে কার্যকর করা যেতে পারেঃ Nb2O5 + 5 SOCl2 → 2 NbCl5 + 5 SO2 Nb2O5 CCl4 এর সাথে বিক্রিয়া করে নাইওবিয়াম অক্সিক্লোরাইড NbOCl3 দেয়। 200 ডিগ্রি সেলসিয়াসে জলীয় NaOH-এর সাথে Nb2O5-এর চিকিৎসা করলে স্ফটিকাকার সোডিয়াম নাইওবেট, NaNbO3 পাওয়া যায়, যেখানে KOH-এর সাথে বিক্রিয়ায় দ্রবণীয় লিন্ডকভিস্ট-টাইপ হেক্সানিওবেট পাওয়া যেতে পারে। লিথিয়াম নাইওবেট যেমন লিএনবিও3 এবং লি3এনবিও4 লিথিয়াম কার্বনেট এবং এনবি2ও5 বিক্রিয়া দ্বারা প্রস্তুত করা যেতে পারে। হ্রাসকৃত নাইওবিয়াম অক্সাইডে রূপান্তর H2-এর সাথে উচ্চ তাপমাত্রা হ্রাস NbO2 দেয়ঃ Nb2O5 + H2 → 2 NbO2 + H2O নাইওবিয়াম মনোক্সাইড একটি চাপ-চুল্লি ব্যবহার করে একটি অনুপাত থেকে উদ্ভূত হয়ঃ Nb2O5 + 3Nb → 5 NbO বার্গান্ডি রঙের নাইওবিয়াম (III) অক্সাইড, প্রথম অতিপরিবাহী অক্সাইডগুলির মধ্যে একটি, আবার একটি অনুপাত দ্বারা প্রস্তুত করা যেতে পারেঃ Li3NbO4 + 2NbO → 3 LiNbO2 ব্যবহার নাইওবিয়াম পেন্টক্সাইড প্রধানত নাইওবিয়াম ধাতু উৎপাদনে ব্যবহৃত হয়, তবে বিশেষ নিওবিয়াম ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটারগুলিতে এন. বি. 2. ও. 5-এর পাতলা ফিল্মগুলি অস্তরক স্তর গঠন করে। Nb2O5-কে লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারিতে অ্যানোড হিসাবে ব্যবহারের জন্য বিবেচনা করা হয়েছে, যেহেতু তাদের ক্রমযুক্ত স্ফটিক কাঠামো 400 চক্র জুড়ে 200 mA g−1-এ 225 mAh g−1-এর চার্জিং গতির অনুমতি দেয়, 99.93% এর কুলম্বিক দক্ষতায়। বাহ্যিক সংযোগ মৌলিক নিওবিয়াম তথ্য এবং গবেষণা তথ্য রেফারেন্স নিওবিয়াম (ভি) যৌগ রূপান্তর ধাতব অক্সাইড