Niobium pentoxide
નિયોબિયમ પેન્ટોક્સાઇડ એ સૂત્ર Nb2O5 સાથેનું અકાર્બનિક સંયોજન છે. એક રંગહીન, અદ્રાવ્ય અને એકદમ પ્રતિક્રિયાશીલ ઘન, તે નિયોબિયમ ધરાવતા અન્ય સંયોજનો અને સામગ્રી માટે સૌથી વ્યાપક પુરોગામી છે. તેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે એલોયિંગમાં થાય છે, કેપેસિટર્સ, ઓપ્ટિકલ ચશ્મા અને લિથિયમ નિયોબેટના ઉત્પાદનમાં અન્ય વિશિષ્ટ કાર્યક્રમો સાથે થાય છે. માળખું તેમાં ઘણા બહુરૂપી સ્વરૂપો છે જે મોટાભાગે ઓક્ટાહેડ્રલી કોઓર્ડિનેટેડ નિયોબિયમ અણુઓ પર આધારિત છે. બહુરૂપીઓને વિવિધ ઉપસર્ગો સાથે ઓળખવામાં આવે છે. સૌથી સામાન્ય સ્વરૂપ મોનોક્લિનિક H-Nb2O5 છે, જે 28 નિયોબિયમ પરમાણુઓ અને 70 ઓક્સિજન ધરાવતા એકમ કોષ સાથે એક જટિલ માળખું ધરાવે છે, જ્યાં 27 નિયોબિયમ પરમાણુ ઓક્ટાહેડ્રલી સંકલિત અને એક ટેટ્રાહેડ્રલી હોય છે. એક બિનપરંપરાગત ઘન હાઇડ્રેટ છે, કહેવાતા નિયોબિક એસિડ (અગાઉ કોલમ્બિક એસિડ તરીકે ઓળખાતું), જે એચએફમાં ઓગળેલા નિયોબિયમ પેન્ટાક્લોરાઇડ અથવા એનબી 2 ઓ 5 ના મૂળભૂત દ્રાવણના હાઇડ્રોલિસિસ દ્વારા તૈયાર કરી શકાય છે. પીગળેલા નિયોબિયમ પેન્ટોક્સાઇડની સરેરાશ સંકલન સંખ્યા સ્ફટિકીય સ્વરૂપોની સરખામણીમાં ઓછી હોય છે, જેમાં મોટાભાગે એન. બી. ઓ. 5 અને એન. બી. ઓ. 6 પોલિહેડ્રા હોય છે. ઉત્પાદન હાઇડ્રોલિસિસ Nb2O5 ક્ષારયુક્ત ધાતુના નિયોબેટ્સ, એલ્કોક્સાઇડ અથવા ફ્લોરાઇડના હાઇડ્રોલિસિસ દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવે છે. આવી દેખીતી રીતે સરળ પ્રક્રિયાઓ હાઇડ્રેટેડ ઓક્સાઇડ પરવડી શકે છે જે પછી કેલ્સીન કરી શકાય છે. શુદ્ધ Nb2O5 ને NbCl5:2 NbCl5 + 5 H2O → Nb2O5 + 10 HCl ના હાઇડ્રોલિસિસ દ્વારા પણ તૈયાર કરી શકાય છે સોલ-જેલ તકનીકો દ્વારા ઉત્પાદનની એક પદ્ધતિ એસિટિક એસિડની હાજરીમાં નિયોબિયમ એલ્કોક્સાઇડનું હાઇડ્રોલાઇઝિંગ નોંધવામાં આવી છે, ત્યારબાદ ઓર્થોરોમ્બિક સ્વરૂપ, T-Nb2O5 ઉત્પન્ન કરવા માટે જેલનું કેલ્સિનેશન કરવામાં આવે છે. ઓક્સિડેશન Nb2O5 એ નિયોબિયમનું સૌથી સામાન્ય અને મજબૂત સંયોજન છે તે જોતાં, તેની રચના માટે ઘણી પદ્ધતિઓ, વ્યવહારુ અને ગુપ્ત બંને, અસ્તિત્વમાં છે. ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે નિયોબિયમ ધાતુ હવામાં ઓક્સિડાઇઝ થાય છે ત્યારે ઓક્સાઇડ ઉત્પન્ન થાય છે. હવામાં નિયોબિયમ ડાયોક્સાઇડ, NbO2નું ઓક્સિડેશન પોલિમોર્ફ, L-Nb2O5 બનાવે છે. નેનો-કદના નિયોબિયમ પેન્ટોક્સાઇડ કણોને એન. બી. સી. એલ. 5ના એલ. આઈ. એચ. ઘટાડા દ્વારા સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યા છે, ત્યારબાદ નેનો સંરચિત નિયોબેટ્સના સંશ્લેષણના ભાગ રૂપે હવાઈ ઓક્સિડેશન કરવામાં આવ્યું છે. પ્રતિક્રિયાઓ Nb2O5 પર HF દ્વારા હુમલો કરવામાં આવે છે અને ફ્યુઝ્ડ આલ્કલીમાં ઓગળી જાય છે. ધાતુમાં ઘટાડો નિયોબિયમ ધાતુના ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન માટે Nb2O5 નું રૂપાંતરણ એ મુખ્ય માર્ગ છે. 1980ના દાયકામાં, ધાતુના ઉત્પાદનમાં ઘટાડો કરવા માટે દર વર્ષે લગભગ 15,000,000 કિલોગ્રામ Nb2O5નો વપરાશ થતો હતો. મુખ્ય પદ્ધતિ એલ્યુમિનિયમ સાથે આ ઓક્સાઇડને ઘટાડવાની છેઃ 3 Nb2O5 + 10 Al → 6 Nb + 5 Al2O3 એક વૈકલ્પિક પરંતુ ઓછા પ્રચલિત માર્ગમાં કાર્બોથર્મલ ઘટાડો સામેલ છે, જે કાર્બન સાથે ઘટાડા દ્વારા આગળ વધે છે અને બે તબક્કાની બાલ્ક પ્રક્રિયાનો આધાર બનાવે છેઃ Nb2O5 + 7 C → 2 NbC + 5 CO (1800 °C પર શૂન્યાવકાશ હેઠળ ગરમ) 5 NbC + Nb2O5 → 7 Nb + 5 CO હેલાઇડ્સમાં રૂપાંતર ઘણી પદ્ધતિઓ Nb2O5 ને હેલાઇડ્સમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે જાણીતી છે. મુખ્ય સમસ્યા ઓક્સિહાલાઇડ્સ આપવાની અપૂર્ણ પ્રતિક્રિયા છે. પ્રયોગશાળામાં, રૂપાંતરણ થિયોનિલ ક્લોરાઇડથી પ્રભાવિત થઈ શકે છેઃ Nb2O5 + 5 SOCl2 → 2 NbCl5 + 5 SO2 Nb2O5 CCl4 સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને નિયોબિયમ ઓક્સિક્લોરાઇડ NbOCl3 આપે છે. 200 ડિગ્રી સેલ્સિયસ પર જલીય NaOH સાથે Nb2O5 ની સારવાર કરવાથી સ્ફટિકીય સોડિયમ નિયોબેટ, NaNbO3 મળી શકે છે જ્યારે KOH સાથેની પ્રતિક્રિયા દ્રાવ્ય લિન્ડક્વિસ્ટ-પ્રકારના હેક્સાનીઓબેટ્સ મેળવી શકે છે. LiNbO3 અને Li3NbO4 જેવા લિથિયમ નિયોબેટ્સ પ્રતિક્રિયા લિથિયમ કાર્બોનેટ અને Nb2O5 દ્વારા તૈયાર કરી શકાય છે. ઘટાડેલા નિયોબિયમ ઓક્સાઇડમાં રૂપાંતર H2 સાથે ઉચ્ચ તાપમાનમાં ઘટાડો NbO2 આપે છેઃ Nb2O5 + H2 → 2 NbO2 + H2O નિયોબિયમ મોનોક્સાઇડ ચાપ-ભઠ્ઠીનો ઉપયોગ કરીને પ્રમાણમાંથી ઉદભવે છેઃ Nb2O5 + 3Nb → 5 NbO બર્ગન્ડી રંગનું નિયોબિયમ (III) ઓક્સાઇડ, જે પ્રથમ સુપરકન્ડક્ટિંગ ઓક્સાઇડમાંથી એક છે, તેને ફરીથી પ્રમાણ દ્વારા તૈયાર કરી શકાય છેઃ Li3NbO4 + 2NbO → 3 LiNbO2 ઉપયોગો નિયોબિયમ પેન્ટોક્સાઇડનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે નિયોબિયમ ધાતુના ઉત્પાદનમાં થાય છે, પરંતુ વિશિષ્ટ Nb2O5 ની પાતળી ફિલ્મો નિયોબિયમ ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક કેપેસિટર્સમાં ડાઇલેક્ટ્રિક સ્તરો બનાવે છે. Nb2O5 ને લિથિયમ આયન બેટરીમાં એનોડ તરીકે વાપરવા માટે માનવામાં આવે છે, કારણ કે તેમની ક્રમબદ્ધ સ્ફટિકીય રચના 200 mA g−1 પર 225 mAh g−1 ની ચાર્જિંગ ઝડપે 400 ચક્રમાં, 99.93% ની કુલોમ્બિક કાર્યક્ષમતા પર પરવાનગી આપે છે. બાહ્ય કડીઓ મૂળભૂત નિયોબિયમ માહિતી અને સંશોધન માહિતી સંદર્ભો નિયોબિયમ (V) સંયોજનો સંક્રમણ ધાતુ ઓક્સાઇડ