本文是《自然-化学》元素故事系列的第59篇文章：微妙的铌

原文作者：MichaelTarselli

MichaelTarselli讲述了一个被相当低估的元素——铌的有趣之处及其“失踪”和存在的形式。

可怜的铌在过去两个世纪的大部分时间里都遭遇着身份危机。年，铌的发现者CharlesHatchett最初称之为“钶”（Columbium）。由于它与同属于第5族的邻居钽具有非常相似的化学性质，导致它们极难区分。经历了近50年令人困惑的历史后，年HeinrichRose从钽铁矿中“重新”发现了铌，他以女神尼俄伯（Niobe）的名字为其命名；尼俄伯的父亲是希腊神话中的国王坦塔罗斯（Tantulus），元素钽正是因其得名。然而直到上世纪50年代，钶这个名字还纠缠着铌。从钽铁矿分离出来的其他一些元素后来被证明是铌或铌钽混合物。事实上，Hatchett发现的钶也可能是一种铌钽混合物。

经与陨石进行成分比较后发现，据信地球上应该存在的很多铌实际上却“失踪”了；地质学家认为它们可能储藏在地球核心的深层硅酸盐中。其余的铌在地壳中分布也不均衡——主要分布在巴西和加拿大，这促使人们积极地寻找新的矿藏。最近在一些地缘政治敏感地区（如阿富汗南部地区和刚果民主共和国）发现了大量矿藏。

尽管人们对铌具有浓厚的兴趣，但是它在各种应用中的角色常常不那么引人注意。比如说，作为钢材的强化剂，又或是在冶金业中作为精炼剂或矿物酸，铌总是屈居于其它过渡金属之后。但是第41号元素能赋予许多材料出色的特性。铌锆合金作为无毒并且不触发人体免疫系统的牙科用合金和骨植入物已得到应用。苄醇改性铌纳米颗粒在可见光照射下可以引发可逆加成——断裂链转移（RAFT）聚合反应，并得到链长可控的多功能的聚甲基丙烯酸甲酯聚合物。被称为“铌酸盐”的掺杂铌氧化物可以作为太阳能电池的薄膜电容器，还可以用在锌基底上促进生物燃料的精炼过程。与锡或锶形成的铌合金具有类超导体的特性，有望被用于储能材料。我们的手机也很可能含有氮化铌——一种用于某些微小压电器件的超导体。。

因为拥有含五个电子的外层价电子层，所以铌拥有丰富的氧化还原化学特性，其氧化态可从?1到+5。当铌的价电子层被完全去除后就会露出高度亲氧的氪核心，并可被用作卤化物转化剂、氧化剂、甚至用于激活碳氢键。在最近的一项催化研究中，三价铌配合物被发现可激活氟芳烃中的碳氟键；这可能是因为两个铌配合物与苯环形成“倒三明治”结构，使苯环从η6配位构象扭转成近乎类环己烷的构象，从而消除其芳香性并促进碳氟键裂解。

如果你询问有机化学家有什么铌能促进的反应，大多数时候你只会看到茫然的目光。铌的有机化学目前尚未得到广泛的探索，但是铌仍然在令人意想不到的地方找到了其合成用途。例如，与锰、钛和镍一样，五价铌还原到三价的反应可以促进炔烃与各种亲电试剂的还原偶联。在多相催化中，铌纳米颗粒和粘土可以作为氧化转化反应的固体载体。在均相催化中，五氯化铌可使甲基醚去保护、参与傅-克环化反应及多组分反应。最近还有一项研究利用五价铌的强氧化性来净化毒剂：与过氧化氢结合，铌皂石粘土可以轻易地将芥子气转变为无毒的产物。

铌还启发了美丽的化学艺术。PamelaZurer满怀憧憬地描述如何在金属铌表面上通过电镀铌氧化物薄膜得到折射的、闪闪发光的表面；不同的薄膜厚度还可以产生不同的颜色。该技术已应用于艺术和商业领域，如奥地利铸造的绿色、粉红色和紫色的收藏用欧元硬币（如图）。

来源：AUSTRIANMINT,