Молибден металл или неметалл

redactor

3 года назад

Молибден металл или неметалл

МОЛИБДЕН — универсальный металл

Молибденит люди узнали давно. Только его сходство с галенитом и графитом сыграло плохую шутку. Все три минерала называли одинаково — Molybdaena.

Родом из Швеции

История открытия металла родилась в Швеции. В середине XVIII века шведский химик А.Ф. Кронштедт предположил, что под именем Molybdaena скрываются разные вещества. После серии экспериментов К.В. Шееле (тоже швед) получил «Wasserbleyerde», особую белую землю, и дал ей название молибденовая кислота.

А в 1782 году П.Я. Гьельм (конечно, тоже швед) получил королек из молибденовой кислоты.

Гьельм был счастлив:

«Радуюсь, что мы теперь обладаем металлом – молибденом!».

Свойства металла

Молибден, Molybdaenum (Mo) — элемент № 42, расположенный в шестой группе 5-го периода таблицы Менделеева. Его относят к переходным металлам.

Некоторые характеристики элемента:

плотность 10,2 г/см³;
кристаллическая решетка объемноцентрированная, кубическая;
температура плавления 2623°C;
парамагнитен;
твердость по шкале Мооса 4,5.

Химические свойства во многом обусловлены степенями окисления: +2, +3, +4, +5, +6 (последняя самая устойчивая).

С водородом и азотом металл практически не реагирует.

При нормальных условиях молибден не вступает в реакции с газами воздуха. Начинает окисляться при нагреве выше 400°С.

При воздействии восстановителей в слабокислой среде образует молибденовые сини. Эти вещества используют как красители (например, в окраске шелка).

Добыча, месторождения

Молибден — металл редкий. В природе его нахождение в чистом виде исключено.

Известно почти два десятка молибденсодержащих минералов:

Минерал	Содержание рудообразующего металла
Молибденит	57-60%
Ферримолибдит	40-60%
Повелит	48%
Вульфенит	27–46%
Зейригит	До 24%

Другие содержащие молибден руды (чиллагит, комозит, кехлинит, иордизит и другие) не представляют интереса для промышленного использования.

Значимые месторождения металла принадлежат:

США;
Чили;
Канаде;
Казахстану;
Перу;
Китаю.

Рейтинг добычи молибденовых руд возглавляет Китай, на втором месте с большим отрывом США, на третьем месте Чили.

В Госбалансе запасов полезных ископаемых РФ числятся 34 месторождения молибдена.

Происхождением молибденовые руды из скарновых, грейзеновых, гидротермальных месторождений.

Как получить Molybdaenum

Получение молибдена можно разделить на несколько стадий:

Методом флотации обогащают руду. В результате получают молибденовые концентраты, их три марки.
Производство из концентратов MoO3, т.н. «огарка», из огарка путем возгонки или химической переработки выделяют чистый молибденовый ангидрид. Чистота продукта не менее 99,975%.
Молибденовый порошок с размером зерен 0,5-2 мкм получают восстановлением ангидрида водородом.

Марки молибдена	Особенности
МЧ, МЧВП	Металл без присадок
МРН	Присадок нет, но есть примеси
МК	Содержит кремнещелочную присадку
ЦМ	Присадка — цирконий и/или титан
МР	Сплав с рением
МВ	Сплав с вольфрамом

Плюсы и минусы металла

Свойства молибдена диктуют его хорошие и плохие стороны.

Достоинства	Недостатки
Высокая удельная прочность	Сварные швы очень хрупкие
Высокий модуль упругости	Маленькая пластичность при низких температурах
Прекрасная термостойкость	Невысокая окалийность
Большая коррозионная устойчивость	Упрочнение наклепкой возможно при температуре до 800°С
Низкий коэффициент расширения при нагреве

Применение: от лампочки до ракеты

Большую часть продукции из молибдена потребляет радиоэлектроника.
Увеличивается использование металла в ракетной технике: для обшивки спускаемых ракет и капсул, в соплах ракетных двигателей, в ракетах на твердом топливе.
Молибденовую проволоку используют для производства термопар, ламп накаливания, нагревателей высокотемпературных электропечей.
Молибденовые ленты и проволока востребованы в светотехнической промышленности, из них делают электроды для плавки стекла.
Распространено применение молибдена и его сплавов в атомной энергетике, в производстве трубопроводов охлаждения, оболочек тепловыделяющих сборок.
Больше 2/3 произведенного металла используют в металлургии, как легирующую добавку к стали.
Сульфид молибдена — отличная высокотемпературная смазка для деталей, им покрывают пули, его используют при производстве керамических изделий как добавку в глину (для получения синего или красного цветов).

Обработка металла давлением проще, чем аналогичная обработка вольфрама.

Цена на LME

Стоимость тонны молибдена на Лондонской бирже металлов 24000 долларов США.

Мне 42 года и я специалист в области минералогии. Здесь на сайте я делюсь информацией про камни и их свойства — задавайте вопросы и пишите комментарии!

Тугоплавкий металл молибден

Молибден относится к классу тугоплавких металлов, что делает его применение уникальным в областях, связанных с высокими температурами. На странице представлено описание данного металла: физические, химические свойства, области применения, марки, виды продукции.

Основные сведения

История открытия

Молибден был открыт в 1778 году шведским химиком Карлом Шееле — получен оксид МоО3. В 1782 г. П. Гьельм впервые получил Mo в металлическом состоянии, но загрязненный углеродом и карбидом молибдена. Чистый металл в 1817 году был получен шведским химиком Й. Берцелиусом.

Первые попытки использования молибдена в металлургии стали относятся к концу прошлого столетия. Его промышленное производство началось в 1909-1910 гг., когда были обнаружены особые свойства орудийных и броневых сталей, легированных этим металлом, а также была разработана технология получения компактных тугоплавких металлов методом порошковой металлургии.

Свойства молибдена

Молибден, как и вольфрам, в периодической системе элементов Д. И. Менделеева расположен в VI группе, но в 5-м периоде. Наиболее характерно для него шестивалентное состояние, хотя известны соединения, в которых он имеет другие валентности. Порядковый номер 42; атомная масса 95,95; плотность при комнатной температуре 10200 кг/м 3 . Молибден относится к тугоплавким металлам, является переходным элементом. Он плавится при 2620±10°С и кипит примерно при 4800 °С.

Mo и его сплавы отличаются также высоким модулем упругости, малым температурным коэффициентом расширения, хорошей термостойкостью, малым сечением захвата тепловых нейтронов. Электропроводность данного металла ниже, чем у меди, но выше, чем у железа. По механической прочности он несколько уступает вольфраму, но легче поддается обработке давлением.

Физические и механические свойства

Свойство	Значение
Атомный номер	42
Атомная масса	95,94
Параметр элементарной ячейки, нм	0,31470
Атомный диаметр, нм	0,272
Плотность при 20°С, г/cм 3	10,2
Температура плавления, °С	2610
Температура кипения, °С	4612
Теплота плавления, кДж/моль:	28
Теплота испарения, кДж/моль:	590
Молярный объем, см³/моль:	9,4
Удельная теплоемкость, Дж/(г·К)	0,256
Теплопроводность, Вт/(м·К)	142
Коэффициент линейного расширения, 10 -6 К -1	4,9
Электросопротивление, мкОм·см	5,70
Модуль Юнга, ГПа	336,3
Модуль сдвига, ГПа	122
Коэффициент Пуассона	0,30
Твердость, НВ	125
Цвет искры	Короткий желтый прерывистый пучок искр
Группа металлов	Тугоплавкий металл

Химические свойства

Свойство	Значение
Ковалентный радиус:	130 пм
Радиус иона:	(+6e) 62 (+4e) 70 пм
Электроотрицательность (по Полингу):	2,16
Электродный потенциал:	0
Степени окисления:	6, 5, 4, 3, 2

Марки молибдена и сплавов

Достоинства / недостатки

Достоинства

имеет высокую точку плавления, а следовательно — жаропрочность;
т.к. плотность данного металла (10200 кг/м 3 ) почти в два раза меньше плотности вольфрама (19300 кг/м 3 ), то сплавы на основе молибдена обладают значительно большей удельной прочностью (при температурах ниже 1370 °С);
имеет высокий модуль упругости;
малый температурный коэффициент расширения;
обладает хорошей термостойкостью;
малое сечение захвата тепловых нейтронов;
для молибдена характерна высокая коррозионная стойкость. Данный металл устойчив в большей части щелочных растворов, а также в серной, соляной и плавиковой кислотах при разных температурах и концентрациях.

Недостатки

обладает небольшой окалийностью;
высокая хрупкость сварных швов;
малая пластичность при низких температурах;
упрочнение нагартовкой можно использовать лишь до 700-800 °С, при более высоких температурах происходит разупрочнение из-за возврата.

Области применения молибдена

Молибден и его сплавы относятся к тугоплавким материалам. Для изготовления обшивки головных частей ракет и самолетов тугоплавкие металлы и сплавы на их основе используют в двух вариантах. В одном из вариантов эти металлы служат лишь тепловыми экранами, которые отделены от основного конструкцнонного материала теплоизоляцией. Во втором случае тугоплавкие металлы и их сплавы служат основным конструкционным материалом. Молибден занимает второе место после вольфрама и его сплавов по прочностным свойствам. Однако, по удельной прочности при температурах ниже 1350-1450°С Mo и его сплавы занимают первое место. Таким образом, наибольшее распространение для изготовлеиия обшивки и элементов каркаса ракет и сверхзвуковых самолетов получают молибден и ниобий и их сплавы, обладающие большей удельной прочностью до 1370°С по сравненню с танталом, вольфрамом и сплавами на их основе.

Из Mo изготовляют сотовые панели космических летательных аппаратов, теплообменники, оболочки возвращающихся на землю ракет и капсул, тепловые экраны, обшивку кромок крыльев и стабилизаторы в сверхзвуковых самолетах. В очень тяжелых условиях работают некоторые детали прямоточных ракетных и турбореактивных двигателей (лопатки турбин, хвостовые юбки, заслонки форсунок, сопла ракетных двигателей, поверхности управления в ракетах с твердым топливом). При этом от материала требуется не только высокое сопротивление окислению и газовой эрозии, но и высокая длительная прочность и сопротивление удару. При температурах ниже 1370°С для изготовления данных деталей используют молибден и его сплавы.

Молибден — перспективный материал для оборудования, работающего в среде серной, соляной и фосфорной кислот. В связи с высокой стойкостью данного металла в расплавленном стекле его широко используют в стекольной промышленности, в частности для изготовления электродов для плавки стекла. В настоящее время из молибденовых сплавов изготавливают прессформы и стержни машин для литья под давлением алюминиевых, цинковых и медных сплавов. Высокая прочность и твердость таких материалов при повышенных температурах обусловили их применение в качестве инструмента при горячей обработке сталей и сплавов давлением (оправки прошивных станов, матрицы, прессштемпели).

Молибден существенно улучшает свойства сталей. Присадка Mo значительно повышает их прокаливаемость. Небольшие добавки Mo (0,15-0,8 %) в конструкционные стали настолько увеличивают их прочность, вязкость и коррозионную стойкость, что они используются при изготовлении самых ответственных деталей и изделий. Для повышения твердости молибден вводят в сплавы кобальта и хрома (стеллиты), которые применяют для наплавки кромок деталей из обычной стали, работающих на износ (истирание).Также он входит в состав ряда кислотоупорных и жаростойких сплавов на основе никеля, кобальта и хрома.

Еще одной областью применения является производство нагревательных элементов электропечей, работающих в атмосфере водорода при температурах до 1600°С. Также молибден широко используется в радиоэлектронной промышленности и рентгенотехнике для изготовления различных деталей электронных ламп, рентгеновских трубок и других вакуумных приборов.

Соединения молибдена — сульфид, оксиды, молибдаты — являются катализаторами химических реакций, пигментами красителей, компонентами глазурей. Также данный металл как микродобавка входит в состав удобрений. Гексафторид молибдена применяется при нанесении металлического Mo на различные материалы. МоSi₂ используется как твердая высокотемпературная смазка. Чистый монокристаллический Mo используется для производства зеркал для мощных газодинамических лазеров. Теллурид молибдена является очень хорошим термоэлектрическим материалом для производства термоэлектрогенераторов (термо-э.д.с 780 мкВ/К). Трехокись молибдена (молибденовый ангидрид) широко применяется в качестве положительного электрода в литиевых источниках тока. Дисульфид MoS₂ и диселенид МоSе₂ молибдена используют в качестве смазки трущихся деталей, работающих при температурах от -45 до +400°С. В лакокрасочной и легкой промышленности для изготовления красок и лаков и для окраски тканей и мехов в качестве пигментов применяют ряд химических соединений Mo.

Продукция из молибдена

Промышленностью выпускается большое разнообразие продукции. Наиболее распространены молибденовая проволока, прутки из молибдена, молибденовый порошок, штабик, лист.

Молибденовые прутки, а также проволока и лента применяются для изготовления нагревателей высокотемпературных электрических печей. Помимо этого прутки используются для изготовления вводов электровакуумных приборов. Проволока нашла применение при производстве высокотемпературных термопар, ламп накаливания, приемно-усилительных и генераторных ламп, рентгеновских трубок. Листы применяются в качестве конструкционного материала для производства изделий авиационной и космической отраслей. Молибденовый порошок выступает в качестве легирующей добавки к различным сталям и сплавам. Также он является исходным сырьем для получения компактного молибдена.

телефоны:
8 (800) 200-52-75
(495) 366-00-24
(495) 504-95-54
(495) 642-41-95

Молибден

Молибде́н / Molybdaenum (Mo), 42

2,16 (шкала Полинга)

Молибде́н — элемент побочной подгруппы шестой группы пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер 42. Обозначается символом Mo (лат. Molybdaenum ). Простое вещество молибден (CAS-номер: 7439-98-7) — переходный металл светло-серого цвета. Главное применение находит в металлургии.

Содержание

История и происхождение названия

Открыт в 1778 году шведским химиком Карлом Шееле, который, прокаливая молибденовую кислоту, получил МоО₃. В металлическом состоянии впервые получен П. Гьельмом в 1782 г. восстановлением оксида углём: он получил молибден, загрязненный углеродом и карбидом молибдена. Чистый молибден в 1817 году получил Й. Берцелиус.

Название происходит от др.-греч. μόλυβδος , означающего «свинец». Оно дано из-за внешнего сходства молибденита (MoS₂), минерала из которого впервые удалось выделить оксид молибдена, со свинцовым блеском (PbS). Вплоть до XVIII в. молибденит не отличали от графита и свинцового блеска, эти минералы носили общее название «молибден».

Нахождение в природе

Содержание в земной коре 3·10 −4 % по массе. В свободном виде молибден не встречается. В земной коре молибден распространён относительно равномерно. Меньше всего содержат молибдена ультраосновные и карбонатные породы (0,4 — 0,5 г/т). Концентрация молибдена в породах повышается по мере увеличения SiO₂. Молибден находится также в морской и речной воде, в золе растений, в углях и нефти. Содержание молибдена в морской воде колеблется от 8,9 до 12,2 мкг/л [2] для разных океанов и акваторий. Общим является то, что воды вблизи берега и верхние слои меньше обогащены молибденом, чем воды на глубине и вдали от берега. Наиболее высокие концентрации молибдена в породах связаны с акцессорными минералами (магнетит, ильменит, сфен), однако основная масса его заключена в полевых шпатах и меньше в кварце. Молибден в породах находится в следующих формах: молибдатной и сульфидной в виде микроскопических и субмикроскопических выделений, изоморфной и рассеянной (в породообразующих минералах). Молибден обладает большим сродством с серой, чем с кислородом, и в рудных телах образуется сульфид четырёхвалентного молибдена — молибденит. Для кристаллизации молибденита наиболее благоприятны восстановительная среда и повышенная кислотность. В поверхностных условиях образуются преимущественно кислородные соединения Мо 6+ . В первичных рудах молибденит встречается в ассоциации с вольфрамитом и висмутином, с минералами меди (медно-порфировые руды), а также с галенитом, сфалеритом и урановой смолкой (в низкотемпературных гидротермальных месторождениях). Хотя молибденит считается устойчивым сульфидом по отношению к кислым и щелочным растворителям, в природных условиях при длительном воздействии воды и кислорода воздуха молибденит окисляется и молибден может интенсивно мигрировать с образованием вторичных минералов. Этим можно объяснить повышенные концентрации молибдена в осадочных отложениях — углистых и кремнисто-углистых сланцах и углях.

Известно около 20 минералов молибдена. Важнейшие из них: молибденит MoS₂ (60 % Mo), повеллит СаМоО₄ (48 % Мо), молибдит Fe(MoO₄)₃·nH₂O (60 % Mo) и вульфенит PbMoO₄.

Месторождения

Крупные месторождения молибдена известны в США, Мексике, Чили, Канаде, Австралии, Норвегии, России [3] . Более 7 % от мировых запасов молибдена расположены в Армении [4] , причем 90% из них сосредоточены в Каджаранском медно-молибденовом месторождении.

Генетические группы и промышленные типы месторождений

1. Контактово-метасоматические (скарновые)

А. Высокотемпературные (грейзеновые)

в. кварц-халькопирит-молибденитовые (меднопорфировые руды)

Получение

Промышленное получение молибдена начинается с обогащения руд флотационным методом. Полученный концентрат обжигают до образования оксида МоО₃:

который подвергают дополнительной очистке. Далее МоО₃ восстанавливают водородом:

Полученные заготовки обрабатывают давлением (ковка, прокатка, протяжка).

Физические свойства

Молибден — светло-серый металл с кубической объёмноцентрированной решёткой типа α-Fe (a = 3,14 Å; z = 2; пространственная группа Im3m), парамагнитен, шкала Мооса определяет его твердость 4.5 баллами [5] . Механические свойства, как и у большинства металлов, определяются чистотой металла и предшествующей механической и термической обработкой (чем чище металл, тем он мягче). Обладает крайне низким коэффициентом теплового расширения. Молибден является тугоплавким металлом c температурой плавления 2620 °C и температурой кипения — 4639 °C.

Химические свойства

При комнатной температуре на воздухе молибден устойчив. Начинает окисляться при 400 °C. Выше 600 °C быстро окисляется до триоксида МоО₃. Этот оксид получают также окислением дисульфида молибдена MoS₂ и термолизом молибдата аммония (NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O.

Мо образует оксид молибдена (IV) МоО₂ и ряд оксидов, промежуточных между МоО₃ и МоО₂.

С галогенами Mo образует ряд соединений в разных степенях окисления. При взаимодействии порошка молибдена или МоО₃ с F₂ получают гексафторид молибдена MoF₆, бесцветную легкокипящую жидкость. Mo (+4 и +5) образует твердые галогениды MoHal₄ и MoHal₅ (Hal = F, Cl, Br). С иодом известен только дийодид молибдена MoI₂. Молибден образует оксигалогениды: MoOF₄, MoOCl₄, MoO₂F₂, MoO₂Cl₂, MoO₂Br₂, MoOBr₃ и другие.

При нагревании молибдена с серой образуется дисульфид молибдена MoS₂, с селеном — диселенид молибдена состава MoSe₂. Известны карбиды молибдена Mo₂C и MoC — кристаллические высокоплавкие вещества и силицид молибдена MoSi₂.

Особая группа соединений молибдена — молибденовые сини. При действии восстановителей — сернистого газа, цинковой пыли, алюминия или других на слабокислые (рН=4) суспензии оксида молибдена образуются ярко-синие вещества переменного состава: Мо₂О₅·Н₂О, Мо₄О₁₁·Н₂О и Мо₈О₂₃·8Н₂О.

Mo образует молибдаты, соли не выделенных в свободном состоянии слабых молибденовых кислот, хН₂О· уМоО₃ (парамолибдат аммония 3(NH₄)₂O·7MoO₃·zH₂O; СаМоО₄, Fe₂(МоО₄)₃ — встречаются в природе). Молибдаты металлов I и III групп содержат тетраэдрические группировки [МоО₄].

При подкислении водных растворов нормальных молибдатов образуются ионы MoO₃OH − , затем ионы полимолибдатов: гепта-, (пара-) Мо₇О₂₆ 6− , тетра-(мета-) Мо₄О₁₃ 2− , окта- Мо₈О₂₆ 4− и другие. Безводные полимолибдаты синтезируют спеканием МоО₃ с оксидами металлов.

Существуют двойные молибдаты, в состав которых входят сразу два катиона, например, М +1 М +3 (МоО₄)₂, М +1 ₅М +3 (МоО₄)₄. Оксидные соединения, содержащие молибден в низших степенях окисления — молибденовые бронзы, например, красная K_0,26MoO₃ и синяя К_0,28МоО₃. Эти соединения обладают металлической проводимостью и полупроводниковыми свойствами.

Применение

Молибден используется для легирования сталей, как компонент жаропрочных и коррозионностойких сплавов. Молибденовая проволока (лента) служит для изготовления высокотемпературных печей, вводов электрического тока в лампочках. Соединения молибдена — сульфид, оксиды, молибдаты — являются катализаторами химических реакций, пигментами красителей, компонентами глазурей. Гексафторид молибдена применяется при нанесении металлического Mo на различные материалы, MoS₂ используется как твердая высокотемпературная смазка. Mo входит в состав микроудобрений. Радиоактивные изотопы изотопные индикаторы.

Молибден — один из немногих легирующих элементов, способных одновременно повысить прочностные, вязкие свойства стали и коррозионную стойкость. Обычно при легировании одновременно с увеличением прочности растет и хрупкость металла. Известны случаи использования молибдена при изготовлении в Японии холодного оружия в XI—XIII вв [6] .

Молибден-99 используется для получения технеция-99, который используется в медицине при диагностике онкологических и некоторых других заболеваний. Общее мировое производство молибдена-99 составляет около 12 000 Кюри в неделю (из расчёта активности на шестой день), стоимость молибдена-99 — 46 млн долларов за 1 грамм (470 долларов за 1 Ки) [7] .

В 2005 году мировые поставки молибдена (в пересчёте на чистый молибден) составили, по данным «Sojitz Alloy Division», 172,2 тыс. тонн (в 2003—144,2 тыс. тонн). Чистый монокристаллический молибден используется для производства зеркал для мощных газодинамических лазеров. Теллурид молибдена является очень хорошим термоэлектрическим материалом для производства термоэлектрогенераторов (термо-э.д.с 780 мкВ/К). Трёхокись молибдена (молибденовый ангидрид) широко применяется в качестве положительного электрода в литиевых источниках тока.

Молибден применяется в высокотемпературных вакуумных печах сопротивления в качестве нагревательных элементов и теплоизоляции. Дисилицид молибдена применяется в качестве нагревателей в печах с окислительной атмосферой, работающих до 1800 °С.

Биологическая роль

Физиологическое значение молибдена для организма животных и человека было впервые показано [кем?] в 1953 г, с открытием влияния этого элемента на активность фермента ксантиноксидазы. Молибден промотирует (делает более эффективной) работу антиокислителей, в том числе витамина С. Важный компонент системы тканевого дыхания. Усиливает синтез аминокислот, улучшает накопление азота. Молибден входит в состав ряда ферментов (альдегидоксидаза, сульфитоксидаза, ксантиноксидаза и др.), выполняющих важные физиологические функции, в частности, регуляцию обмена мочевой кислоты. Молибденоэнзимы катализируют гидроксилирование различных субстратов. Альдегидоксидаза окисляет и нейтрализует различные пиримидины, пурины, птеридины. Ксантиноксидаза катализирует преобразование гипоксантинов в ксантины, а ксантины — в мочевую кислоту. Сульфитоксидаза катализирует преобразование сульфита в сульфат.

Недостаток молибдена в организме сопровождается уменьшением содержания в тканях ксантиноксидазы. При недостатке молибдена страдают анаболические процессы, наблюдается ослабление иммунной системы. Тиомолибдат аммония (растворимая соль молибдена), является антагонистом меди и нарушает ее утилизацию в организме.

Круговорот азота

Молибден входит в состав активного центра нитрогеназы — фермента для связывания атмосферного азота (распространён у бактерий и архей).

Микроэлемент

Микроколичества молибдена необходимы для нормального развития организмов, используется в составе микроэлементной подкормки, в частности, под ягодные культуры.

Влияет на размножение (у растений).

Стоимость

На 2012 год стоимость молибдена составляет около $32 500 за тонну [8] .

Физиологическое действие

Пыль молибдена и его соединений раздражает дыхательные пути.

Молибден (Mo, Molybdenum)

История молибдена

История открытия молибдена началась в 1778 году, когда химик из Швеции Карл Шееле получил минеральный молибденит в результате прокаливания молибденовой кислоты (calorizator). Через несколько лет, в 1781 году П.Гьельм получил молибден в виде металла, чистый же молибден был получен только в 1817 году Й. Берцелиусом.

По причине схожести внешнего вида минерального молибдена со свинцовым блеском, сначала их называли одинаково – от древнегреческого μόλυβδος, что означает свинец.

Общая характеристика молибдена

Молибден является элементом VI группы V периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, имеет атомный номер 42 и атомную массу 95,94. Принятое обозначение – Mo (от латинского Molybdaenum).

Нахождение в природе

Молибден в свободном виде в природе не распространён. Имеется в виде нескольких десятков известных минералов в земной коре, морской и речной воде, в нефти, углях, мизерное количество в воздухе. Основные месторождения молибдена находятся на территории США, Мексики, Чили, Канаде, России и Армении.

Физические и химические свойства

Молибден является переходным мягким металлом светло-серого цвета с характерным металлическим блеском. Устойчив во время нахождения на воздухе при комнатной температуре, процесс окисления начинается при температуре выше 400˚с.

Суточная потребность в молибдене

Суточная потребность в молибдене меняется в зависимости от возраста, на неё влияют также физическая нагрузка и масса тела. Норма для детей с рождения и до 10-летнего возраста составляет 15-150 мкг в день, для взрослых – 75-250 мкг, после 70-ти лет потребность в молибдене снижается и не должна превышать 200 мкг в сутки. Обычно необходимое количество данного микроэлемента человек получает с пищей, поэтому дополнительный приём не требуется.

Полезные свойства молибдена и его влияние на организм

Молибден важен для:

Стимулирования деятельности ферментов, обеспечивающих синтез кислот и дыхание тканей;
Поддержания здорового состояния зубов;
Улучшения качественного состава крови, увеличения уровня гемоглобина крови;
Регулирования обменных процессов;
Выведения мочевой кислоты, предотвращения возникновения подагры;
Профилактики импотенции и других расстройств мужской половой сферы;
Участия в синтезе витаминов А, В1, В2, Е, РР
Профилактики диабета.

Взаимодействие с другими

Молибден является важной частью фермента, отвечающего за утилизацию железа. При избытке молибдена нарушается утилизация меди и синтез витамина В12.

Продукты питания богатые молибденом

Главными поставщиками молибдена в организм человека являются зелёные листовые овощи (салат, шпинат, капуста, щавель), злаки, крупы (овсянка, пшено, гречка, ячневая) и бобовые (горох, фасоль, кукуруза, чечевица). Присутствует молибден в говяжьей печени, индейке, рыбе, моркови, орехах и ягодах.

Применение молибдена в жизни

Основное применение молибдена – металлургическая промышленность, также используется при производстве ламп накаливания.

Признаки избытка молибдена

Чрезмерное количество молибдена случается у работников металлургической сферы промышленности, проявляется так называемой молибденовой подагрой, которая обусловлена повышением мочевой кислоты в крови.

Признаки нехватки молибдена

Недостаточное количество молибдена (дефицит) встречается крайне редко, как правило, в регионах, где в почвах не хватает минерала или у людей со скудным рационом питания. Признаками нехватки молибдена являются: замедление роста, выпадение волос, возникновение отёков, дряблость кожи и мышц, дерматиты и грибковые поражения кожных покровов.

молибден

МОЛИБДЕН (от греч. molybdos — свинец; лат. Molybdaenum) Mo

хим. элемент VI гр. периодической системы, ат. н. 42, ат. м. 95,94. В природе семь стабильных изотопов с мас. ч. 92 (15,86%), 94 (9,12%), 95 (15,70%), 96 (16,50%), 97 (9,45%), 98 (23,75%), 100 (9,62%). Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов для прир. смеси изотопов 2,4∙10 −28 м 2 . Конфигурация внеш. электронной оболочки атома 4d 5 5s l ; степени окисления от +2 до +6 (последняя наиб. характерна); энергия ионизации при последоват. переходе от Mo к Mo 6+ соотв. равны 7,10, 16,155, 27,13, 40,53, 55,6 и 71,7 эВ; работа выхода электрона 4,3 эВ; электроотрицательность по Полингу 1,8; атомный радиус 0,14 нм, ионные радиусы (нм; в скобках указаны координац: числа) Mo 3+ 0,083 (6), Mo 4+ 0,079 (6), Mo 5+ 0,075 (6), Mo 6+ 0,055 (4), 0,064 (5), 0,073 (6) и 0,087 (7).

М. мало распространен в природе. Содержание его в земной коре

3∙10 −4 % по массе. Известно ок. 20 минералов М., важнейший из них — молибденит MoS₂; пром. значение имеют также повеллит СаMoО₄, молибдит Fe₂ (MoO₄)₃ ∙ nH₂O и вульфенит PbMoО₄. Важнейшие месторождения молибденита связаны с гидротермальными образованиями, особенно широко распространены в кварцевых жилах и окварцованных породах. В рудах М. ассоциируется с шеелитом, вольфрамитом, касситеритом, сульфидами Cu и Fe, иногда с бериллом. Часто содержит в виде изоморфной примеси редкий металл Re (0,04–0,0001%). Кроме собственно молибденовых руд, содержащих обычно 0,1–1% М., источниками М. служат некоторые медные и медно-свинцово-цинковые руды. Крупные месторождения их находятся в США, Мексике, Чили, Канаде, Норвегии, Австралии, СССР.

Свойства. М. — светло-серый металл; кристаллич. решетка кубич. объемноцентрированная типа a-Fe, a = 0,314нм, z = 2, пространственная группа IтЗm; т. пл. 2623 °C, т. кип. ок. 4800 °C; плотн. 10,2 г/см 3 ; C 0 23,93 Дж/(моль∙К); ΔH 0 _пл 40 кДж/моль, ΔH 0 _возг 656 кДж/моль (298 К); S 0 ₂₉₈ 28,57 кДж/(моль∙К); давление пара над твердым М. (Па): 3,19∙10 −6 (1627 °C), 2,5∙10 −5 (1727 °C), 8,44∙10 −4 (1927 °C), 1,54∙10 −2 (2127 °C); теплопроводность 145 Вт/(м∙К) при 20 °C и 79,1 Вт/(м∙К) при 1600 °C; температурный коэф. линейного расширения (5,8–6,2)∙10 −6 К −1 (293–973 К); r5,2∙10 −6 Ом∙см, температурный коэф. р 0,00479 К −1 (20–2600 °C). Излучат. способность (Вт/см 2 ): 0,55 (730 °C), 6,3 (1330 °C), 19,2 (1730 °C), 70 (2330 °C). М. парамагнитен, магн. восприимчивость +9∙10 −5 . Температура перехода в сверх-проводящее состояние 0,916 К.

Мех. свойства М. определяются чистотой металла и предшествующей мех. и термич. обработкой. Так, твердость по Бринеллю 1,5–1,6 ГПа для т. наз. спеченного штабика, 2–2,5 ГПа для кованого прутка и 1,40–1,85 ГПа для отожженной проволоки; s_раст 800–1200 МПа для отожженной проволоки. Модуль упругости для М. 285–300 ГПа. М. более пластичен, чем W, он не становится хрупким после рекристаллизующего отжига.

На воздухе при обычной температуре М. устойчив. Начинает окисляться (появляются т. наз. цвета побежалости) при 400 °C. Выше 600 °C быстро окисляется до триоксида MoO₃ ( см. молибдена оксиды). С парами воды выше 700 °C интенсивно взаимод., давая диоксид MoO₂. При комнатной температуре М. устойчив к действию соляной и серной кислот, слабо реагирует с ними при 80–100 °C. Царская водка, HNO₃ и H₂O₂ медленно взаимод. с М. на холоду, быстрее — при нагревании. Хорошо реагирует М. со смесью HNO₃ и H₂SO₄. Вольфрам в этой смеси не растворяется. В холодных растворах щелочей М. устойчив, но медленно корродирует при нагревании.

С водородом М. при нагр. образует твердые растворы (при 1000 °C поглощается 0,5 см 3 H₂ в 100 г М.). Выше 1500 °C с N₂ дает нитрид (вероятного состава Mo₂N). Углерод, углеводороды, а также CO при 1100–1200 °C взаимод. с М. с образованием карбида Mo₂С ( т. пл. 2400 °C, с разл.). Окисляется CO₂ (выше 1200 °C) и SO₂ (при 700–800 °C). При нагр. с F₂, Cl₂ и Br₂ образует молибдена галогениды. С парами S выше 440 °C и с H₂S выше 800 °C дает дисульфид MoS₂ ( см. молибдена сульфиды), с Si выше 1200 °C-силицид.

Б о р и д ы: Mo₂В ( т. пл. 2270 °C, с разл.), MoВ ( т. пл. 2550 °C), Mo₂В₅ ( т. пл. 2200 °C, с разл.). Серые кристаллы; не раств. в воде и органических растворителях. Получают восстановлением оксидов Mo карбидом бора в вакууме, спеканием простых веществ. Борид Mo₂В-материал для подогревных катодов электроннолучевых приборов, MoВ и Mo₂В₅-компоненты керметов, Mo₂В₅-также огнеупорный материал. ПДК для пыли 4 мг/м 3 .

Г е к с а к а р б о н и л Mo(CO)_б-кристаллы с ромбич. решеткой (а=1,123нм, b= 1,202 нм, с = 0,648 нм, z = 4, пространственная группа Р2пb); заметно возгоняется выше 40 °C, т. пл. 148 °C, т. кип. 155 °C; не раств. в воде, растворах щелочей, разлагается конц. H₂SO₄, соляной кислотой, HNO₃. Получают действием CO на MoCl₅ в присутствии стружки Fe при 200 °C и давлении 28 МПа. Применяют его для нанесения покрытий Mo на металлы, керамику, графит (молибденирование).

Д и с е л е н и д MoSe₂ — темно-серое вещество со слоистой структурой типа MoS₂; т. разл. 900 °C (в вакууме); не раств. в воде, окисляется HNO₃. Получают взаимод. паров Se или H₂Se с Mo или MoO₃. MoSe₂-твердая смазка.

Т р о й н ы е х а л ь к о г е н и д ы ( т. наз. фазы Шеврёля ) М„Mo₆Х₈, где M-Ag, Cu, Pb, Sn и др., X-S, Se, Fe, 1≤ n раств. в воде и органических растворителях. Получают спеканием простых веществ, конденсацией паров в вакууме, взаимод. молибденовой проволоки с парами сначала элемента X, затем М при 800–900 °C. Фазы Шеврёля-сверхпроводники с критич. температурами до 15 К; обладают наиб. высокими критич. магн. полями ( ок. 50 Тл при 4,2 К и ок. 60 Тл при

0 К). Перспективны для использования в высокополевых магн. системах.

Д и с и л и ц и д MoSi₂-темно-серые кристаллы с тетрагон. решеткой (а = 0,3197 нм, с — 0,787 нм, z = 2, пространственная группа I4/mmm); т. пл. ок. 2030 °C; устойчив на воздухе до 1500–1600 °C; микротвердость 14,1 ГПа; не раств. в воде, соляной кислоте, H₂SO₄, разлагается в смеси HNO₃ с фтористоводородной кислотой. Получают нагреванием смеси порошков Mo и Si при 1000–1100 °C. MoSi₂-материал для нагревателей электропечей. Его применяют также для нанесения защитных покрытий на изделия из М.

К а р б и д ы: Mo₂С ( т. пл. 2690 °C, микротвердость 14 ГПа) и MoС ( т. пл. 2570 °C) — кристаллы с гексагон. решеткой (для Mo₂С: а = 0,3012 нм, с = 0,4735 нм; для MoС: а = 0,2901 нм, с = 0,2768 нм). Получают при нагр. Mo или MoO₃ с углеродом, в атмосфере CO или смеси CH₄ и H₂. Применяют в качестве добавок к углеграфитовым материалам для изменения прочностных, электрич. и др. свойств.

М о л и б д е н о в ы е с и н и-ярко-синие вещества переменного состава, напр. Mo₈O₂₃∙8H₂O, Mo₄O₁₁∙H₂O, Mo₂O₅∙H₂O. Получают действием восстановителей (SO₂, Zn, Al, Mo или SnCl₂) на слабокислые суспензии MoO₃, H₂MoО₄ или растворы молибдатов. В слегка подкисленной воде (pH ок. 4) образуют коллоидные растворы, применяемые для крашения шелка, меха и. волос. Реакцию образования молибденовых синей используют в качеств. анализе для обнаружения Mo(VI).

Получение. Флотацией молибденовых руд получают молибденовые концентраты с содержанием 85–90% MoS₂ (47–50% Mo, 28–32% S, 3–5% SiO₂, присутствуют также примеси минералов Fe, Cu, Ca и др. элементов). Концентрат вначале подвергают окислит. обжигу при 550–600 °C в многоподовых печах или в печах с кипящим слоем. Если в концентрате содержится Re, при обжиге образуется летучий оксид Re₂O₇, который удаляют вместе с печными газами. Продукт обжига ( т. наз. огарок) представляет собой загрязненный примесями MoO₃. Чистый MoO₃, необходимый для производства металлич. М., получают из огарка возгонкой при 950–1000 °C или хим. методом. По последнему способу огарок выщелачивают аммиачной водой, полученный раствор молибдата аммония очищают от примесей Cu, Fe и др., выпариванием и кристаллизацией выделяют полимолибда-ты аммония, гл. обр. парамолибдат (NH₄)₆ [Mo₇O₂₄] • 4H₂O. Прокаливанием парамолибдата аммония при 450–500 °C получают чистый MoO₃, содержащий не более 0,05% примесей.

Иногда вместо обжига молибденитовый концентрат разлагают HNO₃, при этом осаждают молибденовую кислоту MoO₃ ∙ H₂O, которую растворяют в аммиачной воде и получают, как описано выше, парамолибдат аммония. Часть М. остается в маточном растворе, из которого М. извлекают ионным обменом или экстракцией. При переработке низкосортных концентратов (содержат 10–20% М.) огарки выщелачивают растворами Na₂CO₃, из полученных растворов Na₂MoO₄ осаждают СаMoО₄, используемый в черной металлургии. По др. способу с помощью ионного обмена или жидкостной экстракции раствор Na₂MoO₄ переводят в раствор (NH₄)₂MoO₄, из которого затем выделяют парамолибдат аммония.

Металлич. М. получают первоначально в виде порошка восстановлением MoO₃ в токе сухого H₂ в трубчатых печах сначала при 550–700 °C, затем при 900–1000 °C. Заготовки из компактного металла сечением 2–9 см 2 и длиной 450–600 мм производят методом порошковой металлургии. Порошок М. прессуют в стальных прессформах под давлением 0,2–0,3 МПа, а затем спекают сначала при 1000–1200 °C в атмосфере H₂, а затем при 2200–2400 °C. Полученные заготовки-спеченные штабики обрабатывают давлением (ковка, протяжка, прокатка). Заготовки массой 100–200 кг м. б. получены при использовании гидростатич. прессования в эластичных оболочках. Заготовки массой 500–2000 кг производят дуговой плавкой (в печах с охлаждаемым медным тиглем и расходуемым электродом, представляющим собой пакет спеченных штабиков) либо электроннолучевой плавкой.

Перспективен способ производства М. алюминотермич. восстановлением MoO₃; полученные по этому методу слитки рафинируют вакуумной плавкой в дуговых печах. М. производят также восстановлением MoF₆ или MoCl₅ водородом, а также электролитически в солевых расплавах. Ферромолибден (сплав с Fe, содержащий 50–70% Mo) получают восстановлением огарка, полученного после обжига молиб-денитового концентрата, ферросилицием в присутствии Fe₃O₄.

Определение. М. обнаруживают по образованию красного комплексного соед. Mo 5+ с KNCS или NH₄NCS (Mo 6+ восстанавливают до Mo 5+ тиомочевиной, SnCl₂ и др.), по образованию красно-фиолетового комплексного соед. Mo 6+ с этилксантогенатом в слабокислом растворе. Для определения М. в рудах и рудных концентратах навеску материала разлагают сплавлением с NaOH или Na₂O₂ с послед. выщелачиванием сплава водой или применяют обработку HNO₃, отделяя затем железо от М. осаждением аммиаком. При малых содержаниях М. (десятые доли %) обычно применяют колориметрич. роданидный метод определения. Для устранения влияния примеси W в раствор добавляют винную кислоту. Большие количества М. ( напр., в рудных концентратах, сплавах, солях) определяют гравиметрически путем осаждения PbMoО₄ (в уксуснокислом растворе) или MoS₂ (в слабокислом растворе). Иногда используют волюмометрич. метод определения М., который состоит в восстановлении Mo 6+ цинком или амальгамами и послед. титрованием соед. М. низшей валентности перманганатом.

Применение. М. используют для легирования сталей (80–85% производимого М.), как компонент жаропрочных сплавов для авиац., ракетной и атомной техники, антикоррозионных сплавов для хим. машиностроения ( см. молибдена сплавы). Из молибденовой проволоки, ленты и прутков изготовляют аноды, сетки, катоды, вводы тока, держатели, нити накаливания и др. детали для электроламп и электровакуумных приборов. Молибденовую проволоку и ленту используют в качестве нагревателей для высокотемпературных печей. Радиоактивные изотопы 93 Mo (T_1/2 6,95 ч) и 99 Mo (Т_1/2 66 ч)-изотопные индикаторы.

Мировое производство М. (без СССР) составило в 1981, 1982 и 1983 соотв. 98, 80 и 45 тыс. т.

М. открыл в 1778 К. Шееле, выделивший молибденовую кислоту и некоторые ее соли. П. Гьельм в 1790 впервые выделил металлич. М., который был, однако, загрязнен углеродом и карбидом М. Чистый металл получил И. Берцелиус в 1817.

Молибден

Mo	42
95,94
[Kr]4d 5 5s 1
Молибден

Молибден — элемент побочной подгруппы шестой группы пятого периода периодической системы химических элементов, атомный номер 42. Обозначается символом Mo (лат. Molybdenum). Простое вещество молибден (CAS-номер: 7439-98-7) — переходный металл светло-серого цвета. Главное применение находит в металлургии.

История и происхождение названия

Открыт в 1778 г. шведским химиком Карлом Шееле, который прокаливая молибденовую кислоту, получил оксид МоО₃. В металлическом состоянии впервые получен П. Гьельмом в 1782 г. восстановлением оксида углём: он получил молибден, загрязненный углеродом и карбидом молибдена. Чистый молибден в 1817 году получил Й. Берцелиус.

Название происходит от греч. μολυβδος , означающего «свинец». Оно дано из-за внешнего сходства молибденита (MoS₂), минерала из которого впервые удалось выделить оксид молибдена, со свинцовым блеском (PbS). Вплоть до XVIII в. молибденит не отличали от графита и свинцового блеска, эти минералы носили общее название «молибден».

Нахождение в природе

Содержание в земной коре 3·10 -4 % по массе. В свободном виде молибден не встречается. Известно около 20 минералов молибдена. Важнейшие из них: молибденит MoS₂, повеллит СаМоО₄, молибдит Fe(MoO₄)₃·nH₂O и вульфенит PbMoO₄.

Получение

Промышленное получение молибдена начинается с обогащения руд флотационным методом. Полученный концентрат обжигают до образования оксида МоО₃:
2MoS₂ + 7O₂ → 2MoO₃ + 4SO₂, который подвергают дополнительной очистке. Далее МоО₃ восстанавливают водородом. Полученные заготовки обрабатывают давлением (ковка, прокатка, протяжка).

Физические свойства

Молибден — светло-серый металл с кубической объёмноцентрированной решёткой типа α-Fe (a = 3,14 Å; z = 2; пространственная группа Im3m), парамагнитен. Механические свойства, как и у большинства металлов, определяются чистотой металла и предшествующей механической и термической обработкой (чем чище металл, тем он мягче). Обладает крайне низким коэффициентом теплового расширения.

Химические свойства

При комнатной температуре на воздухе Mo устойчив. Начинает окисляться при 400 °C. Выше 600 °C быстро окисляется до триоксида МоО₃. Этот оксид получают также окислением дисульфида молибдена MoS₂ и термолизом молибдата аммония (NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O.

Мо образует оксид молибдена (IV) МоО₂ и ряд оксидов, промежуточных между МоО₃ и МоО₂.

При подкислении водных растворов нормальных молибдатов образуются ионы MoO₃OH – , затем ионы полимолибдатов: гепта-, (пара-) Мо₇О₂₆ 6- , тетра-(мета-) Мо₄О₁₃ 2- , окта- Мо₈О₂₆ 4- и другие. Безводные полимолибдаты синтезируют спеканием МоО₃ с оксидами металлов.

Применение

Молибден — один из немногих легирующих элементов, способных одновременно повысить прочностные и вязкие свойства стали. Обычно при легировании одновременно с увеличением прочности растет и хрупкость металла. Известны случаи использования молибдена при изготовлении в Японии холодного оружия в XI — XIII вв.

В 2005 мировые поставки молибдена (в пересчёте на чистый молибден) составили, по данным «Sojitz Alloy Division», 172,2 тыс. тонн (в 2003 — 144,2 тыс. тонн). Чистый монокристаллический молибден используется для производства зеркал для мощных газодинамических лазеров. Теллурид молибдена является очень хорошим термоэлектрическим материалом для производства термоэлектрогенераторов (термо-э.д.с 780 мкВ/К). Трёхокись молибдена (молибденовый ангидрид) широко применяется в качестве положительного электрода в литиевых источниках тока.

Биологическая роль

Круговорот азота

Микроэлемент

Микроколичества Mo необходимы для нормального развития организмов, используется в составе микроэлементной подкормки, в частности, под ягодные культуры.

Влияет на размножение (у растений).

Токсикология

Пыль молибдена и его соединений раздражает дыхательные пути.