Molibden, zgodnie z klasyfikacją w układzie okresowym Mendelejewa, należy do IV grupy pierwiastków. Ma liczbę atomową 42, a masa jego atomu wynosi 95,94. Zwyczajowo oznacza się symbol „Mo”.

Molibden jest metalem ziem rzadkich. Jego objętość wynosi około 0,00011% całkowitej masy ziemi. W czystej postaci ma stalowoszarawy kolor, w rozproszeniu jest szaro-czarny.

Molibden jako metal nie występuje w przyrodzie. Występuje w minerałach, których obecnie znanych jest około dwudziestu. Są to głównie molibdeniany, które powstają w kwaśnej magmie i granitoidach.

Surowcem, z którego produkowany jest molibden metaliczny są koncentraty molibdenu. Zawierają około 50% tego pierwiastka. Zawierają również: siarkę ~30%, tlenek krzemu (do 9%) i około 20% innych zanieczyszczeń.

Prekoncentrat jest wypalany w celu dodatkowego utlenienia. Proces prowadzony jest w piecach dwóch typów: wielopaleniskowych lub fluidalnych. Temperatura wypalania 570°C - 600°C. W rezultacie otrzymuje się żużel - MoO 3 i zanieczyszczenia.

Kolejnym krokiem jest usunięcie zanieczyszczeń w celu uzyskania czystego tlenku molibdenu. Stosowane są dwie metody:

1. Sublimacja w temperaturze 950°C - 1100°C.
2. Wymywanie chemiczne. Istota tej metody polega na tym, że podczas interakcji z wodą amoniakalną eliminowane są zanieczyszczenia miedzi i żelaza i otrzymuje się węglik molibdenu, który krystalizuje przez odparowanie lub neutralizację. Następnie węglik jest podgrzewany i utrzymywany w temperaturze do 500°C. Wyjście to czysty tlenek MoO3, w którym zawartość zanieczyszczeń wynosi tylko 0,05%.

Produkcja molibdenu oparta jest na redukcji MoO3. Proces odbywa się w dwóch etapach:

1. W piecu rurowym w temperaturze 550°C - 700°C w strumieniu suchego wodoru rozdzielane są atomy tlenu.
2. Następnie temperatura wzrasta do 900°C - 1000°C i następuje ostateczna redukcja. Otrzymany metal ma postać proszku.

Aby uzyskać monolityczny metal, stosuje się topienie lub spiekanie proszku. Topienie stosuje się przy uzyskiwaniu półwyrobów o masie od 500 kg. Proces prowadzony jest w piecach łukowych z chłodzonym tyglem, do którego podawana jest elektroda topliwa z uprzednio spiekanych prętów.

Spiekanie proszków to prasowanie w atmosferze wodoru przy wysokich ciśnieniach (2000-3000 atmosfer) i temperaturach (1000°C - 1200°C). Otrzymane pręty poddawane są spiekaniu w wysokich temperaturach rzędu 2200°C - 2400°C. W przyszłości molibden uzyskuje niezbędny kształt dzięki obróbce ciśnieniowej - kuciu, walcowaniu, przeciąganiu.

Ferromolibden jest szeroko stosowany w przemyśle, w którym do 60-70% to molibden, a reszta to żelazo. Uzyskuje się go poprzez wprowadzenie do stali dodatków molibdenu. Stop otrzymywany jest poprzez redukcję żużla krzemianem żelaza z dodatkiem wiórów stalowych i rudy żelaza.

Właściwości fizyczne

Zastosowanie molibdenu zależy od jego właściwości i właściwości. Nieodłączne właściwości fizyczne molibdenu podano poniżej:

• rodzaj metalu - topienie w wysokiej temperaturze;
• kolor molibdenu - ołów;
• gęstość molibdenu - 10,2 g / cm3;
• topienie w temperaturze - 2615 ° C;
• wrzenie w temperaturze - 4700 ° C;
• przewodność cieplna - 143 W/(m·K);
• pojemność cieplna - 0,27 kJ/(kgK);
• energia do topienia - 28000 J/mol;
• energia parowania - 590000 J/mol;
• rozszerzalność liniowa, współczynnik - 6 10 -6 ;
• opór elektryczny - 5,70 μOhm cm;
• obliczona objętość - 9,4 cm3 / mol;
• siła ścinająca - 122 10 6 Pa;
• twardość - 125 HB;
• przenikalność magnetyczna -90·10 -6 .

Ten metal nie jest często toczony, ale obróbka odbywa się za pomocą znormalizowanego narzędzia.

Właściwości chemiczne

Molibden, którego właściwości chemiczne podano poniżej, ma następujące właściwości:

• promień walencyjny - 130 10 -12 m;
• promień jonowy - (+6e) 62 (+4e) 70 10 -12 m;
• elektryczność ujemna, 2,15;
• potencjał elektryczny - 0;
• wartościowość podczas utleniania - 2-3-4-5-6
• wartościowość molibdenu - 6;
• temperatura początku utleniania - 400°С;
• utlenianie do MoO3 w temperaturze -600°C i wyższej;
• reakcja z wodorem jest obojętna;
• temperatura reakcji z chlorem - 250°C;
• temperatura reakcji z fluorem jest temperaturą pokojową;
• temperatura reakcji z siarką – 440°С;
• temperatura reakcji z azotem wynosi 1500°C.

Z tlenem pierwiastek tworzy dwa główne tlenki:

• MoO 3 - biała forma krystaliczna
• MoO 2 - srebrzysty.

Molibden MoS 2

Właściwości rozpuszczalności molibdenu w roztworach chemicznych: rozpuszczalny w alkaliach i kwasach po podgrzaniu. Przyczynia się to do produkcji różnych związków lub ich oczyszczania.

Obróbka molibdenu

Przetwarzanie molibdenu jest trudne ze względu na niską lepkość w niskich temperaturach. Ma również niską plastyczność, dlatego do jego przetwarzania stosuje się następujące metody:

1. formowanie na gorąco:
   • kucie;
   • walcowanie;
   • iglica;

1. obróbka cieplna;
2. renowacja mechaniczna.

Maszyny do zaciskania są używane podczas obróbki małych przedmiotów. Duże elementy obrabiane są walcowane na małych walcarkach lub kształtowane na przeciągarkach.

Jeśli istnieje potrzeba obróbki skrawaniem, wówczas obróbka molibdenu odbywa się narzędziem wykonanym z gatunków stali szybkotnących. Ostrzenie rogów narzędzia podczas toczenia musi odpowiadać kątom ostrzenia przy toczeniu żeliwa.

Obróbka cieplna molibdenu charakteryzuje się dużą hartownością ze względu na jego zawartość w stalach. Hartowanie przewodzone zwiększa twardość i odporność na zużycie krytycznych części.

Aplikacja

Około 3⁄4 wszystkich produkowanych metali ziem rzadkich jest wykorzystywane jako pierwiastek stopowy w produkcji stali. Pozostała 1⁄4 część wykorzystywana jest w czystej postaci oraz w związkach chemicznych. Znalazł zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu.

1. Przestrzeń kosmiczna i przemysł lotniczy. Produkty z molibdenu i jego stopów znalazły zastosowanie do wykładania i wytwarzania głowic rakietowych oraz dziobów samolotów lecących z prędkościami przekraczającymi dźwięk. Użyj jako materiału konstrukcyjnego skóry, a jako osłony termicznej - części głowy.
2. Metalurgia. Zastosowanie molibdenu w odlewnictwie i metalurgii wynika z jego wysokiej hartowności. W konsekwencji wzrasta wytrzymałość, odporność na korozję, wytrzymałość. W jego stopach z kobaltem lub chromem twardość znacznie wzrasta. Krytyczne części wykonane są ze stali stopowych z dodatkiem molibdenu. Jest dodawany do stopów żaroodpornych i kwasoodpornych. Dlatego większość narzędzi do pracy na gorąco jest wykonana ze stali stopowych Mo.
3. Przemysł chemiczny. Z materiałów kwasoodpornych zawierających Mo wykonuje się różne aparaty do produkcji kwasów lub ich przetwarzania. Grzejniki piecowe, wewnątrz których środowisko wodorowe jest również wykonane ze stopów molibdenu. Ponadto metal ten można znaleźć w niektórych lakierach, farbach, emaliach i szkliwach nakładanych termicznie. Metal jest również używany jako katalizator reakcji chemicznych.
4. radioelektronika. Mo jest niezbędnym materiałem do produkcji oświetlenia elektrycznego i elektronicznych urządzeń próżniowych, wśród których wielu zna lampy radiowe.
5. Medycyna. W medycynie pierwiastek jest wykorzystywany do produkcji aparatów rentgenowskich.
6. Wyroby szklane. Ze względu na topnienie w wysokich temperaturach Mo jest stosowany do topienia szkła.

Gatunki molibdenu i jego stopów

Stopy molibdenu są częściej stosowane w przemyśle niż czysty metal. Wśród nich wyróżniają się:

• metal o czystości 99,96%, który jest używany do produkcji urządzeń elektronicznych, oznaczany jest MCH;
• metal otrzymany przez stopienie pod próżnią jest oznaczony jako molibden MCHVP;
• do produkcji drutu stosowanego w źródłach światła metal jest używany pod marką MPN, gdzie jego zawartość wynosi 99,92%;
• wraz z wprowadzeniem dodatków alkalicznych krzemu molibden jest oznaczony jako MK;
• cyrkon (Zr) lub tytan (Ti) jest wprowadzany do Mo - marka TsM;
• wraz z wprowadzeniem renu - MR;
• wolfram z Mo - MB.

Plusy i minusy molibdenu

Wśród zalet należy zwrócić uwagę na:

• niska gęstość, a co za tym idzie wysoka wytrzymałość;
• wysoki moduł sprężystości;
• wytrzymałość cieplna;
• wytrzymałość cieplna;
• odporność na korozję;
• praktycznie nie rozszerza się po podgrzaniu.

• po spawaniu szwy są kruche;
• spadek temperatury zmniejsza plastyczność;
• utwardzanie mechaniczne jest możliwe do 8000 °C.

Ze względu na swoje właściwości zastosowanie molibdenu w przemyśle jest szeroko rozpowszechnione w Rosji i na świecie. Metalurgia, przemysł lotniczy, inżynieria mechaniczna, rolnictwo - to nie cała lista, w której wykorzystywany jest ten strategiczny metal. Jest tak poszukiwany, że cena molibdenu z roku na rok stale rośnie.

Charakterystyka materiału

Właściwości fizyczne. Molibden to szary metal ziem rzadkich, podobny wyglądem do ołowiu. Temperatura topnienia 2619 ºС.
Różni się zwiększoną plastycznością. Moduł Younga wynosi 336 GPa, czyli 1,5 razy więcej niż w przypadku stali. Gęstość wynosi 10,2 g/cm3. Wolfram jest uważany za najbardziej odporny na ciepło metal. Ale jeśli chodzi o specyficzną odporność na ciepło w temperaturach do 1400 ºС, molibden nie ma konkurentów. Molibden ma niski współczynnik rozszerzalności liniowej. Gdy temperatura zmieni się o 1000 ºС, jego rozmiar wzrośnie tylko o 0,0049 mm.

Przewodność cieplna wynosi 300 W / m K. Opór elektryczny wynosi 5,6 μOhm cm Po wstępnej obróbce mechanicznej i termicznej wytrzymałość metalu może wynosić 20-23 kg / mm2. Ma właściwości paramagnetyczne.

Wśród niedociągnięć zauważamy niską plastyczność w temperaturach poniżej -30 ºС.

Właściwości chemiczne. Molibden jest całkowicie odporny na wpływy środowiska w normalnych warunkach atmosferycznych. Proces utleniania rozpoczyna się w temperaturze 420 ºС, tworząc związek o niskiej twardości tlenku molibdenu.

Molibden jest obojętny na wodór w temperaturach do 2620 ºС. Jest neutralny dla takich pierwiastków jak węgiel, fluor, krzem, azot, siarka. Molibden nie wchodzi w reakcje chemiczne z głównymi rodzajami kwasów: solnym, siarkowym, azotowym, fluorowym.

Właściwości technologiczne. W temperaturze pokojowej koło molibdenowe o promieniu 5 mm można zawiązać w supeł bez użycia specjalnego sprzętu lub rozwałkować na grubość 0,1 mm. Taka plastyczność metalu sprzyja wytwarzaniu różnego rodzaju profilowanych wyrobów walcowanych.

Molibden jest dobrze przetwarzany przez cięcie, pod warunkiem zastosowania płynu chłodzącego na bazie siarki.

Molibden nie wyróżnia się jakością spoin. Odnosi się do grupy 3 spawalności. Proces spawania odbywa się metodą łukową. Aby nadać złączom spawanym większą plastyczność, strefa styku musi znajdować się w środowisku gazu osłonowego. Preferowany jest tutaj hel lub argon.

Właściwości biologiczne. Molibden zawarty jest w organizmie człowieka w ilości 8-10 mg. Przede wszystkim wpływa na przebieg procesów anabolicznych. Wzmacnia działanie witaminy C, wzmacniając tym samym układ odpornościowy. Molibden jest regulatorem miedzi, zapobiegając jej gromadzeniu się we krwi.

Stopy molibdenu mają charakterystyczną cechę składu chemicznego - niski procent pierwiastków stopowych. Tylko dwuskładnikowe roztwory stałe mają znaczny procent wolframu w swoim składzie (do 50%).

Główne krajowe marki stopu molibdenu to:

• Stop molibdenu TsM-2A. Dodatkami stopowymi są tytan (0,07-03%) i cyrkon (0,07-0,15%). Oprócz tych pierwiastków może zawierać fazy węglikowe (do 0,004%). Wytrzymałość na rozciąganie wynosi 30 kg\mm2. Znacznie spada po przekroczeniu progu temperatury 1200 C. Głównymi zaletami stopu są przetwarzalność i plastyczność, które umożliwiają otrzymywanie z niego przemysłowych półproduktów.
• Stop molibdenu VM-1 nie różni się znacząco od stopu opisanego powyżej. Ma podobne wskaźniki zarówno właściwości chemicznych, jak i mechanicznych.
• Molibden VM-2 zawiera większy procent cyrkonu, dzięki czemu jest bardziej odporny na ciepło. Dzięki temu wytrzymuje temperatury w środowisku 1300-1400 C. Ma wytrzymałość na rozciąganie 48 kg / mm2, 1,6 razy wyższą niż TsM-2A.
• Dodatkowe domieszkowanie stopu molibdenu VM-3 tytanem (1,3%), cyrkonem (0,6%), niobem (1,8%) prowadzi do dalszego wzrostu żaroodporności. Wytrzymuje obciążenia do 27 kg \ mm2 w temperaturze do 1360 C. Jednak VM-3 ma obniżony poziom plastyczności. To sprawia, że ​​jest mniej zaawansowany technologicznie i ogranicza jego wykorzystanie w produkcji.

Zastosowania molibdenu

Jako materiał żaroodporny i odporny na korozję znajduje zastosowanie w produkcji najbardziej obciążonych części mechanizmów i konstrukcji różnych gałęzi przemysłu. Wśród jego głównych celów należy zauważyć:

• Zastosowanie w przemyśle lotniczym do produkcji różnych elementów turbośmigłowych silników odrzutowych: wlotów powietrza, łopatek turbin itp.
• Przemysł rakietowy i kosmiczny wykorzystuje molibden do produkcji poszczególnych części jednostek lotniczych: stożków dziobowych, reflektorów ciepła, sterów, paneli o strukturze plastra miodu, poszycia itp. Dzieje się tak ze względu na stosunek oporu cieplnego i gęstości. Chociaż molibden jest gorszy pod względem absolutnej odporności na ciepło od wolframu, wyprzedza go w szczególności. Dlatego w temperaturach poniżej 1350 bardziej opłaca się stosować molibden, ponieważ. znacznie zmniejsza wagę konstrukcji.
• Zastosowanie w metalurgii jako dodatek stopowy. Molibden rozbija strukturę ziarna stali, wzmacniając ją. Ponadto następuje wzrost odporności na korozję, hartowności i twardości. Dodanie 0,3% molibdenu do stali zwiększa jej wytrzymałość 3-krotnie.
• W elektrotechnice są wykorzystywane do produkcji oprawek do żarników wolframowych w lampach żarowych. Zastosowanie to wiąże się z posiadaniem przez molibden właściwości zachowania wymiarów liniowych w podwyższonych temperaturach.
• W inżynierii mechanicznej molibden jest stosowany jako materiał na koszyki łożysk ślizgowych i kulki łożysk tocznych. Końcówki narzędzia skrawającego: pogłębiacze, wiertła, narzędzia tokarskie, frezy.
• Elektrody molibdenowe stosowane są w piecach elektrycznych do topienia szkła, ze względu na to, że metal nie wchodzi w reakcje chemiczne z tlenkiem krzemu.
• Siarczki molibdenu służą jako smary wysokotemperaturowe w krytycznych jednostkach tarcia.
• W ciepłownictwie stosowany jako materiał na grzejniki i izolację termiczną pieców próżniowych.
• W medycynie molibden jest surowcem do produkcji technetu, który służy do diagnozowania nowotworów złośliwych.
• W rolnictwie molibden dodaje się do nawozów. Udowodniono, że molibden zwiększa wzrost roślin.

Jest nawet dodawany do oleju silnikowego ze względu na swoje właściwości antykorozyjne.

Molibden i jego stopy są materiałami ogniotrwałymi. Metale ogniotrwałe i oparte na nich stopy są stosowane w dwóch wersjach do produkcji skorup do głowic rakiet i samolotów. W jednej wersji metale te służą jedynie jako osłony termiczne, które są oddzielone od głównego materiału konstrukcyjnego izolacją termiczną. W drugim przypadku głównym materiałem konstrukcyjnym są metale ogniotrwałe i ich stopy. Molibden zajmuje drugie miejsce po wolframie i jego stopach pod względem właściwości wytrzymałościowych. Jednak pod względem wytrzymałości właściwej w temperaturach poniżej 1350-1450°C Mo i jego stopy zajmują pierwsze miejsce. Tak więc molibden i niob oraz ich stopy, które mają wyższą wytrzymałość właściwą do 1370 ° C w porównaniu z tantalem, wolframem i stopami na ich bazie, są najczęściej stosowane do produkcji elementów poszycia i ramy rakiet i samolotów naddźwiękowych.

Mo jest używany do produkcji paneli o strukturze plastra miodu w statkach kosmicznych, wymiennikach ciepła, skorupach rakiet i kapsuł powrotnych, osłonach termicznych, pokryciach krawędzi skrzydeł i stabilizatorach w samolotach naddźwiękowych. Niektóre części silników odrzutowych i turboodrzutowych pracują w bardzo trudnych warunkach (łopatki turbin, osłony ogonowe, klapy dysz, dysze silników rakietowych, powierzchnie sterowe w rakietach na paliwo stałe). W tym przypadku od materiału wymagana jest nie tylko wysoka odporność na utlenianie i erozję gazową, ale również wysoka wytrzymałość długoterminowa i udarność. W temperaturach poniżej 1370°C do produkcji tych części używa się molibdenu i jego stopów.

Molibden jest obiecującym materiałem na urządzenia pracujące w kwasie siarkowym, solnym i fosforowym. Ze względu na dużą odporność tego metalu w stopionym szkle, jest on szeroko stosowany w przemyśle szklarskim, w szczególności do produkcji elektrod do topienia szkła. Obecnie ze stopów molibdenu wykonuje się formy i rdzenie do wtryskarek do stopów aluminium, cynku i miedzi. Duża wytrzymałość i twardość takich materiałów w podwyższonych temperaturach spowodowała ich zastosowanie jako narzędzia do obróbki na gorąco stali i stopów pod ciśnieniem (trzpienie do frezów przebijających, matryce, matryce do pras).

Molibden znacznie poprawia właściwości stali. Dodatek Mo znacznie zwiększa ich hartowność. Niewielkie dodatki Mo (0,15-0,8%) do stali konstrukcyjnych zwiększają ich wytrzymałość, udarność i odporność na korozję do tego stopnia, że ​​są wykorzystywane do produkcji najbardziej krytycznych części i wyrobów. W celu zwiększenia twardości molibden wprowadzany jest do stopów kobaltu i chromu (stellitów), które służą do napawania krawędzi zwykłych części stalowych podlegających zużyciu (ścieraniu) oraz wchodzi w skład szeregu kwasoodpornych i żaroodpornych stopów na bazie niklu, kobaltu i chromu.

Kolejnym obszarem zastosowania jest produkcja elementów grzejnych do pieców elektrycznych pracujących w atmosferze wodoru w temperaturach do 1600°C. Ponadto molibden jest szeroko stosowany w przemyśle radioelektronicznym i inżynierii rentgenowskiej do produkcji różnych części lamp elektronicznych, lamp rentgenowskich i innych urządzeń próżniowych.

Związki molibdenu – siarczki, tlenki, molibdeniany – są katalizatorami reakcji chemicznych, barwnikami, pigmentami, składnikami szkliwa. Również ten metal jako mikrododatek jest częścią nawozów. Sześciofluorek molibdenu jest używany do osadzania metalicznego Mo na różnych materiałach. MoSi 2 jest stosowany jako stały smar wysokotemperaturowy. Czysty monokryształ Mo jest używany do produkcji zwierciadeł do laserów gazowych dużej mocy. Tellurek molibdenu jest bardzo dobrym materiałem termoelektrycznym do produkcji generatorów termoelektrycznych (termoemf o 780 μV/K). Trójtlenek molibdenu (bezwodnik molibdenu) jest szeroko stosowany jako elektroda dodatnia w źródłach prądu litowego. Dwusiarczek MoS 2 i diselenek MoSe 2 molibden stosowany jest jako środek smarny do tarcia części pracujących w temperaturach od -45 do +400°C. W przemyśle farbiarskim i lekkim do produkcji farb i lakierów oraz do barwienia tkanin i futer jako pigmenty stosuje się szereg związków chemicznych Mo.

Molibden (łac. molibden, oznaczony symbolem Mo) jest pierwiastkiem o liczbie atomowej 42 i masie atomowej 95,94. Jest pierwiastkiem drugorzędnej podgrupy szóstej grupy, piątego okresu układu okresowego pierwiastków chemicznych Dmitrija Iwanowicza Mendelejewa. Wraz z chromem i wolframem molibden tworzy podgrupę chromu. Pierwiastki tej podgrupy różnią się tym, że ich zewnętrzna warstwa elektronowa atomów zawiera jeden lub dwa elektrony, co determinuje metaliczny charakter tych pierwiastków i ich odmienność od pierwiastków podgrupy głównej. Molibden w normalnych warunkach jest przejściowym ogniotrwałym (temperatura topnienia 2620°C) jasnoszarym metalem o gęstości 10,2 g/cm3. Pod wieloma względami właściwości mechaniczne molibdenu zależą od czystości metalu i jego wcześniejszej obróbki mechanicznej i termicznej.

Znanych jest 31 izotopów molibdenu od 83Mo do 113Mo. Stabilne są: 92Mo, 94Mo - 98Mo. W naturze pierwiastek czterdziesty drugi jest reprezentowany przez siedem izotopów: 92Mo (15,86%), 94Mo (9,12%), 95Mo (15,70%), 96Mo (16,50%), 97Mo (9,45%), 98Mo (23,75%) i 100Mo (9,62%) o okresie półtrwania 1,00 · 1019 lat. Najbardziej niestabilne izotopy pierwiastka nr 42 mają okresy półtrwania poniżej 150 ns. Izotopy promieniotwórcze 93Mo (okres półtrwania 6,95 h) i 99Mo (okres półtrwania 66 h) są wskaźnikami izotopowymi.

Molibden w postaci minerału molibdenitu (dwusiarczek molibdenu – MoS2) był znany starożytnym Grekom i Rzymianom od bardzo dawna. Przez wiele wieków molibdenitu, czyli jak go nazywano, połysku molibdenu, nie odróżniano od galeny (połysk ołowiu PbS) i grafitu. Faktem jest, że wszystkie te minerały mają bardzo podobny wygląd, a ponadto wszystkie są w stanie pozostawić ślad na papierze. Dlatego do XVIII wieku minerały te nazywano tak samo: „Molybdaena”, co po grecku oznacza „ołów”.

Pierwszym, który zasugerował, że wszystkie te trzy minerały są niezależnymi substancjami, był szwedzki chemik F. Kronstedt. Po 20 latach inny szwedzki chemik K. Scheele zajął się badaniem molibdenitu. Po rozpuszczeniu minerału w stężonym kwasie azotowym uzyskał biały osad, który nazwał kwasem molibdenowym. Zakładając, że metal można otrzymać przez wyprażenie tego białego osadu czystym węglem, nie mając jednak niezbędnego sprzętu (pieca), Scheele zaproponował, aby inny chemik, Gjelma, który miał taki piec, przeprowadził eksperyment. Efektem eksperymentu było otrzymanie węglika molibdenu, który obaj naukowcy wzięli za metal, który nazwali molibdenem. J. Ya. Berzelius miał otrzymać stosunkowo czysty metal, ustalić jego masę atomową i opisać niektóre właściwości w 1817 roku.

Większość wydobywanego molibdenu (80-85%) jest zużywana jako pierwiastek stopowy do produkcji specjalnych gatunków stali. Molibden jest składnikiem wielu stali nierdzewnych, ponadto dodatek tego pierwiastka pomaga zwiększyć żaroodporność tych stali. Stopy stopowe z czterdziestym drugim pierwiastkiem są stosowane w lotnictwie, technice rakietowej i nuklearnej oraz inżynierii chemicznej. W czystej postaci metal jest używany do produkcji części do lamp elektronicznych i żarówek (anody, siatki, katody, uchwyty żarników itp.), Drut i taśma molibdenowa są używane jako grzejniki do pieców wysokotemperaturowych. Niektóre związki czterdziestego drugiego pierwiastka również znalazły szerokie zastosowanie. Tak więc bezwodnik molibdenu jest szeroko stosowany jako elektroda dodatnia w litowych źródłach prądu, MoS2 jest środkiem smarnym do tarcia części mechanizmów, niektóre tlenki molibdenu są katalizatorami w przemyśle chemicznym i naftowym.

Naukowcy odkryli, że molibden jest stale obecny w organizmach roślin, zwierząt i ludzi jako mikroelement biorący udział głównie w metabolizmie azotu. Czterdziesty drugi pierwiastek jest niezbędny do działania wielu enzymów redoks niezbędnych do procesów metabolicznych u roślin i zwierząt.

Właściwości biologiczne

Czterdziesty drugi pierwiastek jest jednym z najważniejszych pierwiastków śladowych w żywieniu ludzi, zwierząt i roślin, jest niezbędny do prawidłowego rozwoju i wzrostu organizmów oraz wpływa na rozmnażanie się roślin. Zawartość molibdenu w zielonej masie roślin wynosi około 1 mg na kilogram suchej masy. Pierwiastek ten jest niezbędny do działania szeregu enzymów redoks (flawoprotein), które katalizują redukcję azotanów i wiązanie azotu w roślinach (dużo molibdenu występuje w brodawkach roślin strączkowych, powszechnych u bakterii i archeonów). Ponadto u roślin pierwiastek czterdziesty drugi stymuluje biosyntezę kwasów nukleinowych i białek, zwiększa zawartość chlorofilu i witamin.

Z braku molibdenu pomidory, rośliny strączkowe, owies, sałata i inne rośliny chorują na szczególny rodzaj plamienia, nie owocują i umierają. Z tego powodu konieczne jest wprowadzanie do mikronawozów rozpuszczalnych molibdenianów w niewielkich ilościach. Tak więc w jednej z eksperymentalnych farm w Nowej Zelandii stwierdzono, że wprowadzenie do gleby małych dawek soli molibdenu zwiększa plony koniczyny i lucerny o około jedną trzecią. Dalsze badania rolnicze wykazały, że mikro-ilości molibdenu zwiększają aktywność bakterii brodawkowych, w wyniku czego rośliny lepiej absorbują azot. Stwierdzono również, że molibden najlepiej wchłania się na glebach kwaśnych, a na glebach czerwonych i burozemach bogatych w żelazo skuteczność molibdenu jest minimalna.

Fizjologiczny wpływ molibdenu na organizmy zwierząt i ludzi został po raz pierwszy ustalony w 1953 roku, wraz z odkryciem wpływu tego pierwiastka na aktywność enzymu oksydazy ksantynowej. Molibden usprawnia działanie przeciwutleniaczy, w tym witaminy C, jest także ważnym składnikiem układu oddychania tkankowego, nasila syntezę aminokwasów, poprawia akumulację azotu. Pierwiastek czterdziesty drugi jest integralną częścią wielu enzymów (oksydazy ksantynowej, oksydazy aldehydowej, oksydazy siarczynowej itp.), które pełnią ważne funkcje fizjologiczne, w szczególności regulują metabolizm kwasu moczowego. Brakowi molibdenu w organizmie towarzyszy spadek zawartości oksydazy ksantynowej w tkankach, na co „cierpią” procesy anaboliczne, obserwuje się osłabienie układu odpornościowego.

Nie jest to do końca ustalone, ale przypuszcza się, że molibden odgrywa ważną rolę w procesie wbudowywania fluoru w szkliwo zębów, a także w stymulacji hematopoezy. Przy braku molibdenu w organizmie zwierząt upośledzona jest zdolność utleniania ksantyny do kwasu moczowego, zmniejsza się wydalanie kwasu moczowego i nieorganicznych siarczanów, a tempo wzrostu maleje. Zwierzęta rozwijają ksantynowe kamienie nerkowe. Niedobór molibdenu może prowadzić do zmniejszenia rozkładu celulozy i nadmiernego gromadzenia miedzi w organizmie, aż do zatrucia miedzią. Wszystkie te zjawiska można wyeliminować, dodając do diety molibden. U ludzi niedobór molibdenu objawia się pod postacią hipourykemii, hipermetioninemii, hiperoksypurynemii, hipourikozurii i hiposulfaturii, postępujących zaburzeń psychicznych (aż do śpiączki).

Ustalono, że związki czterdziestego drugiego pierwiastka dostają się do organizmu wraz z pożywieniem. W ciągu dnia wraz z pożywieniem do organizmu dorosłego człowieka dostaje się 75-250 mcg molibdenu, co stanowi niezbędne dzienne spożycie tego mikroelementu. Molibden dostarczany z pożywieniem w postaci rozpuszczalnych kompleksów jest łatwo przyswajalny – 25-80% pierwiastka dostarczanego z pożywieniem wchłania się w przewodzie pokarmowym człowieka. Ponadto około 80% molibdenu, który dostaje się do krwioobiegu, wiąże się z białkami (głównie z albuminami) i jest transportowane w całym organizmie. Koncentratorami czterdziestego drugiego elementu są wątroba i nerki. Molibden jest wydalany głównie z moczem i żółcią. Akumulacja molibdenu w organizmie ssaków nie występuje. Głównymi dostawcami molibdenu do organizmu są suszona fasola, mleko i produkty mleczne, podroby, rośliny krzyżowe, agrest, czarne porzeczki, zboża i ciastka. Pomimo tego, że molibden jest rzadkim pierwiastkiem, przypadki jego niedoboru w organizmie człowieka są rzadkie.

Nadmiar molibdenu w organizmie prowadzi do zaburzeń metabolicznych, zahamowania wzrostu kości. Oksydaza ksantynowa przyspiesza metabolizm azotu w organizmie, w szczególności metabolizm puryn. W wyniku rozkładu puryn powstaje kwas moczowy. Jeśli tego kwasu jest za dużo, to nerki nie mają czasu na usunięcie go z organizmu, sole rozpuszczone w tym kwasie gromadzą się w stawach i ścięgnach mięśni. Stawy zaczynają boleć, rozwija się dna moczanowa. Nadmiar molibdenu w paszy dla przeżuwaczy prowadzi do przewlekłego zatrucia molibdenem, któremu towarzyszą biegunki, wyczerpanie, upośledzenie metabolizmu miedzi i fosforu. Aby zmniejszyć toksyczne działanie molibdenu na organizm, konieczne jest ograniczenie spożycia produktów bogatych w molibden, prowadzenie leczenia objawowego, stosowanie leków i suplementów diety do żywności zawierających miedź i siarkę (metionina, unitiol, tiosiarczan sodu itp.).

Okazuje się, że molibden może oddziaływać na organizm nie tylko bezpośrednio – jako ważny pierwiastek śladowy, ale także pośrednio – jako składnik gleby. Tak więc na północy Chin jest miejsce Lin Xian (Lin Xian), znajduje się ono w prowincji Honan (Honan). Miejsce to znane jest jako obszar o najwyższym odsetku zachorowań na raka przełyku wśród miejscowej ludności. Jaki jest powód takiej anomalii? Odpowiedź nadeszła z dokładnych badań gleby. Okazało się, że ziemie Ling Xian są ubogie w pierwiastek czterdziesty drugi, którego obecność jest niezbędna do prawidłowego funkcjonowania bakterii wiążących azot. Faktem jest, że przywracanie azotanów wprowadzonych do gleby odbywa się za pomocą zależnego od molibdenu enzymu reduktazy azotanowej. Brak molibdenu zmniejsza aktywność enzymu, co wystarczy tylko do redukcji azotanów nie do amoniaku, ale do nitrozoamin, o których wiadomo, że mają wysoką aktywność rakotwórczą. Wprowadzenie do gleby nawozów molibdenowych znacznie zmniejszyło odsetek zachorowań w populacji. Podobne choroby endemiczne odnotowano również w Afryce Południowej.

Ciekawostką jest, że kopalnia molibdenu, która powstała w latach 30. XX wieku i znajduje się na jednej z ostrog grzbietu Takhtarvumchorr (Półwysep Kolski), jest obecnie często odwiedzanym szlakiem turystycznym. W kopalni jest tylko jeden horyzont, który ma trzy wejścia na wysokości 600 metrów nad poziomem morza. Nieco poniżej wejścia do sztolni znajduje się parowóz, który niegdyś rurami doprowadzał parę do młotów pneumatycznych górników. Nawiasem mówiąc, zarówno silnik parowy, jak i rury zasilające - wszystko zostało zachowane. Trasa jest niewielka, około trzech kilometrów sztolni, a część kopalni jest zalana.

Tajemnicze spirale z wolframu, molibdenu i miedzi to kontrowersyjne i nie do końca wyjaśnione przez współczesną naukę zjawisko w postaci małych (od 3 mikronów do 3 mm) obiektów znajdowanych na subpolarnym Uralu. Po raz pierwszy takie znaleziska pojawiły się w 1991 roku, podczas eksploracji, którą prowadzono w rejonie rzeki Narody w próbkach piasku przebadanych na obecność złota. Później podobne znaleziska wielokrotnie znajdowano na Uralu Subpolarnym w rejonie rzek Narody, Kozhim i Balbanyu, a także w Tadżykistanie i Czukotce. Wyjątkowość znalezisk polega na ich wieku. Datowanie obiektów jest bardzo trudne ze względu na fakt, że większość z nich została znaleziona w osadach aluwialnych.

Wyjątkiem są dwa znaleziska dokonane w 1995 roku w ścianie kamieniołomu w rejonie dolnego biegu rzeki Balbanyu. Badania skał, w których znaleziono źródła molibdenu dały niejasny wynik - od 20 000 do 318 000 lat! Na temat tych odkryć wysunięto wiele hipotez: spirale są pochodzenia obcego i mogą być produktem pozaziemskiej nanotechnologii sprowadzonej na Ziemię kilka tysięcy lat temu; tajemnicze źródła - sztuczne obiekty, ale nie starożytne, ale współczesne, wyłowione w skałach z powierzchni ziemi. Ogólnie przyjętą teorią jest opinia Nikołaja Rumiancewa, doktora nauk geologicznych i mineralogicznych, zasłużonego geologa Rosji, o naturalnym pochodzeniu „źródeł” - formy rodzimego wolframu.

Molibden nie jest metalem monetarnym, jednak podobieństwo „monet” (nie mają nominału) lub medalionów sprzedaje Metallium, istnieją inne żetony medalowe sprzedawane przez firmy produkujące (zajmują się również wydobywaniem metalu) molibdenu.

Inną fantastyczną hipotezą pośrednio związaną z molibdenem jest wersja pozaziemskiego pochodzenia życia na Ziemi. Jeden z argumentów tej teorii: „obecność niezwykle rzadkich pierwiastków w organizmach lądowych oznacza, że ​​są one pochodzenia pozaziemskiego”. Molibden występuje w skorupie ziemskiej w znikomej ilości, a jego rola w metabolizmie (metabolizmie) organizmów lądowych jest znacząca. Jednocześnie zaznacza się, że znane są tzw. „gwiazdy molibdenowe” o wysokiej zawartości molibdenu, będące pierwotnymi „plantacjami” mikroorganizmów sprowadzonych na Ziemię!

Zjawisko to jest jednak wyjaśnione z punktu widzenia biochemii ewolucyjnej, na przykład skorupa ziemska zawiera bardzo mało fosforu, a fosfor jest niezbędnym składnikiem kwasów nukleinowych, które wraz z białkami są niezbędne do życia; ponadto wyższa aktywność nerwowa jest również bardzo blisko związana z fosforem. Ponadto japoński naukowiec Egani ustalił, że całkowita zawartość molibdenu na Ziemi jest rzeczywiście niska, ale jego zawartość procentowa w wodzie morskiej jest dwukrotnie większa niż w przypadku chromu. Przy tej okazji Egani pisze: „Względna obfitość tego pierwiastka w wodzie morskiej potwierdza powszechnie akceptowany pogląd, że życie na Ziemi powstało w pierwotnym oceanie”.

Fabuła

Nawet starożytni Grecy zauważyli, że niektóre minerały są w stanie zostawić szary ślad na papierze. Opierając się na tym fakcie, połączyli szereg substancji, które były całkowicie odmienne pod względem właściwości pod jedną nazwą - „Molybdaena”, co po grecku oznacza ołów, który sam w sobie jest w stanie pisać na papierze. Winę za to zamieszanie i podobieństwo ołowiowo-szarego molibdenitu z galeną i grafitem. Miękkość tych minerałów pozwoliła na użycie ich jako grafitów ołówkowych, chociaż jeśli przyjrzysz się uważnie, połysk molibdenu pozostawia na papierze zielonkawo-szary kolor, w przeciwieństwie do szarego koloru grafitu lub połysku ołowiu. Czynniki te, plus podobieństwo greckich nazw ołowiu „ó” i galeny „o”, spowodowały błędne przekonanie o podobieństwie trzech minerałów (PbS – galena, MoS2 – molibdenit i grafit), które od starożytności płynnie migrowały do ​​średniowiecza. Taka sytuacja trwała do XVIII wieku.

Pierwszym, który chciał przerwać „błędne koło”, był słynny szwedzki chemik i mineralog Axel Fredrik Cronstedt (1722-1765). W 1758 r. zasugerował, że w rzeczywistości grafit, molibdenit (MoS2 – molybdenum lśnienie) i galena (PbS – ołowiany połysk) są trzema całkowicie niezależnymi substancjami. Jednak przy tym założeniu postęp w kierunku prawdy został zakończony.

Dopiero dwadzieścia lat później – w 1778 roku – ponownie zainteresowano się składem chemicznym molibdenitu. I znowu był to szwedzki chemik – Carl Wilhelm Scheele. Pierwszą rzeczą, którą zrobił Scheele, było gotowanie połysku molibdenu w stężonym kwasie azotowym, w wyniku czego chemik otrzymał biały osad „specjalnej białej ziemi” (Wasserbleyerde). Nazwał tę ziemię kwasem molibdenowym (Acidum Molybdaenae). W czasach Karola Wilhelma „ziemi” nazywano bezwodnikami, czyli połączeniem pierwiastka z tlenem, innymi słowy „kwas minus woda”. Brak tej wiedzy nie przeszkodził naukowcowi w zasugerowaniu, że metal z „ziemi” można uzyskać poprzez kalcynację tego ostatniego czystym węglem. Jednak bez niezbędnego sprzętu (Scheele nie miał odpowiedniego pieca) naukowiec nie mógł samodzielnie przeprowadzić eksperymentu.

Oddany wyłącznie nauce, Scheele bez poczucia zazdrości wysłał w 1782 roku próbkę kwasu molibdenowego innemu szwedzkiemu chemikowi, Peterowi Jacobowi Hjelmowi. Z kolei udaje mu się w końcu odnowić go węglem i zdobyć metalową kulkę (wytopiony metal uzyskany przez stopienie minerału lub rudy z sodą lub innymi topnikami). Był to jednak tylko mocno zanieczyszczony węglik molibdenu. Faktem jest, że podczas kalcynowania trójtlenku molibdenu MoO3 z węglem nie można uzyskać czystego molibdenu, ponieważ reaguje on z węglem, tworząc węglik. Mimo to naukowcy byli zachwyceni. Scheele pogratulował swojemu koledze: „Cieszę się, że mamy teraz ten metal – molibden”. Tak więc w 1790 roku nowy metal otrzymał obcą nazwę, ponieważ łacińska molibdaena pochodzi od starożytnej greckiej nazwy ołowiu - μολνβδος. To dobrze znany paradoks - trudno znaleźć metale bardziej odmienne od molibdenu i ołowiu.

Względnie czysty metal uzyskano dopiero w 1817 roku – po śmierci obu odkrywców. Zaszczyt takiego odkrycia należy do innego słynnego szwedzkiego chemika, Jensa Jakoba Berzeliusa. Zredukował bezwodnik molibdenu nie węglem, ale wodorem i otrzymał naprawdę czysty molibden, ustalił jego masę atomową i szczegółowo zbadał jego właściwości.

Molibden o czystości przemysłowej uzyskano dopiero na początku XX wieku.

Będąc w naturze

Według różnych źródeł zawartość molibdenu w skorupie ziemskiej waha się od 1,1∙10-4% do 3∙10-4% masy. Molibden nie występuje w postaci wolnej; generalnie pierwiastek czterdziesty drugi jest słabo rozpowszechniony w przyrodzie. Zgodnie z klasyfikacją radzieckiego geochemika V.V. Shcherbiny pierwiastki, których zawartość w skorupie ziemskiej jest mniejsza niż 0,001%, są uważane za rzadkie, dlatego molibden jest typowym pierwiastkiem rzadkim. Jednak czterdziesty drugi element jest rozłożony stosunkowo równomiernie. W przyrodzie znanych jest około dwudziestu minerałów molibdenu, większość z nich (różne molibdeniany) powstaje w biosferze. Najmniej molibdenu (0,4 - 0,5 g/t) zawierają skały ultrazasadowe i węglanowe.

Należy zauważyć, że stężenie molibdenu w skałach wzrasta wraz ze wzrostem SiO2, ponieważ w procesach magmowych molibden związany jest głównie z kwaśną magmą i granitoidami. Akumulacja molibdenu związana jest z głębokimi gorącymi wodami, z których wytrąca się on w postaci molibdenitu MoS2, tworząc osady hydrotermalne. Najważniejszym precypitantem czterdziestego drugiego pierwiastka z wód jest H2S. Molibden znajduje się w wodzie morskiej i rzecznej, popiołach roślinnych, węglu i oleju. Ponadto zawartość czterdziestego drugiego pierwiastka w wodzie morskiej waha się od 8,9 do 12,2 μg/l – w zależności od oceanu i akwenu. Za ogólne zjawisko można jedynie uznać to, że wody przybrzeżne i warstwy powierzchniowe są znacznie uboższe w molibden niż głębokie warstwy oceanu. Wody oceanów i mórz zawierają pierwiastek czterdziesty drugi więcej niż wody rzeczne. Faktem jest, że działając wraz z odpływem rzecznym, molibden częściowo gromadzi się w wodzie morskiej, a częściowo wytrąca się, koncentrując się w mułach gliniastych.

Najważniejszymi minerałami molibdenu są molibdenit (MoS2), powelit (CaMoO4), molibdoscheelit (Ca(Mo,W)O4), molibdyt (xFe2O3 yMoO3 zH2O) i wulfenit (PbMoO4). Molibdenit lub molibden połysk to minerał z klasy siarczków (MoS2), zawiera 60% molibdenu i 40% siarki. Znaleziono również niewielką ilość renu - do 0,33%. Najczęściej minerał ten występuje w osadach greisen, rzadziej pegmatyt, w których jest związany z wolframitem, kasyterytem, ​​topazem, fluorytem, ​​pirytem, ​​chalkopirytem i innymi minerałami. Najważniejsze nagromadzenia molibdenitu związane są z formacjami hydrotermalnymi i są szczególnie rozpowszechnione w żyłach kwarcowych i skałach krzemionkowych.

Średnia zawartość molibdenu w rudach dużych złóż wynosi 0,06-0,3%, małych - 0,5-1%. Jako składnik powiązany czterdziesty drugi pierwiastek jest wydobywany z innych rud o zawartości molibdenu 0,005% lub większej. Ponadto rudy molibdenu wyróżniają się składem mineralnym i kształtem brył rudy. Według tego ostatniego kryterium dzieli się je na skarny (molibden, wolfram-molibden i miedź-molibden), żyły (kwarc, kwarc-serycyt i kwarc-molibdenit-wolframit) oraz żyły rozsiane (miedź-molibden, kwarc-molibdenit-serycyt, miedziany porfir z molibdenem). Wcześniej złoża żył kwarcowych miały ogromne znaczenie przemysłowe, ale w czasach nowożytnych prawie wszystkie zostały opracowane. Dlatego złoża rozsiane żyłami i skarn nabrały ogromnego znaczenia.

Niedawno Stany Zjednoczone Ameryki zostały słusznie uznane za światowego lidera w rezerwach i produkcji rud molibdenu, gdzie rudy zawierające molibden są wydobywane w Kolorado, Nowym Meksyku, Idaho i wielu innych stanach. Jednak niedawne odkrycia nowych bogatych złóż wyniosły Chiny na czoło, gdzie siedem dużych prowincji zajmuje się wydobyciem. Podczas gdy Stany Zjednoczone nadal są liderem w produkcji molibdenu, kwitnąca gospodarka Chin może wkrótce doprowadzić ten kraj do czołówki w produkcji czterdziestego drugiego pierwiastka. Inne kraje posiadające duże zasoby rud molibdenu to: Chile, Kanada (terytorium Kolumbii Brytyjskiej), Rosja (siedem zagospodarowanych złóż), Meksyk (złoże La Caridad), Peru (kopalnia Tokepala), wiele krajów WNP itp.

Aplikacja

Głównym konsumentem molibdenu (do 85%) jest metalurgia, gdzie lwią część wydobywanego pierwiastka czterdziestego drugiego przeznacza się na otrzymywanie specjalnych stali konstrukcyjnych. Molibden znacznie poprawia właściwości metali stopowych. Dodatek tego pierwiastka (0,15-0,8%) znacznie zwiększa hartowność, poprawia wytrzymałość, ciągliwość i odporność na korozję stali konstrukcyjnych, które są wykorzystywane do produkcji najbardziej krytycznych części i wyrobów.

Molibden i jego stopy są materiałami ogniotrwałymi, a ta jakość jest po prostu niezbędna do produkcji skorup do głowic rakiet i samolotów. Ponadto zastosowanie takich stopów jest możliwe zarówno jako materiał pomocniczy - ekrany termiczne, oddzielone od materiału głównego izolacją termiczną, jak i jako główny materiał konstrukcyjny. Chociaż molibden jest gorszy od wolframu i jego stopów pod względem właściwości wytrzymałościowych, to jednak pod względem wytrzymałości właściwej w temperaturach poniżej 1350-1450 ° C molibden i jego stopy zajmują pierwsze miejsce, a stopy tytanowo-molibdenowe mają granicę temperatury działania 1500 ° C!

Z tego powodu molibden i niob oraz ich stopy, które mają wyższą wytrzymałość właściwą do 1370°C w porównaniu z tantalem, wolframem i stopami na ich bazie, są najczęściej stosowane do produkcji elementów poszycia i szkieletu rakiet i samolotów naddźwiękowych. Z żaroodpornych stali stopowych z pierwiastkiem czterdziestym drugim powstają skorupy rakiet i kapsuł powracających na ziemię, panele statków kosmicznych o strukturze plastra miodu, osłony termiczne, wymienniki ciepła, poszycia krawędzi skrzydeł i stabilizatory w samolotach naddźwiękowych. Ponadto molibden jest stosowany w stalach przeznaczonych na niektóre części silników odrzutowych i turboodrzutowych (klapy wtryskiwaczy, łopatki turbin, fartuchy ogonowe, dysze silników rakietowych, powierzchnie sterowe w rakietach na paliwo stałe). Materiały pracujące w takich warunkach wymagają nie tylko wysokiej odporności na utlenianie i erozję gazową, ale także dużej wytrzymałości długoterminowej i odporności na uderzenia. Wszystkie te wskaźniki w temperaturach poniżej 1370°C spełnia molibden i jego stopy.

Molibden i jego stopy są stosowane w częściach długotrwale pracujących w próżni, jako materiał konstrukcyjny w reaktorach jądrowych, do produkcji urządzeń pracujących w środowiskach agresywnych (kwas siarkowy, solny, fosforowy). W celu zwiększenia twardości molibden wprowadza się do stopów kobaltu i chromu (stellitów), którymi napawa się krawędzie części wykonanych ze stali zwykłej, które ulegają zużyciu (ścieraniu). Ponieważ molibden i jego stopy są stabilne w stopionym szkle, jest szeroko stosowany w przemyśle szklarskim, na przykład do produkcji elektrod do topienia szkła. Obecnie ze stopów molibdenu wykonuje się formy i rdzenie do wtryskarek do stopów aluminium, cynku i miedzi. Stop molibdenowo-wolframowy w połączeniu z czystym wolframem służy do pomiaru temperatur do 2900°C w atmosferze redukującej.

Molibden w czystej postaci stosowany jest w postaci taśmy lub drutu, jako elementy grzejne w wysokotemperaturowych (do 2200°C) piecach indukcyjnych. Blachy i druty molibdenowe są szeroko stosowane w przemyśle radioelektronicznym (jako materiał na anody lamp radiowych) oraz technice rentgenowskiej do produkcji różnych części lamp elektronicznych, lamp rentgenowskich i innych urządzeń próżniowych.

Szerokie zastosowanie znalazły również liczne związki pierwiastka czterdziestego drugiego. Dwusiarczek MoS2 i diselenek MoSе2 molibdenu stosuje się jako smary do części trących pracujących w temperaturach od -45 do +400°C. Ponadto do oleju silnikowego dodawany jest dwusiarczek molibdenu, który tworzy na metalowych powierzchniach warstwy zmniejszające tarcie. Sześciofluorek molibdenu jest stosowany do osadzania metalicznego molibdenu na różnych materiałach. Dwukrzemek molibdenu MoSi2 wykorzystywany jest do produkcji grzałek do pieców wysokotemperaturowych, Na2MoO4 wykorzystywany jest do produkcji farb i lakierów. Tellurek molibdenu jest bardzo dobrym materiałem termoelektrycznym do produkcji generatorów termoelektrycznych. Wiele związków czterdziestego drugiego pierwiastka (siarczki, tlenki, molibdeniany) jest dobrymi katalizatorami reakcji chemicznych, a także wchodzi w skład barwników pigmentowych i szkliwa.

Produkcja

Początkowo wzbogaca się rudy molibdenu, do czego stosuje się metodę flotacji, opartą na różnej zwilżalności powierzchniowej minerałów wodą. Drobno zmieloną rudę poddaje się działaniu wody z dodatkiem niewielkiej ilości środka flotacyjnego, który zwiększa różnicę zwilżalności cząstek mineralnych rudy i skały płonnej. Powietrze jest intensywnie przedmuchiwane przez powstałą mieszaninę; jednocześnie jego bąbelki przyklejają się do ziaren tych minerałów, które są gorzej zwilżone. Minerały te są przenoszone wraz z pęcherzykami powietrza na powierzchnię i w ten sposób oddzielane od skały płonnej.

Wzbogacony w ten sposób koncentrat molibdenu zawiera 47-50% samego molibdenu, 28-32% siarki, 1-9% SiO2, ponadto występują zanieczyszczenia innymi pierwiastkami: żelazem, miedzią, wapniem i inne. Koncentrat poddawany jest prażeniu oksydacyjnemu w temperaturze 560-600°C w piecach wielotrzonowych lub piecach ze złożem fluidalnym. W obecności renu w koncentracie podczas wypalania powstaje lotny tlenek Re2O7, który jest usuwany wraz z gazami paleniskowymi. Produktem prażenia jest tzw. kalcynacja – zanieczyszczona zanieczyszczeniami MoO3.

Czysty MoO3, niezbędny do produkcji metalicznego molibdenu, otrzymuje się z żużla na dwa sposoby. Pierwsza to sublimacja w temperaturze około 1000°C, druga to metoda chemiczna, w której żużel jest ługowany wodą amoniakalną. W tym przypadku molibden przechodzi do roztworu (molibdenian amonu). Roztwór oczyszcza się z zanieczyszczeń miedzią, żelazem i innymi pierwiastkami, następnie przez zobojętnienie lub odparowanie, a następnie krystalizację wyodrębnia się polimolibdeniany amonu - głównie paramolibdeniany (NH4)6Mo7O24 · 4H2O. Następnie przez kalcynację paramolibdenianu amonu w temperaturze 450-500 ° C otrzymuje się czysty MoO3 zawierający nie więcej niż 0,05% zanieczyszczeń.

Zdarza się, że zamiast prażenia koncentrat molibdenu rozkłada się kwasem azotowym, a powstały kwas molibdenowy MoO3 ∙ H2O wytrąca się, który rozpuszcza się w wodzie amoniakalnej i otrzymuje się paramolibdenian amonu. Pewna część czterdziestego drugiego pierwiastka pozostaje w roztworze pierwotnym, z którego molibden jest ekstrahowany przez wymianę jonową lub ekstrakcję. Podczas przetwarzania koncentratów niskiej jakości, które zawierają 10-20% molibdenu, żużel wyługuje Na2CO3, z powstałych roztworów Na2MoO4 wytrąca się CaMoO4 stosowany w metalurgii żelaza. Inną metodą, stosując wymianę jonową lub ekstrakcję cieczą, roztwór Na2MoO4 przenosi się do roztworu (NH4)2MoO4, z którego następnie wyodrębnia się paramolibdenian amonu.

Poprzez redukcję czystego MoO3 w strumieniu suchego wodoru otrzymuje się metaliczny molibden (w postaci proszku). Proces przebiega w piecach rurowych w dwóch etapach: pierwszy w temperaturze 550-700 °C, drugi w temperaturze 900-1000 °C.

Molibden zwarty jest wytwarzany głównie metodą metalurgii proszków lub wytapiania. Metoda metalurgii proszków polega na wtłoczeniu proszku w przedmiot obrabiany i spiekaniu przedmiotu obrabianego. Proszek molibdenu sprasowuje się w stalowych formach pod ciśnieniem 0,2-0,3 MPa (2000-3000 kgf/cm2), następnie spieka się go najpierw w temperaturze 1000-1200°C w atmosferze wodoru – spiekanie wstępne, którego celem jest zwiększenie wytrzymałości i przewodności elektrycznej prętów, a następnie w temperaturze 2200-2400°C – spiekanie wysokotemperaturowe. W efekcie uzyskuje się stosunkowo małe detale (o przekroju 2–9 cm2 i długości 450–600 mm). Powstałe półwyroby (pręty spiekane) są poddawane obróbce ciśnieniowej (kucie, przeciąganie, walcowanie). Aby uzyskać większe półwyroby, stosuje się topienie łukowe, co umożliwia uzyskanie wlewków o masie do dwóch ton. Topienie w piecach łukowych odbywa się w próżni. Łuk jest zapalany między katodą (pakiet spiekanych prętów molibdenowych) a anodą (schłodzony tygiel miedziany). Metal katody jest topiony i zbierany w tyglu. Ze względu na wysoką przewodność cieplną miedzi i szybkie odprowadzanie ciepła molibden twardnieje.

W celu uzyskania wysoce czystego molibdenu stosuje się topienie w wiązce elektronów (topienie wiązką elektronów). Ogrzewanie metalu wiązką elektronów polega na zamianie większej części energii kinetycznej elektronów na ciepło, gdy zderzają się one z powierzchnią metalu. Topienie odbywa się w wysokiej próżni, co zapewnia usunięcie zanieczyszczeń, które odparowują w temperaturze topnienia (O, N, P, As, Fe, Cu, Ni i inne). Po takim stopieniu czystość metalu przekracza 99,9%.

Obiecująca metoda produkcji molibdenu przez aluminotermiczną redukcję MoO3, wlewki otrzymane tą metodą są uszlachetniane przez topienie próżniowe w piecach łukowych. Ponadto molibden otrzymuje się przez redukcję MoF6 lub MoCl5 wodorem, a także elektrolitycznie w roztopach soli. Do produkcji żelazomolibdenu (stop 55-70% Mo, reszta Fe), który służy do wprowadzania do stali dodatków pierwiastka czterdziestego drugiego, stosuje się redukcję koncentratu prażonego molibdenitu (kalcynu) żelazokrzemem w obecności rudy żelaza i wiórów stalowych.

Właściwości fizyczne

Molibden jest jasnoszarym metalem. Jednak jego wygląd w dużej mierze zależy od sposobu pozyskania. Sprasowany (spiekany) molibden bez obróbki (w postaci pręta i półfabrykatów do walcowania molibdenu) jest metalem raczej ciemnym, dopuszcza się ślady utlenienia. Kompaktowy walcowany (w postaci wlewków, drutu lub arkuszy) metal po obróbce ma różne kolory: od ciemnego, prawie czarnego, do srebrzystego wyblakłego (lustrzanego). Kolor zależy od metody obróbki: toczenie, szlifowanie, czyszczenie chemiczne (trawienie) i elektropolerowanie. Molibden, uzyskany w postaci lustra (rozkładu) - błyszczący, ale szary. Sproszkowany czterdziesty drugi element ma ciemnoszary kolor.

Molibden krystalizuje w sześciennej sieci centrowanej na ciele o okresie a = 0,314 nm, z = 2. Promień atomowy 1,4 A, promienie jonowe Mo4 + 0,68 A, Mo6 + 0,62 A. Czterdziesty drugi pierwiastek należy do metali ogniotrwałych o temperaturze topnienia 2620 ° C i temperaturze wrzenia - 4 639 ° C. Wyższe temperatury topnienia mają tylko wolfram (około 3400°C), ren (około 3190°C) i tantal (3000°C). Gęstość molibdenu wynosi 10,2 g/cm3, co jest porównywalne z gęstością srebra (10,5 g/cm3), skala Mohsa określa jego twardość na 5,5 punktu. Ciepło właściwe molibdenu w temperaturze 20-100°C wynosi 0,272 KJ/(kg·K), czyli 0,065 cal/(g°K). Przewodność cieplna w temperaturze 20°C dla czterdziestego drugiego elementu wynosi 146,65 W/(m·K), czyli 0,35 cal/(cm s°). Współczynnik rozszerzalności cieplnej (5,8-6,2) 10-6 przy 25-700 °C. Po zbadaniu właściwości fizycznych czterdziestego drugiego pierwiastka naukowcy stwierdzili, że metal ma znikomy współczynnik rozszerzalności cieplnej (około 30% współczynnika rozszerzalności miedzi). Po podgrzaniu od 25 do 500 ° C wymiary części molibdenowej wzrosną tylko o 0,0000055 pierwotnej wartości. Nawet po podgrzaniu do temperatury powyżej 1200°C molibden prawie się nie rozszerza. Ta właściwość odegrała ważną rolę w technologii elektropróżniowej.

Molibden jest paramagnetykiem, jego atomowa podatność magnetyczna jest w przybliżeniu równa 90 10-6 (przy 20 °C). Oporność elektryczna 5,2 10-8 omów m, tj. 5,2 10-6 omów cm; praca wyjściowa elektronów 4,37 eV. Temperatura przejścia do stanu nadprzewodzącego wynosi 0,916 K. Molibden jest dobrym przewodnikiem elektryczności, w tym parametrze jest tylko trzykrotnie gorszy od srebra. Jednak jego przewodność elektryczna jest wyższa niż żelaza, niklu, platyny i wielu innych metali.

Molibden jest kowalnym i ciągliwym metalem i jest pierwiastkiem przejściowym. Podobnie jak w przypadku wielu innych metali, właściwości mechaniczne zależą od czystości metalu oraz wcześniejszej obróbki mechanicznej i cieplnej (im czystszy metal, tym bardziej miękki). Obecność zanieczyszczeń zwiększa twardość i kruchość metalu. Tak więc zanieczyszczony azotem, węglem czy siarką molibden, podobnie jak chrom, staje się kruchy, twardy, kruchy, co utrudnia jego obróbkę. W całkowicie czystym stanie zwarty molibden jest ciągliwy, ciągliwy i ciągliwy, dość łatwo poddaje się tłoczeniu i walcowaniu. Właściwości wytrzymałościowe molibdenu w wysokich temperaturach (ale nie w środowisku utleniającym) przewyższają wytrzymałość większości innych metali. Dla spiekanego pręta molibdenowego twardość Brinella wynosi 1500-1600 MN/m2, czyli 150-160 kgf/mm2. Dla pręta kutego - 2000-2300 Mn/m2; dla drutu wyżarzonego - 1400-1850 Mn/m2. Pod względem wytrzymałości molibden jest nieco gorszy od wolframu, ale jest bardziej plastyczny, łatwiej poddaje się zarówno obróbce mechanicznej, jak i obróbce ciśnieniowej. Ponadto wyżarzanie rekrystalizujące nie prowadzi do kruchości metalu. Metal, podobnie jak jego stopy, charakteryzuje się wysokim modułem sprężystości (285–300 GPa), małym przekrojem wychwytu neutronów termicznych (co umożliwia wykorzystanie go jako materiału konstrukcyjnego w reaktorach jądrowych), dobrą stabilnością termiczną i niskim współczynnikiem rozszerzalności cieplnej.

Pomimo wielu zalet pierwiastka czterdziestego drugiego, związanych z jego właściwościami fizycznymi i mechanicznymi, ma on również szereg wad. Należą do nich niewielka ilość kamienia molibdenowego; wysoka kruchość jego związków; niska plastyczność w niskich temperaturach. Ponadto obecność zanieczyszczeń węgla, azotu czy siarki powoduje, że metal jest twardy, kruchy i kruchy, co znacznie komplikuje jego obróbkę.

Właściwości chemiczne

W powietrzu o temperaturze pokojowej molibden jest odporny na utlenianie. Powolna reakcja z tlenem rozpoczyna się w temperaturze 400°C (pojawiają się tzw. przebarwienia), w temperaturze 600°C metal zaczyna się aktywnie utleniać z utworzeniem trójtlenku MoO3 (białe kryształy z zielonkawym odcieniem, tt 795 °C, tbp 1 155 °C), który można również otrzymać przez utlenianie dwusiarczku molibdenu MoS2 i termolizę paramolibdenianu amonu (NH4)6 Mo7 O244H2O.

W temperaturach powyżej 700°C pierwiastek czterdziesty drugi intensywnie oddziałuje z parą wodną, ​​tworząc dwutlenek MoO2 (ciemnobrązowy). Oprócz powyższych dwóch tlenków molibden tworzy również szereg tlenków pośrednich między MoO3 a MoO2, które odpowiadają składem homologicznym szeregom MonO3n-1 (Mo9O26, Mo8O23, Mo4O11), jednak wszystkie z nich są niestabilne termicznie i powyżej 700°C rozkładają się z utworzeniem MoO3 i MoO2. Tlenek MoO3 tworzy proste (normalne) kwasy molibdenowe - dihydrat H2MoO4 H2O, monohydrat H2MoO4 oraz izopolikwasy - H6Mo7O24, HMo6O24, H4Mo8O26 i inne.

Molibden nie wchodzi w interakcję chemiczną z wodorem aż do stopienia. Jednak gdy metal jest ogrzewany wodorem, zachodzi pewna absorpcja gazu (w 1000 ° C 0,5 cm3 wodoru jest absorbowane w stu gramach molibdenu) z utworzeniem stałego roztworu. Z azotem molibden powyżej 1500 °C tworzy azotek, którego prawdopodobny skład to Mo2N. Stały węgiel i węglowodory, a także tlenek węgla CO(II) w temperaturze 1 100-1 200 ° C oddziałują z metalem, tworząc węglik Mo2C, który topi się z rozkładem w temperaturze około 2 400 ° C.

Molibden reaguje z krzemem tworząc dwukrzemek MoSi2 (ciemnoszare kryształy nie rozpuszczają się w wodzie, kwas solny, H2SO4 rozkładają się w mieszaninie HNO3 z kwasem fluorowodorowym), który jest wysoce stabilny w powietrzu do 1500-1600 °C (jego mikrotwardość wynosi 14 100 MN/m2). Kiedy pierwiastek czterdziesty drugi oddziałuje z selenem lub parami H2Se, otrzymuje się diselenek molibdenu o składzie MoSe2 (ciemnoszara substancja o strukturze warstwowej), rozkłada się w próżni w temperaturze 900°C, nie rozpuszcza się w wodzie, HNO3 ulega utlenieniu. Pod wpływem oparów siarki i siarkowodoru powyżej odpowiednio 440 i 800°C powstaje grafitopodobny dwusiarczek MoS2 (praktycznie nierozpuszczalny w wodzie, kwasie chlorowodorowym, rozcieńczonym H2SO4). MoS2 rozkłada się powyżej 1200 °C, tworząc Mo2S3.

Oprócz tego molibden tworzy z siarką jeszcze trzy związki, pozyskiwane tylko sztucznie: MoS3, Mo2S5 i Mo2S3. Seskwisiarczek Mo2S3 (szare kryształy w kształcie igieł) powstaje przez szybkie podgrzanie disiarczku do 1700 ... 1800 ° C. Penta- (Mo2S5) i trisiarczek (MoS3) są ciemnobrązowymi substancjami amorficznymi. Oprócz MoS2 praktycznie stosuje się tylko MoS3. W przypadku halogenów pierwiastek czterdziesty drugi tworzy szereg związków na różnych stopniach utlenienia. Fluor działa na molibden w zwykłej temperaturze, chlor w temperaturze 250°C, tworząc odpowiednio MoF6 i MoCl6. W przypadku jodu znany jest tylko dijodek molibdenu MoI2. Molibden tworzy tlenohalogenki: MoOF4, MoOCl4, MoO2F2, MoO2Cl2, MoO2Br2, MoOBr3 i inne.

W kwasach siarkowym i chlorowodorowym molibden jest słabo rozpuszczalny tylko w temperaturze 80-100 ° C. Kwas azotowy, woda królewska i nadtlenek wodoru powoli rozpuszczają metal na zimno, szybko - po podgrzaniu. Dobrze rozpuszcza molibden w mieszaninie kwasów azotowego i siarkowego. Metal rozpuszcza się w nadtlenku wodoru, tworząc nadtlenokwasy H2MoO6 i H2MoO11. Molibden jest stabilny w kwasie fluorowodorowym, ale szybko rozpuszcza się w mieszaninie z kwasem azotowym. W zimnych roztworach zasad molibden jest stabilny, ale jest nieco skorodowany przez gorące roztwory. Metal jest intensywnie utleniany przez stopione zasady, zwłaszcza w obecności utleniaczy, tworząc sole kwasu molibdenowego.