Molybdén podľa klasifikácie v periodickej tabuľke Mendelejeva patrí do IV skupiny prvkov. Má atómové číslo 42 a hmotnosť jeho atómu je 95,94. Je obvyklé označovať symbol "Mo".

Molybdén je kov vzácnych zemín. Jeho objem je asi 0,00011% z celkovej hmotnosti Zeme. V čistej forme má oceľovo sivastú farbu, v rozptýlenej je sivočierna.

Molybdén ako kov sa v prírode nenachádza. Nachádza sa v mineráloch, ktorých je dnes známych asi dvadsať. Ide najmä o molybdénany, ktoré vznikajú v kyslej magme a granitoidoch.

Surovinou, z ktorej sa kovový molybdén vyrába, sú koncentráty molybdénu. Obsahujú asi 50% tohto prvku. Ďalej obsahujú: síru ~ 30 %, oxid kremičitý (až 9 %) a asi 20 % iných nečistôt.

Predkoncentrát sa vypáli za účelom dodatočnej oxidácie. Proces sa uskutočňuje v peciach dvoch typov: multi-nístej alebo fluidné lôžko. Teplota výpalu 570 °C - 600 °C. V dôsledku toho sa získa popol - MoO 3 a nečistoty.

Ďalším krokom je odstránenie nečistôt, aby sa získal čistý oxid molybdénu. Používajú sa dve metódy:

1. Sublimácia pri teplote 950°C - 1100°C.
2. Chemické lúhovanie. Podstatou metódy je, že pri interakcii s čpavkovou vodou sa eliminujú nečistoty medi a železa a získa sa karbid molybdénu, ktorý kryštalizuje odparovaním alebo neutralizáciou. Ďalej sa karbid zahrieva a udržiava pri teplotách do 500 °C. Výstupom je čistý oxid MoO3, v ktorom je obsah nečistôt len ​​0,05 %.

Výroba molybdénu je založená na redukcii MoO3. Proces sa uskutočňuje v dvoch fázach:

1. V rúrovej peci pri teplote 550°C - 700°C v prúde suchého vodíka dochádza k oddeľovaniu atómov kyslíka.
2. Potom teplota stúpne na 900°C - 1000°C a dôjde ku konečnému zníženiu. Výsledný kov je vo forme prášku.

Na získanie monolitického kovu sa používa tavenie alebo spekanie prášku. Tavenie sa používa, keď sa získajú polotovary s hmotnosťou od 500 kg. Proces sa uskutočňuje v oblúkových peciach s chladeným téglikom, do ktorého je privádzaná tavná elektróda z vopred spekaných tyčí.

Práškové spekanie je lisovanie vo vodíkovej atmosfére pri vysokých tlakoch (2000-3000 atmosfér) a teplotách (1000°C - 1200°C). Získané tyče sa podrobia spekaniu pri vysokých teplotách rovných 2200 °C - 2400 °C. V budúcnosti dostane molybdén potrebný tvar vďaka tlakovej úprave – kovaniu, valcovaniu, preťahovaniu.

Ferromolybdén je široko používaný v priemysle, v ktorom až 60-70% tvorí molybdén a zvyšok je železo. Získava sa zavedením molybdénových prísad do ocele. Zliatina sa získava redukciou strusky kremičitanom železa s prídavkom oceľových triesok a železnej rudy.

Fyzikálne vlastnosti

Použitie molybdénu závisí od jeho vlastností a charakteristík. Vnútorné fyzikálne vlastnosti molybdénu sú uvedené nižšie:

• druh kovu - tavenie pri vysokej teplote;
• farba molybdénu - olovo;
• hustota molybdénu - 10,2 g / cm 3;
• topenie pri teplote - 2615 ° C;
• varenie pri teplote - 4700 ° C;
• tepelná vodivosť - 143 W / (m K);
• tepelná kapacita - 0,27 kJ/(kgK);
• energia na tavenie - 28000 J/mol;
• energia vyparovania - 590000 J/mol;
• lineárna expanzia, koeficient - 6 10 -6 ;
• elektrický odpor - 5,70 μOhm cm;
• vypočítaný objem - 9,4 cm 3 / mol;
• šmyková sila - 122 10 6 Pa;
• tvrdosť - 125 HB;
• magnetická permeabilita -90·10 -6.

Tento kov nie je často sústružený, ale spracovanie sa vykonáva pomocou štandardizovaného nástroja.

Chemické vlastnosti

Molybdén, ktorého chemické vlastnosti sú uvedené nižšie, má tieto vlastnosti:

• valenčný polomer - 130 10 -12 m;
• iónový polomer - (+6e) 62 (+4e) 70 10 -12 m;
• elektrická negativita, 2,15;
• elektrický potenciál - 0;
• valencia počas oxidácie - 2-3-4-5-6
• valencia molybdénu - 6;
• teplota spustenia oxidácie - 400 ° С;
• oxidácia na Mo03 pri -600 °C a viac;
• reakcia s vodíkom je neutrálna;
• reakčná teplota s chlórom - 250 °C;
• reakčná teplota s fluórom je teplota miestnosti;
• reakčná teplota so sírou – 440°С;
• reakčná teplota s dusíkom je 1500 °C.

S kyslíkom prvok tvorí dva hlavné oxidy:

• MoO 3 - biela kryštalická forma
• MoO 2 - striebristý.

Molybdén MoS 2

Vlastnosti rozpustnosti molybdénu v chemických roztokoch: pri zahrievaní rozpustný v zásadách a kyselinách. To prispieva k produkcii rôznych zlúčenín alebo ich čisteniu.

Spracovanie molybdénu

Spracovanie molybdénu je náročné kvôli nízkej viskozite pri nízkych teplotách. Má tiež nízku plasticitu, preto sa na jeho spracovanie používajú tieto metódy:

1. tvarovanie za tepla:
   • kovanie;
   • valcovanie;
   • preťahovačka;

1. tepelné spracovanie;
2. mechanická obnova.

Krimpovacie stroje sa používajú pri spracovaní malých obrobkov. Veľké obrobky sú valcované na malých frézach alebo tvarované na preťahovacích strojoch.

Ak je potrebné obrábanie rezaním, potom sa obrábanie molybdénu vykonáva nástrojom vyrobeným z rýchlorezných ocelí. Ostrenie rohov nástroja pri sústružení musí zodpovedať uhlom ostrenia pri sústružení liatiny.

Tepelné spracovanie molybdénu sa vyznačuje vysokou prekaliteľnosťou vďaka jeho obsahu v oceliach. Vedené kalenie zvyšuje tvrdosť a odolnosť kritických častí proti opotrebovaniu.

Aplikácia

Asi 3⁄4 všetkých vyrobených kovov vzácnych zemín sa používa ako legujúci prvok pri výrobe ocelí. Zvyšná 1⁄4 časti sa používa v čistej forme a v chemických zlúčeninách. Našiel uplatnenie v mnohých odvetviach.

1. Vesmírna oblasť a letecký priemysel. Výrobky z molybdénu a jeho zliatin našli uplatnenie na obloženie a výrobu rakiet a nosov lietadiel lietajúcich rýchlosťou nad zvuk. Použitie ako konštrukčný materiál je koža a ako tepelný štít - hlavová časť.
2. Hutníctvo. Použitie molybdénu v zlievarstve a metalurgii je spôsobené jeho vysokou prekaliteľnosťou. V dôsledku toho sa zvyšuje pevnosť, odolnosť proti korózii, húževnatosť. V jeho zliatinách s kobaltom alebo chrómom sa tvrdosť výrazne zvyšuje. Kritické časti sú vyrobené z legovaných ocelí s prísadami molybdénu. Pridáva sa do zliatin odolných voči teplu a kyselinám. Preto sa väčšina nástrojov na prácu za tepla vyrába z ocelí legovaných Mo.
3. Chemický priemysel. Kyselinovzdorné materiály s Mo sa používajú na výrobu rôznych aparatúr na výrobu kyselín alebo ich spracovanie. Ohrievače pece, vo vnútri ktorých je vodíkové prostredie tiež vyrobené zo zliatin molybdénu. Tento kov možno nájsť aj v niektorých lakoch, farbách, emailoch a tepelne nanášaných glazúrach. Kov sa používa aj ako katalyzátor chemických reakcií.
4. Rádioelektronika. Mo je nepostrádateľný materiál na výrobu elektrického osvetlenia a elektronických vákuových zariadení, medzi ktorými sú mnohým známe rádiové trubice.
5. Liek. V medicíne sa prvok používa pri výrobe röntgenových prístrojov.
6. Výrobky zo skla. Vďaka taveniu pri vysokých teplotách sa Mo používa pri tavení skla.

Druhy molybdénu a jeho zliatin

Zliatiny molybdénu sa v priemysle používajú častejšie ako čisté kovy. Medzi nimi vynikajú:

• kov s rýdzosťou 99,96 %, ktorý sa používa na výrobu elektronických zariadení, má označenie MCH;
• kov získaný tavením vo vákuu je označený molybdén MCHVP;
• na výrobu drôtu používaného v svetelných zdrojoch sa kov používa pod značkou MPN, kde jeho obsah je 99,92 %;
• so zavedením prísad, kremíkovej alkálie, molybdénu je označený MK;
• zirkónium (Zr) alebo titán (Ti) sa zavádza do Mo - značka TsM;
• so zavedením rénia - MR;
• volfrám s Mo - MB.

Výhody a nevýhody molybdénu

Medzi výhody je potrebné poznamenať:

• nízka hustota, a teda vysoká pevnosť;
• vysoký modul pružnosti;
• tepelná odolnosť;
• tepelná odolnosť;
• odolnosť proti korózii;
• pri zahrievaní sa prakticky nerozťahuje.

• po zváraní sú švy krehké;
• zníženie teploty znižuje plasticitu;
• mechanické vytvrdzovanie je možné až do 8000 °C.

Vďaka svojim vlastnostiam je použitie molybdénu v priemysle rozšírené v Rusku a vo svete. Hutníctvo, letecký priemysel, strojárstvo, poľnohospodárstvo - to nie je celý zoznam, kde sa tento strategický kov používa. Je taký dopyt, že cena molybdénu rok čo rok neustále rastie.

Charakteristika materiálu

Fyzikálne vlastnosti. Molybdén je sivo sfarbený kov vzácnych zemín, ktorý má podobný vzhľad ako olovo. Teplota topenia 2619 °С.
Líši sa zvýšenou plasticitou. Youngov modul je 336 GPa, čo je 1,5-krát viac ako u ocele. Hustota je 10,2 g/cm3. Volfrám je považovaný za najviac tepelne odolný kov. Ale pokiaľ ide o špecifickú tepelnú odolnosť pri teplotách do 1400 ºС, molybdén nemá konkurenciu. Molybdén má nízky koeficient lineárnej rozťažnosti. Keď sa teplota zmení o 1000 ºС, jeho veľkosť sa zväčší iba o 0,0049 mm.

Tepelná vodivosť je 300 W / m K. Elektrický odpor je 5,6 μOhm cm Po predbežných mechanických a tepelných úpravách môže byť pevnosť kovu 20-23 kg / mm2. Má paramagnetické vlastnosti.

Medzi nedostatky zaznamenávame nízku plasticitu pri teplotách pod -30 ºС.

Chemické vlastnosti. Molybdén je za normálnych atmosférických podmienok úplne odolný voči vplyvom prostredia. Oxidačný proces začína pri 420 ºС, pričom vzniká zlúčenina oxidu molybdénu s nízkou tvrdosťou.

Molybdén je inertný voči vodíku pri teplotách do 2620 ºС. Je neutrálny voči takým prvkom ako uhlík, fluór, kremík, dusík, síra. Molybdén nevstupuje do chemických reakcií s hlavnými typmi kyselín: chlorovodíková, sírová, dusičná, fluórová.

Technologické vlastnosti. Pri izbovej teplote je možné molybdénový kruh s polomerom 5 mm zviazať do uzla bez použitia špeciálneho vybavenia alebo rozvinúť na hrúbku 0,1 mm. Takáto ťažnosť kovu prispieva k výrobe rôznych typov profilovaných valcovaných výrobkov.

Molybdén sa dobre spracováva rezaním za predpokladu použitia reznej kvapaliny na báze síry.

Molybdén sa nerozlišuje kvalitou zvarov. Vzťahuje sa na zvárateľnosť skupiny 3. Proces zvárania sa vykonáva oblúkovou metódou. Pre väčšiu plasticitu zvarových spojov musí byť kontaktná zóna v prostredí ochranného plynu. Uprednostňuje sa tu hélium alebo argón.

Biologické vlastnosti. Molybdén je v ľudskom tele obsiahnutý v rozmedzí 8-10 mg. V prvom rade ovplyvňuje priebeh anabolických procesov. Zvyšuje účinky vitamínu C, čím posilňuje imunitný systém. Molybdén je regulátorom medi, zabraňuje jej hromadeniu v krvi.

Zliatiny molybdénu majú charakteristickú vlastnosť chemického zloženia - nízke percento legujúcich prvkov. Iba dvojzložkové tuhé roztoky majú vo svojom zložení významné percento volfrámu (až 50%).

Hlavné domáce značky zliatiny molybdénu sú:

• Zliatina molybdénu TsM-2A. Legujúce prísady sú titán (0,07-03%) a zirkónium (0,07-0,15%). Okrem týchto prvkov môže obsahovať karbidové fázy (až do 0,004 %). Pevnosť v ťahu je 30 kg\mm2. Výrazne klesá po prekročení teplotného prahu 1200 C. Hlavnými výhodami zliatiny sú spracovateľnosť a ťažnosť, ktoré umožňujú získavať z nej priemyselné polotovary.
• Zliatina molybdénu VM-1 sa výrazne nelíši od zliatiny opísanej vyššie. Má podobné ukazovatele chemických aj mechanických vlastností.
• Molybdén VM-2 obsahuje väčšie percento zirkónu, vďaka čomu je odolnejší voči teplu. To mu umožňuje odolávať teplotám v prostredí 1300-1400 C. Má pevnosť v ťahu 48 kg / mm2, 1,6-krát vyššiu ako TsM-2A.
• Dodatočné dopovanie molybdénovej zliatiny VM-3 titánom (1,3 %), zirkónom (0,6 %), nióbom (1,8 %) vedie k ďalšiemu zvýšeniu tepelnej odolnosti. Odoláva zaťaženiu do 27 kg \ mm2 pri teplotách do 1360 C. VM-3 má však zníženú úroveň plasticity. To ho robí menej technologicky vyspelým a obmedzuje jeho použitie vo výrobe.

Aplikácie molybdénu

Ako tepelne a korózne odolný materiál sa používa pri výrobe najviac zaťažovaných častí mechanizmov a konštrukcií rôznych priemyselných odvetví. Medzi jeho hlavné účely je potrebné poznamenať:

• Aplikácia v leteckom priemysle pri výrobe rôznych komponentov turbovrtuľových prúdových motorov: prívody vzduchu, lopatky turbín atď.
• Raketový a vesmírny priemysel využíva molybdén pri výrobe jednotlivých častí leteckých jednotiek: predné kužele, tepelné reflektory, kormidlá, plástové panely, plášť atď. To sa deje v dôsledku pomeru tepelnej odolnosti a hustoty. Aj keď je molybdén v absolútnej tepelnej odolnosti horší ako volfrám, v špecifickosti je pred ním. Preto pri teplotách pod 1350 je výhodnejšie použiť molybdén, pretože. výrazne znižuje hmotnosť konštrukcie.
• Aplikácia v metalurgii ako legujúca prísada. Molybdén rozkladá štruktúru zŕn ocele, čím ju posilňuje. Okrem toho dochádza k zvýšeniu odolnosti proti korózii, kaliteľnosti a tvrdosti. Pridanie 0,3% molybdénu do ocele zvyšuje jej pevnosť 3-krát.
• V elektrotechnike sa používajú pri výrobe držiakov volfrámových vlákien do žiaroviek. Toto použitie je spojené s vlastnosťami molybdénu pri udržiavaní lineárnych rozmerov pri zvýšených teplotách.
• V strojárstve sa molybdén používa ako materiál pre klietky klzných ložísk a guľôčky valivých ložísk. Hroty rezného nástroja: záhlbníky, vrtáky, sústružnícke nástroje, frézy.
• Molybdénové elektródy sa používajú v elektrických peciach na tavenie skla, pretože kov nevstupuje do chemických reakcií s oxidom kremičitým.
• Sulfidy molybdénu slúžia ako vysokoteplotné mazivá v kritických trecích jednotkách.
• V tepelnej technike sa používa ako materiál pre ohrievače a tepelnú izoláciu vákuových pecí.
• V medicíne je molybdén surovinou pri výrobe technécia, ktoré slúži ako prostriedok na diagnostiku zhubných nádorov.
• V poľnohospodárstve sa molybdén pridáva do hnojív. Bolo dokázané, že molybdén zvyšuje rast rastlín.

Pre svoje antikorózne vlastnosti sa dokonca pridáva do motorového oleja.

Molybdén a jeho zliatiny sú žiaruvzdorné materiály. Žiaruvzdorné kovy a zliatiny na ich báze sa používajú v dvoch verziách na výrobu nábojov pre hlavové časti rakiet a lietadiel. V jednej verzii slúžia tieto kovy len ako tepelné štíty, ktoré sú od hlavného konštrukčného materiálu oddelené tepelnou izoláciou. V druhom prípade slúžia ako hlavný konštrukčný materiál žiaruvzdorné kovy a ich zliatiny. Molybdén je v pevnostných vlastnostiach na druhom mieste po volfráme a jeho zliatinách. Avšak z hľadiska špecifickej pevnosti pri teplotách pod 1350-1450°C je Mo a jeho zliatiny na prvom mieste. Na výrobu poťahových a rámových prvkov rakiet a nadzvukových lietadiel sa teda najviac používajú molybdén a niób a ich zliatiny, ktoré majú vyššiu špecifickú pevnosť až do 1370 °C v porovnaní s tantalom, volfrámom a zliatinami na ich báze.

Mo sa používa vo voštinových paneloch pre kozmické lode, výmenníkoch tepla, plášťoch rakiet a kapsulí na návrat, tepelných štítoch, plášťoch okrajov krídel a stabilizátoroch v nadzvukových lietadlách. Niektoré časti náporových a prúdových motorov pracujú vo veľmi zložitých podmienkach (lopatky turbín, zadné kryty, klapky dýz, dýzy raketových motorov, riadiace plochy v raketách s tuhým palivom). V tomto prípade sa od materiálu vyžaduje nielen vysoká odolnosť proti oxidácii a plynovej erózii, ale aj vysoká dlhodobá pevnosť a odolnosť proti nárazu. Pri teplotách pod 1370°C sa na výrobu týchto dielov používa molybdén a jeho zliatiny.

Molybdén je perspektívny materiál pre zariadenia pracujúce v kyseline sírovej, chlorovodíkovej a fosforečnej. Vďaka vysokej odolnosti tohto kovu v roztavenom skle je široko používaný v sklárskom priemysle, najmä na výrobu elektród na tavenie skla. V súčasnosti sa zo zliatin molybdénu vyrábajú formy a jadrá pre vstrekovacie stroje na zliatiny hliníka, zinku a medi. Vysoká pevnosť a tvrdosť takýchto materiálov pri zvýšených teplotách viedla k ich použitiu ako nástroja pri opracovaní ocelí a zliatin tlakom za tepla (tŕne pre dierovacie frézy, matrice, lisovacie matrice).

Molybdén výrazne zlepšuje vlastnosti ocelí. Prísada Mo výrazne zvyšuje ich kaliteľnosť. Malé prídavky Mo (0,15-0,8%) do konštrukčných ocelí zvyšujú ich pevnosť, húževnatosť a odolnosť proti korózii do takej miery, že sa používajú pri výrobe najkritickejších dielov a výrobkov. Na zvýšenie tvrdosti sa molybdén zavádza do zliatin kobaltu a chrómu (stellitov), ​​ktoré sa používajú na povrchovú úpravu hrán bežných oceľových dielov, ktoré pracujú na opotrebenie (oter).Je tiež súčasťou radu kyselinovzdorných a tepelne- odolné zliatiny na báze niklu, kobaltu a chrómu.

Ďalšou oblasťou použitia je výroba vykurovacích telies pre elektrické pece pracujúce vo vodíkovej atmosfére pri teplotách do 1600°C. Molybdén je tiež široko používaný v rádioelektronickom priemysle a röntgenovom inžinierstve na výrobu rôznych častí elektronických lámp, röntgenových trubíc a iných vákuových zariadení.

Zlúčeniny molybdénu - sulfid, oxidy, molybdénany - sú katalyzátory chemických reakcií, farbiace pigmenty, zložky glazúry. Taktiež je tento kov ako mikroaditívum súčasťou hnojív. Hexafluorid molybdénu sa používa na nanášanie kovového Mo na rôzne materiály. MoSi 2 sa používa ako tuhé vysokoteplotné mazivo. Čistý monokryštál Mo sa používa na výrobu zrkadiel pre vysokovýkonné plynové dynamické lasery. Telurid molybdénu je veľmi dobrý termoelektrický materiál na výrobu termoelektrických generátorov (termoemf s 780 μV/K). Oxid molybdénový (anhydrid molybdénu) je široko používaný ako kladná elektróda v zdrojoch lítiového prúdu. Disulfid MoS 2 a diselenid MoSe 2 molybdén sa používa ako mazivo na trenie dielov pracujúcich pri teplotách od -45 do +400 °C. V priemysle farieb a lakov a v ľahkom priemysle na výrobu farieb a lakov a na farbenie látok a kožušín sa ako pigmenty používa množstvo chemických zlúčenín Mo.

Molybdén (lat. Molybdén, označovaný symbolom Mo) je prvok s atómovým číslom 42 a atómovou hmotnosťou 95,94. Je to prvok sekundárnej podskupiny šiestej skupiny, piateho obdobia periodickej tabuľky chemických prvkov Dmitrija Ivanoviča Mendelejeva. Spolu s chrómom a volfrámom tvorí molybdén podskupinu chrómu. Prvky tejto podskupiny sa líšia tým, že ich vonkajšia elektrónová vrstva atómov obsahuje jeden alebo dva elektróny, čo určuje kovovú povahu týchto prvkov a ich odlišnosť od prvkov hlavnej podskupiny. Molybdén je za normálnych podmienok prechodný žiaruvzdorný (teplota topenia 2620 ° C) svetlosivý kov s hustotou 10,2 g / cm3. Mechanické vlastnosti molybdénu v mnohých ohľadoch závisia od čistoty kovu a jeho predchádzajúceho mechanického a tepelného spracovania.

Existuje 31 známych izotopov molybdénu od 83Mo do 113Mo. Stabilné sú: 92Mo, 94Mo - 98Mo. V prírode je štyridsiaty druhý prvok zastúpený siedmimi izotopmi: 92Mo (15,86 %), 94Mo (9,12 %), 95Mo (15,70 %), 96Mo (16,50 %), 97Mo (9,45 %), 98Mo (23,75 %) a 100 Mo (9,62 %) s polčasom rozpadu = 1,00 1019 rokov. Najnestabilnejšie izotopy prvku #42 majú polčas rozpadu menší ako 150 ns. Rádioaktívne izotopy 93Mo (polčas rozpadu 6,95 h) a 99Mo (polčas rozpadu 66 h) sú izotopové indikátory.

Molybdén vo forme minerálu molybdenit (sulfid molybdénový - MoS2) poznali už starí Gréci a Rimania veľmi dlho. Po mnoho storočí sa molybdenit, alebo ako sa tomu tiež hovorí molybdénový lesk, nerozlišoval od galenitu (olovnatý lesk PbS) a grafitu. Faktom je, že všetky tieto minerály majú veľmi podobný vzhľad, navyše sú všetky schopné zanechať stopu na papieri. Preto sa až do 18. storočia tieto minerály nazývali rovnako: „Molybdaena“, čo v gréčtine znamená „olovo“.

Prvý, kto naznačil, že všetky tieto tri minerály sú nezávislé látky, bol švédsky chemik F. Kronstedt. Po 20 rokoch sa štúdiom molybdenitu pustil ďalší švédsky chemik K. Scheele. Po rozpustení minerálu v koncentrovanej kyseline dusičnej získal bielu zrazeninu, ktorú nazval kyselina molybdénová. Za predpokladu, že kov možno získať kalcináciou tejto bielej zrazeniny čistým uhlím, ale bez potrebného vybavenia (pec), Scheele navrhol, aby ďalší chemik, Gjelma, ktorý mal takúto pec, vykonal experiment. Výsledkom experimentu bolo získanie karbidu molybdénu, ktorý obaja vedci považovali za kov, ktorý nazvali molybdén. J. Ya. Berzelius bol predurčený na získanie relatívne čistého kovu, stanovenie jeho atómovej hmotnosti a opísanie niektorých vlastností v roku 1817.

Väčšina vyťaženého molybdénu (80 – 85 %) sa spotrebuje ako legujúci prvok pri výrobe špeciálnych ocelí. Molybdén je súčasťou mnohých nehrdzavejúcich ocelí, navyše pridanie tohto prvku pomáha zvyšovať tepelnú odolnosť týchto ocelí. Zliatiny legované štyridsiatym druhým prvkom sa používajú v letectve, raketovej a jadrovej technike a chemickom inžinierstve. Vo svojej čistej forme sa kov používa pri výrobe dielov pre elektronické lampy a žiarovky (anódy, mriežky, katódy, držiaky vlákien atď.), Molybdénový drôt a páska sa používajú ako ohrievače pre vysokoteplotné pece. Niektoré zlúčeniny štyridsiateho druhého prvku tiež našli široké uplatnenie. Anhydrid molybdénu je teda široko používaný ako kladná elektróda v zdrojoch lítiového prúdu, MoS2 je mazivo na trenie častí mechanizmov, niektoré oxidy molybdénu sú katalyzátory v chemickom a ropnom priemysle.

Vedci zistili, že molybdén je neustále prítomný v tele rastlín, zvierat a ľudí ako mikroelement podieľajúci sa najmä na metabolizme dusíka. Štyridsaťsekundový prvok je nevyhnutný pre činnosť množstva redoxných enzýmov nevyhnutných pre metabolické procesy v rastlinách a živočíchoch.

Biologické vlastnosti

Štyridsiaty druhý prvok je jedným z najdôležitejších stopových prvkov vo výžive ľudí, zvierat a rastlín, je nevyhnutný pre normálny vývoj a rast organizmov, ovplyvňuje rozmnožovanie rastlín. Obsah molybdénu v zelenej hmote rastlín je asi 1 mg na kilogram sušiny. Tento prvok je nevyhnutný pre činnosť množstva redoxných enzýmov (flavoproteínov), ktoré katalyzujú redukciu dusičnanov a fixáciu dusíka v rastlinách (v strukovinách je veľa molybdénu, bežného u baktérií a archeí). Okrem toho v rastlinách štyridsiaty druhý prvok stimuluje biosyntézu nukleových kyselín a bielkovín, zvyšuje obsah chlorofylu a vitamínov.

Pri nedostatku molybdénu ochorejú paradajky, strukoviny, ovos, šalát a iné rastliny so špeciálnym typom škvrnitosti, neprinášajú ovocie a zomierajú. Z tohto dôvodu je potrebné do mikrohnojív zavádzať rozpustné molybdénany v malých množstvách. Takže na jednej z experimentálnych fariem na Novom Zélande sa zistilo, že keď sa malé dávky molybdénových solí zavedú do pôdy, zvýši sa úroda ďateliny a lucerny asi o tretinu. Ďalšie poľnohospodárske štúdie ukázali, že mikromnožstvá molybdénu zvyšujú aktivitu nodulových baktérií, v dôsledku čoho rastliny lepšie absorbujú dusík. Zistilo sa tiež, že molybdén sa najlepšie vstrebáva na kyslých pôdach a na červených pôdach a burozémoch bohatých na železo je účinnosť molybdénu minimálna.

Fyziologický účinok molybdénu na živočíšne a ľudské organizmy bol prvýkrát stanovený v roku 1953 objavením účinku tohto prvku na aktivitu enzýmu xantín oxidázy. Molybdén zefektívňuje prácu antioxidantov vrátane vitamínu C a je tiež dôležitou súčasťou tkanivového dýchacieho systému, podporuje syntézu aminokyselín a zlepšuje akumuláciu dusíka. Štyridsiaty druhý prvok je integrálnou súčasťou množstva enzýmov (xantínoxidáza, aldehydoxidáza, sulfitoxidáza atď.), ktoré vykonávajú dôležité fyziologické funkcie, najmä reguláciu metabolizmu kyseliny močovej. Nedostatok molybdénu v tele je sprevádzaný poklesom obsahu xantínoxidázy v tkanivách, ktorými „trpia anabolické procesy“, pozoruje sa oslabenie imunitného systému.

Nie je to úplne stanovené, ale predpokladá sa, že molybdén hrá dôležitú úlohu v procese inkorporácie fluoridu do zubnej skloviny, ako aj pri stimulácii hematopoézy. Pri nedostatku molybdénu v organizme zvierat je narušená schopnosť oxidovať xantín na kyselinu močovú, znižuje sa vylučovanie kyseliny močovej a anorganických síranov a znižuje sa rýchlosť rastu. U zvierat sa tvoria xantínové obličkové kamene. Nedostatok molybdénu môže viesť k zníženiu rozkladu celulózy a nadmernému hromadeniu medi v tele až k intoxikácii meďou. Všetky tieto javy je možné eliminovať pridaním molybdénu do stravy. U ľudí sa nedostatok molybdénu prejavuje vo forme hypourikémie, hypermetioninémie, hyperoxypurinémie, hypourikozúrie a hyposulfatúry, progresívnych duševných porúch (až kómy).

Zistilo sa, že zlúčeniny štyridsiateho druhého prvku vstupujú do tela s jedlom. Počas dňa sa do tela dospelého človeka dostane s jedlom 75-250 mcg molybdénu, čo je nevyhnutný denný príjem tohto mikroelementu. Molybdén dodávaný s potravou vo forme rozpustných komplexov sa ľahko vstrebáva - 25-80% prvku dodávaného s potravou sa vstrebáva v ľudskom gastrointestinálnom trakte. Ďalej, približne 80 % molybdénu, ktorý vstupuje do krvného obehu, sa viaže na proteíny (predovšetkým na albumíny) a je transportovaný do celého tela. Koncentrátory štyridsiateho druhého prvku sú pečeň a obličky. Molybdén sa vylučuje hlavne močom a žlčou. Ku hromadeniu molybdénu v tele cicavcov nedochádza. Hlavnými dodávateľmi molybdénu pre telo sú sušené fazule, mlieko a mliečne výrobky, mäso z orgánov, kríža, egreše, čierne ríbezle, obilniny a pečivo. Napriek tomu, že molybdén je vzácny prvok, prípady jeho nedostatku v ľudskom tele sú zriedkavé.

Nadbytok molybdénu v tele vedie k metabolickým poruchám, spomaleniu rastu kostí. Xantín oxidáza urýchľuje metabolizmus dusíka v tele, najmä metabolizmus purínov. V dôsledku rozkladu purínov vzniká kyselina močová. Ak je tejto kyseliny priveľa, tak obličky ju nestihnú z tela odstrániť, soli rozpustené v tejto kyseline sa hromadia v kĺboch ​​a svalových šľachách. Kĺby začínajú bolieť, vyvíja sa dna. Nadbytok molybdénu v krmive prežúvavcov vedie k chronickej toxikóze molybdénu, sprevádzanej hnačkami, vyčerpaním, zhoršeným metabolizmom medi a fosforu. Na zníženie toxického účinku molybdénu na organizmus je potrebné znížiť príjem produktov bohatých na molybdén, vykonávať symptomatickú liečbu, používať tie lieky a potravinové doplnky, ktoré obsahujú meď a síru (metionín, unitiol, tiosíran sodný, atď.).

Ukazuje sa, že molybdén je schopný ovplyvňovať organizmus nielen priamo - ako dôležitý stopový prvok, ale aj nepriamo - ako zložka pôdy. Takže na severe Číny je miesto Lin Xian (Lin Xian), nachádza sa v provincii Honan (Honan). Toto miesto je známe ako oblasť s najvyšším percentom rakoviny pažeráka medzi miestnym obyvateľstvom. Aký je dôvod takejto anomálie? Odpoveď priniesla dôkladné štúdium pôdy. Ukázalo sa, že krajiny Ling Xian sú chudobné na štyridsiaty druhý prvok, ktorého prítomnosť je nevyhnutná pre normálne fungovanie baktérií viažucich dusík. Faktom je, že obnovu dusičnanov zavedených do pôdy vykonávajú pomocou enzýmu nitrátreduktázy závislého od molybdénu. Nedostatok molybdénu znižuje aktivitu enzýmu, čo stačí na redukciu dusičnanov nie na amoniak, ale na nitrozamíny, o ktorých je známe, že majú vysokú karcinogénnu aktivitu. Zavedenie molybdénových hnojív do pôdy výrazne znížilo percento chorobnosti v populácii. Podobné endemické ochorenia boli zaznamenané aj v Južnej Afrike.

Je zaujímavé, že molybdénová baňa, ktorá bola vyvinutá v 30-tych rokoch XX storočia a nachádza sa na jednom z výbežkov hrebeňa Takhtarvumchorr (polostrov Kola), je dnes často navštevovanou turistickou trasou. V bani je len jeden horizont, ktorý má tri vchody v nadmorskej výške 600 metrov nad morom. Kúsok pod vchodom do štôlne sa nachádza parný stroj, ktorý kedysi dodával paru potrubím do baníckych zbíjačiek. Mimochodom, parný stroj aj prívodné potrubie - všetko zostalo zachované. Trasa je malá, asi tri kilometre závrtov a časť bane je zatopená.

Tajomné špirály volfrámu, molybdénu a medi sú kontroverzným a nie úplne vysvetleným fenoménom modernej vedy vo forme malých (od 3 mikrónov do 3 mm) objektov nájdených v subpolárnom Urale. Po prvýkrát sa takéto nálezy objavili v roku 1991, počas prieskumu, ktorý sa uskutočnil v oblasti rieky Naroda vo vzorkách piesku skúmaných na prítomnosť zlata. Neskôr sa podobné nálezy opakovane našli v subpolárnom Urale v oblasti riek Naroda, Kozhim a Balbanyu, ako aj v Tadžikistane a Chukotke. Výnimočnosťou nálezov je ich vek. Datovanie predmetov je veľmi náročné vzhľadom na to, že väčšina z nich sa nachádzala v aluviálnych náplavoch.

Výnimkou sú dva nálezy z roku 1995 v stene lomu v oblasti dolného toku rieky Balbanyu. Skúmanie hornín, v ktorých sa našli molybdénové pramene, poskytlo nejasný výsledok – od 20 000 do 318 000 rokov! O týchto zisteniach bolo predložených mnoho hypotéz: špirály sú cudzieho pôvodu a môžu byť produktom mimozemskej nanotechnológie prinesenej na Zem pred niekoľkými tisíckami rokov; tajomné pramene - umelé predmety, nie však starodávne, ale moderné, zachytené v skalách z povrchu zeme. Všeobecne uznávanou teóriou je názor doktora geologických a mineralogických vied Nikolaja Rumjanceva, cteného geológa Ruska, o prirodzenom pôvode "prameňov" - formy pôvodného volfrámu.

Molybdén nie je mincový kov, ale podobnosť „mincí“ (nemajú nominálnu hodnotu) alebo medailónov predáva spoločnosť Metallium, existujú aj iné žetóny medailí, ktoré predávajú výrobné spoločnosti (tiež ťažia kov) molybdénu.

Ďalšou fantastickou hypotézou nepriamo súvisiacou s molybdénom je verzia o mimozemskom pôvode života na Zemi. Jeden z argumentov tejto teórie: „prítomnosť extrémne vzácnych prvkov v pozemských organizmoch znamená, že sú mimozemského pôvodu“. Molybdén je v zemskej kôre obsiahnutý v zanedbateľnom množstve a významná je jeho úloha v metabolizme (metabolizme) suchozemských organizmov. Zároveň je potrebné poznamenať, že sú známe takzvané „molybdénové hviezdy“ s vysokým obsahom molybdénu, čo sú pôvodné „plantáže“ mikroorganizmov prinesených na Zem!

Tento jav sa však vysvetľuje z hľadiska evolučnej biochémie, napríklad zemská kôra obsahuje veľmi málo fosforu a fosfor je podstatnou zložkou nukleových kyselín, ktoré sú spolu s bielkovinami nevyhnutné pre život; okrem toho vyššia nervová aktivita tiež veľmi úzko súvisí s fosforom. Japonský vedec Egani navyše zistil, že celkový obsah molybdénu na Zemi je skutočne nízky, no jeho percento v morskej vode je dvakrát vyššie ako v prípade chrómu. Egani pri tejto príležitosti píše: „Relatívna hojnosť tohto prvku v morskej vode potvrdzuje všeobecne uznávaný názor, že život na Zemi vznikol v prvotnom oceáne.“

Príbeh

Dokonca aj starí Gréci si všimli, že niektoré minerály sú schopné zanechať sivú stopu na papieri. Na základe tejto skutočnosti skombinovali množstvo látok, ktoré sú vo vlastnostiach úplne odlišné, pod jedným názvom - „Molybdaena“, čo v gréčtine znamená olovo, ktoré je samo o sebe celkom schopné písať na papier. Vinu za tento zmätok a podobnosť olovnatého sivého molybdenitu s galenitom a grafitom. Mäkkosť týchto minerálov umožnila ich použitie ako tuhy na ceruzky, hoci ak sa pozriete pozorne, lesk molybdénu zanecháva na papieri zelenošedú farbu, na rozdiel od šedej farby grafitu alebo olovnatého lesku. Tieto faktory, plus podobnosť gréckych názvov olova „ó“ a galenitu „o“, spôsobili mylnú predstavu o podobnosti týchto troch minerálov (PbS – galenit , MoS2 - molybdenit a grafit) od staroveku plynule migrovali do stredoveku. Tento stav pokračoval až do 18. storočia.

Prvý, kto chcel „začarovaný kruh“ prelomiť, bol slávny švédsky chemik a mineralóg Axel Fredrik Cronstedt (1722-1765). V roku 1758 navrhol, že v skutočnosti sú grafit, molybdenit (MoS2 - molybdénový lesk) a galenit (PbS - olovnatý lesk) tri úplne nezávislé látky. Avšak za tohto predpokladu bol pokrok smerom k pravde zavŕšený.

Až o dvadsať rokov neskôr - v roku 1778 - sa opäť zaujímalo chemické zloženie molybdenitu. A opäť to bol švédsky chemik – Carl Wilhelm Scheele. Prvá vec, ktorú Scheele urobil, bolo varenie molybdénového lesku v koncentrovanej kyseline dusičnej, v dôsledku čoho chemik získal bielu zrazeninu „špeciálnej bielej zeminy“ (Wasserbleyerde). Túto zem nazval kyselina molybdénová (Acidum Molybdaenae). V časoch Karla Wilhelma sa „zeme“ nazývali anhydridy, teda spojenie prvku s kyslíkom, inými slovami „kyselina mínus voda“. Absencia týchto poznatkov nebránila vedcovi navrhnúť, že kov zo „zeme“ možno získať jej kalcináciou čistým uhlím. Bez potrebného vybavenia (Scheele nemal vhodnú pec) však vedec nemohol uskutočniť experiment sám.

Scheele, oddaný iba vede, bez akéhokoľvek pocitu závisti poslal v roku 1782 vzorku kyseliny molybdénovej inému švédskemu chemikovi Petrovi Jacobovi Hjelmovi. Na oplátku sa mu ho nakoniec podarí obnoviť pomocou uhlia a získať kovovú guľôčku (tavený kov získaný tavením minerálu alebo rudy so sódou alebo inými tavidlami). Išlo však len o silne znečistený karbid molybdénu. Faktom je, že keď sa oxid molybdénový MoO3 kalcinuje uhlím, nie je možné získať čistý molybdén, pretože reaguje s uhlím a vytvára karbid. Napriek tomu sa vedci tešili. Scheele zablahoželal svojmu kolegovi: "Som rád, že teraz máme kov - molybdén." V roku 1790 tak nový kov dostal cudzí názov, pretože latinské molibdaena pochádza zo starogréckeho názvu pre olovo – μολνβδος. Ide o známy paradox – je ťažké nájsť kovy odlišnejšie od molybdénu a olova.

Pomerne čistý kov sa podarilo získať až v roku 1817 – po smrti oboch objaviteľov. Česť takémuto objavu patrí ďalšiemu slávnemu švédskemu chemikovi Jensovi Jakobovi Berzeliusovi. Anhydrid molybdénu redukoval nie uhlíkom, ale vodíkom a získal skutočne čistý molybdén, stanovil jeho atómovú hmotnosť a podrobne študoval jeho vlastnosti.

Molybdén priemyselnej čistoty bol získaný až začiatkom 20. storočia.

Byť v prírode

Podľa rôznych zdrojov sa obsah molybdénu v zemskej kôre pohybuje od 1,1∙10-4 % do 3∙10-4 % hmotnosti. Molybdén sa nevyskytuje vo voľnej forme, vo všeobecnosti je štyridsiaty druhý prvok v prírode zle distribuovaný. Podľa klasifikácie sovietskeho geochemika V.V. Shcherbina sa prvky, ktoré sú v zemskej kôre menej ako 0,001%, považujú za vzácne, preto je molybdén typickým vzácnym prvkom. Štyridsaťsekundový prvok je však rozdelený pomerne rovnomerne. V prírode je známych asi dvadsať minerálov molybdénu, väčšina z nich (rôzne molybdénany) sa tvorí v biosfére. Najmenej molybdénu obsahujú ultrabázické a uhličitanové horniny (0,4 - 0,5 g/t).

Je potrebné poznamenať, že koncentrácia molybdénu v horninách sa zvyšuje so zvyšujúcim sa SiO2, pretože v magmatických procesoch je molybdén spojený hlavne s kyslou magmou a granitoidmi. Akumulácia molybdénu je spojená s hlbokými horúcimi vodami, z ktorých sa vyzráža vo forme molybdenitu MoS2 a vytvára hydrotermálne ložiská. Najdôležitejším precipitátom štyridsiateho druhého prvku z vôd je H2S. Molybdén sa nachádza v morskej a riečnej vode, rastlinnom popole, uhlí a oleji. Okrem toho sa obsah štyridsiateho druhého prvku v morskej vode pohybuje od 8,9 do 12,2 μg / l - v závislosti od oceánu a vodnej plochy. Za všeobecný jav možno považovať len to, že vody pri pobreží a povrchové vrstvy sú oveľa chudobnejšie na molybdén ako hlboké vrstvy oceánu. Vody oceánov a morí obsahujú štyridsiaty druhý prvok viac ako riečne vody. Faktom je, že pri riečnom odtoku sa molybdén čiastočne hromadí v morskej vode a čiastočne sa zráža a koncentruje sa v ílových kaloch.

Najvýznamnejšími minerálmi molybdénu sú molybdenit (MoS2), povelit (CaMoO4), molybdoscheelit (Ca(Mo,W)O4), molybdit (xFe2O3 yMoO3 zH2O) a wulfenit (PbMoO4). Molybdenit alebo molybdénový lesk je minerál z triedy sulfidov (MoS2), obsahuje 60% molybdénu a 40% síry. Nachádza sa aj malé množstvo rénia – do 0,33 %. Najčastejšie sa tento minerál nachádza v ložiskách greisenu, menej často pegmatitu, v ktorých je spájaný s wolframitom, kassiteritom, topásom, fluoritom, pyritom, chalkopyritom a inými minerálmi. Najvýznamnejšie akumulácie molybdenitu sú spojené s hydrotermálnymi formáciami a sú rozšírené najmä v kremenných žilách a silicifikovaných horninách.

Priemerný obsah molybdénu v rudách veľkých ložísk je 0,06-0,3%, malý - 0,5-1%. Ako pridružená zložka sa štyridsaťsekundový prvok extrahuje z iných rúd s obsahom molybdénu 0,005 % alebo viac. Okrem toho sa molybdénové rudy vyznačujú minerálnym zložením a tvarom rudných telies. Podľa posledného kritéria sa delia na skarn (molybdén, volfrám-molybdén a meď-molybdén), žilový (kremeň, kremeň-sericit a kremeň-molybdenit-wolframit) a žilový (meď-molybdén, kremeň-molybnit). sericit, meď porfyritická s molybdénom). Predtým mali prvoradý priemyselný význam ložiská kremenných žíl, ale v modernej dobe boli takmer všetky spracované. Preto nadobudli prvoradý význam ložiská šírené žilami a skarnové ložiská.

Nedávno boli Spojené štáty americké právom považované za svetového lídra v zásobách a produkcii molybdénových rúd, kde sa rudy obsahujúce molybdén ťažia v Colorade, Novom Mexiku, Idahu a mnohých ďalších štátoch. Nedávne objavy nových bohatých ložísk však vyniesli do popredia Čínu, kde sa ťažbe venuje sedem veľkých provincií. Hoci USA sú stále lídrom v produkcii molybdénu, prosperujúca čínska ekonomika môže čoskoro priviesť túto krajinu na prvé miesto v ťažbe štyridsiateho druhého prvku. Medzi ďalšie krajiny s veľkými zásobami molybdénových rúd patria: Čile, Kanada (územie Britskej Kolumbie), Rusko (sedem rozvinutých ložísk), Mexiko (ložisko La Caridad), Peru (baňa Tokepala), mnohé krajiny SNŠ atď.

Aplikácia

Hlavným spotrebiteľom molybdénu (až 85 %) je hutníctvo, kde sa leví podiel vyťaženého štyridsaťsekundového prvku vynakladá na získavanie špeciálnych konštrukčných ocelí. Molybdén výrazne zlepšuje vlastnosti legovaných kovov. Prísada tohto prvku (0,15-0,8%) výrazne zvyšuje prekaliteľnosť, zlepšuje pevnosť, húževnatosť a odolnosť proti korózii konštrukčných ocelí, ktoré sa používajú pri výrobe najkritickejších dielov a výrobkov.

Molybdén a jeho zliatiny sú žiaruvzdorné materiály a táto kvalita je jednoducho potrebná pri výrobe nábojov pre časti hlavy rakiet a lietadiel. Okrem toho je použitie takýchto zliatin možné ako pomocný materiál - tepelné clony, oddelené od hlavného materiálu tepelnou izoláciou, ako aj ako hlavný konštrukčný materiál. Hoci molybdén je z hľadiska pevnostných charakteristík horší ako volfrám a jeho zliatiny, z hľadiska špecifickej pevnosti pri teplotách pod 1 350 - 1 450 ° C je molybdén a jeho zliatiny na prvom mieste a zliatiny titán-molybdén majú teplotný limit prevádzky 1500 °C!

Práve preto sa molybdén a niób, ako aj ich zliatiny, ktoré majú vyššiu špecifickú pevnosť až do 1 370 °C v porovnaní s tantalom, volfrámom a zliatinami na ich báze, najčastejšie používajú pri výrobe plášťových a rámových prvkov. rakiet a nadzvukových lietadiel. Zo žiaruvzdorných ocelí legovaných štyridsiatym druhým prvkom sa vyrábajú obaly rakiet a kapsuly vracajúce sa na zem, plástové panely kozmických lodí, tepelné štíty, výmenníky tepla, plášte okrajov krídel a stabilizátory v nadzvukových lietadlách. Okrem toho sa molybdén používa v oceliach určených pre niektoré časti náporových a prúdových motorov (vstrekovacie klapky, lopatky turbín, zadné kryty, dýzy raketových motorov, riadiace plochy v raketách na tuhé palivo). Materiály pracujúce v takýchto podmienkach vyžadujú nielen vysokú odolnosť proti oxidácii a plynovej erózii, ale aj vysokú dlhodobú pevnosť a odolnosť proti nárazu. Všetky tieto ukazovatele pri teplotách pod 1370 °C spĺňa molybdén a jeho zliatiny.

Molybdén a jeho zliatiny sa používajú v častiach, ktoré dlhodobo pracujú vo vákuu, ako konštrukčný materiál v jadrových reaktoroch, na výrobu zariadení pracujúcich v agresívnom prostredí (kyselina sírová, chlorovodíková a fosforečná). Na zvýšenie tvrdosti sa molybdén pridáva do zliatin kobaltu a chrómu (stellitov), ​​ktoré sa používajú na povrchovú úpravu hrán dielov z bežnej ocele, ktoré podliehajú opotrebovaniu (oteru). Pretože molybdén a jeho zliatiny sú stabilné v roztavenom skle, je široko používaný v sklárskom priemysle, napríklad na výrobu elektród na tavenie skla. V súčasnosti sa zo zliatin molybdénu vyrábajú formy a jadrá pre vstrekovacie stroje na zliatiny hliníka, zinku a medi. Zliatina molybdén-volfrám spárovaná s čistým volfrámom sa používa na meranie teplôt až do 2 900 °C v redukčnej atmosfére.

Vo svojej čistej forme sa molybdén používa vo forme pásky alebo drôtu ako vykurovacie telesá vo vysokoteplotných (do 2200 °C) indukčných peciach. Molybdénový plech a drôt sa široko používajú v rádioelektronickom priemysle (ako materiál pre anódy rádiových trubíc) a röntgenovom inžinierstve na výrobu rôznych častí elektronických lámp, röntgenových trubíc a iných vákuových zariadení.

Široké uplatnenie našli aj početné zlúčeniny štyridsiateho druhého prvku. Disulfid MoS2 a diselenid molybdénu MoSе2 sa používajú ako mazivá na trenie dielov pracujúcich pri teplotách od -45 do +400 °C. Okrem toho sa disulfid molybdénový pridáva do motorového oleja, kde na kovových povrchoch vytvára vrstvy znižujúce trenie. Hexafluorid molybdénu sa používa na nanášanie kovového molybdénu na rôzne materiály. MoSi2 disilicid molybdénu sa používa pri výrobe ohrievačov pre vysokoteplotné pece, Na2MoO4 sa používa pri výrobe farieb a lakov. Telurid molybdénu je veľmi dobrý termoelektrický materiál na výrobu termoelektrických generátorov. Mnohé zlúčeniny štyridsiateho druhého prvku (sulfidy, oxidy, molybdénany) sú dobrými katalyzátormi chemických reakcií, sú tiež súčasťou pigmentových farbív a glazúr.

Výroba

Spočiatku sa obohacujú molybdénové rudy, na ktoré sa používa flotačná metóda, založená na rozdielnej povrchovej zmáčavosti minerálov vodou. Jemne rozdrvená ruda sa upravuje vodou s prídavkom malého množstva flotačného činidla, ktoré zvyšuje rozdiel vo zmáčavosti častíc rudného minerálu a hlušiny. Cez výslednú zmes sa intenzívne fúka vzduch; zároveň sa jeho bublinky lepia na zrnká tých minerálov, ktoré sú horšie zmáčané. Tieto minerály sú spolu so vzduchovými bublinami vynášané na povrch a tak oddelené od odpadovej horniny.

Takto obohatený molybdénový koncentrát obsahuje 47-50% samotného molybdénu, 28-32% síry, 1-9% SiO2, okrem toho sú tu nečistoty ďalších prvkov: železa, medi, vápnika a iných. Koncentrát sa podrobí oxidačnému praženiu pri teplote 560-600 °C vo viacnásobných nístejových peciach alebo fluidných peciach. V prítomnosti rénia v koncentráte počas výpalu vzniká prchavý oxid Re2O7, ktorý sa odstraňuje spolu s pecnými plynmi. Produktom praženia je takzvaný „kalcín“ – kontaminovaný nečistotami MoO3.

Čistý MoO3, potrebný na výrobu kovového molybdénu, sa zo škváry získava dvoma spôsobmi. Prvým je sublimácia pri teplote okolo 1000 °C, druhým chemický spôsob, pri ktorom sa popol lúhuje čpavkovou vodou. V tomto prípade molybdén prechádza do roztoku (molybdenan amónny). Roztok sa čistí od nečistôt medi, železa a iných prvkov, následne neutralizáciou alebo odparovaním a následnou kryštalizáciou sa izolujú polymolybdénany amónne - hlavne paramolybdénany (NH4)6Mo7O24 4H2O. Potom sa kalcináciou paramolybdénanu amónneho pri 450 až 500 °C získa čistý MoO3 obsahujúci nie viac ako 0,05 % nečistôt.

Stáva sa, že namiesto praženia sa molybdénový koncentrát rozkladá kyselinou dusičnou, pričom sa vyzráža výsledná kyselina molybdénová MoO3 ∙ H2O, ktorá sa rozpustí v čpavkovej vode a získa sa paramolybdenan amónny. Určitý podiel štyridsaťsekundového prvku zostáva v primárnom roztoku, z ktorého sa iónovou výmenou alebo extrakciou extrahuje molybdén. Pri spracovaní nízkokvalitných koncentrátov, ktoré obsahujú 10-20% molybdénu, sa škvára vylúhuje Na2CO3, z výsledných roztokov Na2MoO4 sa vyzráža CaMoO4 používaný v metalurgii železa. Iným spôsobom, pomocou iónovej výmeny alebo kvapalinovej extrakcie, sa roztok Na2MoO4 prenesie do roztoku (NH4)2MoO4, z ktorého sa potom izoluje paramolybdénan amónny.

Redukciou čistého MoO3 v prúde suchého vodíka sa získava kovový molybdén (v práškovej forme). Proces prebieha v rúrových peciach v dvoch stupňoch: prvý pri teplote 550-700 °C, druhý pri 900-1000 °C.

Kompaktný molybdén sa vyrába najmä práškovou metalurgiou alebo tavením. Metóda práškovej metalurgie spočíva v lisovaní prášku do obrobku a spekaní obrobku. Molybdénový prášok sa lisuje v oceľových formách pod tlakom 0,2-0,3 MPa (2000-3000 kgf / cm2), potom sa najskôr speká pri 1000-1200 °C vo vodíkovej atmosfére - predbežné spekanie, ktorého účelom je zvýšenie pevnosti a elektrická vodivosť tyčí, a potom pri 2200-2400 °C - vysokoteplotné spekanie. V dôsledku toho sa získajú relatívne malé obrobky (s prierezom 2–9 cm2 a dĺžkou 450–600 mm). Výsledné polotovary (spekané tyče) sa tlakovo upravujú (kovanie, preťahovanie, valcovanie). Na získanie väčších polotovarov sa používa oblúkové tavenie, ktoré umožňuje získať ingoty s hmotnosťou až dvoch ton. Tavenie v oblúkových peciach sa uskutočňuje vo vákuu. Medzi katódou (balenie spekaných molybdénových tyčí) a anódou (chladený medený téglik) sa zapáli oblúk. Katódový kov sa roztaví a zhromažďuje v tégliku. Vďaka vysokej tepelnej vodivosti medi a rýchlemu odvodu tepla molybdén vytvrdzuje.

Na získanie vysoko čistého molybdénu sa používa tavenie v elektrónovom lúči (tavenie elektrónovým lúčom). Zahrievanie kovu elektrónovým lúčom je založené na premene väčšej časti kinetickej energie elektrónov na teplo pri ich zrážke s povrchom kovu. Tavenie prebieha vo vysokom vákuu, ktoré zabezpečuje odstránenie nečistôt, ktoré sa odparujú pri teplote tavenia (O, N, P, As, Fe, Cu, Ni a iné). Po takomto roztavení čistota kovu presahuje 99,9%.

Sľubná metóda výroby molybdénu aluminotermickou redukciou MoO3, ingoty získané touto metódou sú rafinované vákuovým tavením v oblúkových peciach. Okrem toho sa molybdén získava redukciou MoF6 alebo MoCl5 vodíkom, ako aj elektrolyticky v taveninách solí. Na výrobu feromolybdénu (zliatina 55-70% Mo, zvyšok Fe), ktorý slúži na zavádzanie prísad štyridsiateho druhého prvku do ocele, sa používa redukcia kalcinovaného molybdenitového koncentrátu (kalcinu) ferosiliciom za prítomnosti železa. používa sa ruda a oceľové triesky.

Fyzikálne vlastnosti

Molybdén je svetlosivý kov. Jeho vzhľad však do značnej miery závisí od spôsobu získania. Zhutnený (spekaný) molybdén bez spracovania (vo forme tyče a polotovarov na valcovanie molybdénu) je pomerne tmavý kov, sú povolené stopy oxidácie. Kompaktný valcovaný (vo forme ingotov, drôtov alebo plechov) kov po spracovaní je rôznych farieb: od tmavého, takmer čierneho až po strieborne vyblednuté (zrkadlové). Farba závisí od spôsobu spracovania: sústruženie, brúsenie, chemické čistenie (leptanie) a elektrolytické leštenie. Molybdén, získaný vo forme zrkadla (rozklad) - lesklý, ale šedý. Práškový štyridsaťsekundový prvok má tmavosivú farbu.

Molybdén kryštalizuje v kubickej telesne centrovanej mriežke s periódou a = 0,314 nm, z = 2. Atómový polomer 1,4 A, iónové polomery Mo4+ 0,68 A, Mo6+ 0,62 A. Štyridsaťsekundový prvok patrí medzi žiaruvzdorné kovy s teplotou topenia 262 ° C a bod varu - 4639 ° C. Len volfrám (asi 3400 °C), rénium (asi 3190 °C) a tantal (3000 °C) majú vyššie teploty topenia. Hustota molybdénu je 10,2 g/cm3, čo je porovnateľné s hustotou striebra (10,5 g/cm3), Mohsova stupnica definuje jeho tvrdosť 5,5 bodu. Špecifická tepelná kapacita molybdénu pri 20-100 °C je 0,272 KJ/(kg K), t.j. 0,065 cal/(g deg). Tepelná vodivosť pri 20 ° C pre štyridsaťsekundový prvok je 146,65 W / (m K), to znamená 0,35 cal / (cm s deg). Tepelný koeficient lineárnej rozťažnosti (5,8-6,2) 10-6 pri 25-700 °C. Po preskúmaní fyzikálnych vlastností štyridsiateho druhého prvku vedci zistili, že kov má zanedbateľný koeficient tepelnej rozťažnosti (asi 30 % koeficientu rozťažnosti medi). Pri zahriatí z 25 na 500 °C sa rozmery molybdénovej časti zväčšia len o 0,0000055 pôvodnej hodnoty. Dokonca aj pri zahriatí nad 1 200 °C sa molybdén sotva rozpína. Táto vlastnosť zohrala dôležitú úlohu v elektrovákuovej technológii.

Molybdén je paramagnetický, jeho atómová magnetická susceptibilita je približne rovná 90 10-6 (pri 20 °C). Elektrický odpor 5,2 10-8 ohm m, t.j. 5,2 10-6 ohm cm; pracovná funkcia elektrónov 4,37 eV. Teplota prechodu do supravodivého stavu je 0,916 K. Molybdén je dobrý vodič elektriny, v tomto parametri je len trikrát horší ako striebro. Jeho elektrická vodivosť je však vyššia ako u železa, niklu, platiny a mnohých iných kovov.

Molybdén je kujný a tvárny kov a je prechodným prvkom. Rovnako ako u mnohých iných kovov sú mechanické vlastnosti určené čistotou kovu a predchádzajúcim mechanickým a tepelným spracovaním (čím je kov čistejší, tým je mäkší). Prítomnosť nečistôt zvyšuje tvrdosť a krehkosť kovu. Takže pri kontaminácii dusíkom, uhlíkom alebo sírou sa molybdén, podobne ako chróm, stáva krehkým, tvrdým, krehkým, čo sťažuje spracovanie. V úplne čistom stave je kompaktný molybdén ťažný, kujný a kujný, celkom ľahko sa podrobí razeniu a valcovaniu. Pevnostné charakteristiky molybdénu pri vysokých teplotách (ale nie v oxidačnom prostredí) prevyšujú pevnosť väčšiny ostatných kovov. Pre sintrovanú molybdénovú tyč je tvrdosť podľa Brinella 1500-1600 MN/m2, t.j. 150-160 kgf/mm2. Pre kovanú tyč - 2000-2300 Mn / m2; pre žíhaný drôt - 1400-1850 Mn/m2. Pokiaľ ide o pevnosť, molybdén je o niečo horší ako volfrám, ale je ťažnejší, ľahšie sa spracováva strojom aj tlakom. Okrem toho rekryštalizačné žíhanie nevedie ku krehkosti kovu. Kov, podobne ako jeho zliatiny, sa vyznačuje vysokým modulom pružnosti (285–300 GPa), nízkym prierezom zachytávania tepelných neutrónov (čo ho umožňuje použiť ako konštrukčný materiál v jadrových reaktoroch), dobrou tepelnou stabilitou, a nízky koeficient tepelnej rozťažnosti.

Napriek mnohým výhodám štyridsiateho druhého prvku spojených s jeho fyzikálnymi a mechanickými vlastnosťami má aj množstvo nevýhod. Patrí medzi ne malé množstvo molybdénového kameňa; vysoká krehkosť jeho zlúčenín; nízka plasticita pri nízkych teplotách. Okrem toho prítomnosť nečistôt uhlíka, dusíka alebo síry spôsobuje, že kov je tvrdý, krehký a krehký, čo značne komplikuje jeho spracovanie.

Chemické vlastnosti

Vo vzduchu pri izbovej teplote je molybdén odolný voči oxidácii. Pomalá reakcia s kyslíkom začína pri 400°C (objavujú sa tzv. tónovacie farby), pri 600°C začína kov aktívne oxidovať za vzniku oxidu MoO3 (biele kryštály so zelenkastým odtieňom, teplota topenia 795°C, tbp 1 155 °C), ktorý je možné získať aj oxidáciou sulfidu molybdénu MoS2 a termolýzou paramolybdénanu amónneho (NH4)6Mo7O24 4H2O.

Pri teplotách nad 700 ° C štyridsaťsekundový prvok intenzívne interaguje s vodnou parou a vytvára oxid MoO2 (tmavohnedý). Okrem uvedených dvoch oxidov tvorí molybdén aj množstvo medziproduktov medzi MoO3 a MoO2, ktoré svojim zložením zodpovedajú homologickej sérii MonO3n-1 (Mo9O26, Mo8O23, Mo4O11), všetky sú však tepelne nestabilné a vyššie. 700 °C sa rozkladajú za vzniku MoO3 a MoO2. Oxid MoO3 tvorí jednoduché (normálne) kyseliny molybdénové - H2MoO4 H2O dihydrát, H2MoO4 monohydrát a izopolykyseliny - H6Mo7O24, HMo6O24, H4Mo8O26 a iné.

Molybdén až do roztavenia chemicky neinteraguje s vodíkom. Keď sa však kov zahrieva vo vodíku, dochádza k určitej absorpcii plynu (pri 1 000 ° C sa v 100 gramoch molybdénu absorbuje 0,5 cm3 vodíka) s tvorbou tuhého roztoku. S dusíkom tvorí molybdén nad 1500 °C nitrid, ktorého pravdepodobné zloženie je Mo2N. Pevný uhlík a uhľovodíky, ako aj oxid uhoľnatý CO (II) pri 1 100 – 1 200 °C interagujú s kovom za vzniku karbidu Mo2C, ktorý sa topí rozkladom približne pri 2 400 °C.

Molybdén reaguje s kremíkom za vzniku disilicidu MoSi2 (tmavosivé kryštály sa nerozpúšťajú vo vode, kyselina chlorovodíková, H2SO4, rozkladajú sa v zmesi HNO3 s kyselinou fluorovodíkovou), ktorý je vysoko stabilný na vzduchu do 1500-1600°C (jeho mikrotvrdosť je 14 100 Mn/m2). Pri interakcii štyridsaťsekundového prvku so selénom alebo parami H2Se sa získa diselenid molybdénu v zložení MoSe2 (tmavosivá látka s vrstvenou štruktúrou), ktorý sa rozkladá vo vákuu pri teplote 900 ° C, nerozpúšťa sa vo vode, a HNO3 sa oxiduje. Pôsobením pár síry a sírovodíka nad 440, resp. 800 °C vzniká grafitu podobný disulfid MoS2 (prakticky nerozpustný vo vode, kyseline chlorovodíkovej, zriedenej H2SO4). MoS2 sa rozkladá nad 1200 °C za vzniku Mo2S3.

Okrem neho tvorí molybdén so sírou ešte tri zlúčeniny, získané len umelo: MoS3, Mo2S5 a Mo2S3. Seskvisulfid Mo2S3 (ihlovité sivé kryštály) vzniká rýchlym zahriatím disulfidu na 1700 ... 1800 °C. Molybdén penta- (Mo2S5) a trisulfid (MoS3) sú tmavohnedé amorfné látky. Okrem MoS2 sa prakticky používa už len MoS3. S halogénmi tvorí štyridsiaty druhý prvok množstvo zlúčenín v rôznych oxidačných stupňoch. Fluór pôsobí na molybdén pri bežnej teplote, chlór pri 250 °C, pričom vytvára MoF6 a MoCl6. S jódom je známy iba jodid molybdénový MoI2. Molybdén tvorí oxyhalogenidy: MoOF4, MoOCl4, MoO2F2, MoO2Cl2, MoO2Br2, MoOBr3 a iné.

V kyselinách sírovej a chlorovodíkovej je molybdén mierne rozpustný iba pri 80-100 ° C. Kyselina dusičná, aqua regia a peroxid vodíka pomaly rozpúšťajú kov v chlade, rýchlo - pri zahrievaní. Dobre rozpúšťa molybdén zmes kyseliny dusičnej a sírovej. Kov sa rozpúšťa v peroxide vodíka za vzniku peroxokyselín H2MoO6 a H2MoO11. Molybdén je stabilný v kyseline fluorovodíkovej, ale rýchlo sa rozpúšťa v zmesi s kyselinou dusičnou. V studených roztokoch alkálií je molybdén stabilný, ale horúcimi roztokmi je trochu korodovaný. Kov je intenzívne oxidovaný roztavenými zásadami, najmä v prítomnosti oxidačných činidiel, za vzniku solí kyseliny molybdénovej.