История открытия молибдена началась в 1778 году, когда химик из Швеции Карл Шееле получил минеральный молибденит в результате прокаливания молибденовой кислоты (calorizator). Через несколько лет, в 1781 году П.Гьельм получил молибден в виде металла, чистый же молибден был получен только в 1817 году Й. Берцелиусом.
По причине схожести внешнего вида минерального молибдена со свинцовым блеском, сначала их называли одинаково – от древнегреческого μόλυβδος, что означает свинец.
Общая характеристика молибдена
Молибден является элементом VI группы V периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, имеет атомный номер 42 и атомную массу 95,94. Принятое обозначение – Mo (от латинского Molybdaenum).
Нахождение в природе
Молибден в свободном виде в природе не распространён. Имеется в виде нескольких десятков известных минералов в земной коре, морской и речной воде, в нефти, углях, мизерное количество в воздухе. Основные месторождения молибдена находятся на территории США, Мексики, Чили, Канаде, России и Армении.
Физические и химические свойства
Молибден является переходным мягким металлом светло-серого цвета с характерным металлическим блеском. Устойчив во время нахождения на воздухе при комнатной температуре, процесс окисления начинается при температуре выше 400˚с.
Суточная потребность в молибдене
Суточная потребность в молибдене меняется в зависимости от возраста, на неё влияют также физическая нагрузка и масса тела.
Норма для детей с рождения и до 10-летнего возраста составляет 15-150 мкг в день, для взрослых – 75-250 мкг, после 70-ти лет потребность в молибдене снижается и не должна превышать 200 мкг в сутки.
Обычно необходимое количество данного микроэлемента человек получает с пищей, поэтому дополнительный приём не требуется.
Полезные свойства молибдена и его влияние на организм
Молибден важен для:
- Стимулирования деятельности ферментов, обеспечивающих синтез кислот и дыхание тканей;
- Поддержания здорового состояния зубов;
- Улучшения качественного состава крови, увеличения уровня гемоглобина крови;
- Регулирования обменных процессов;
- Выведения мочевой кислоты, предотвращения возникновения подагры;
- Профилактики импотенции и других расстройств мужской половой сферы;
- Участия в синтезе витаминов А, В1, В2, Е, РР
- Профилактики диабета.
Взаимодействие с другими
Молибден является важной частью фермента, отвечающего за утилизацию железа. При избытке молибдена нарушается утилизация меди и синтез витамина В12.
Продукты питания богатые молибденом
Главными поставщиками молибдена в организм человека являются зелёные листовые овощи (салат, шпинат, капуста, щавель), злаки, крупы (овсянка, пшено, гречка, ячневая) и бобовые (горох, фасоль, кукуруза, чечевица). Присутствует молибден в говяжьей печени, индейке, рыбе, моркови, орехах и ягодах.
Применение молибдена в жизни
Основное применение молибдена – металлургическая промышленность, также используется при производстве ламп накаливания.
Признаки избытка молибдена
Чрезмерное количество молибдена случается у работников металлургической сферы промышленности, проявляется так называемой молибденовой подагрой, которая обусловлена повышением мочевой кислоты в крови.
Признаки нехватки молибдена
Недостаточное количество молибдена (дефицит) встречается крайне редко, как правило, в регионах, где в почвах не хватает минерала или у людей со скудным рационом питания. Признаками нехватки молибдена являются: замедление роста, выпадение волос, возникновение отёков, дряблость кожи и мышц, дерматиты и грибковые поражения кожных покровов.
Молибден и его сплавы — свойства, производство, обработка и применение
| (Голосов: 4, Рейтинг: 4.75) |
Молибден (лат. molybdaenum) — химический элемент с атомным номером 42 и атомной массой 95,94. Обозначается символом Mo. Это ковкий переходный металл, который имеет серый цвет со стальным оттенком в свободном состоянии и становится серо-черным в диспергированном виде. Открыто порядка 20 минералов молибдена, а в свободном виде он не встречается.
Название металла происходит из греческого слова «молибдос», что в переводе означает «свинец». Такое название было выбрано из-за того, что минеральный молибден имеет характерный блеск, очень похожий на блеск свинца.
В 1778 году шведский химик К. Шееле впервые получил минеральный молибденит путем прокаливания молибденовой кислоты. Еще один шведский химик П. Гьельм получил молибден в виде нечистого металла в 1781 году и только в 1817 году Й. Берцелиусу удалось вывести этот элемент в чистом виде.
Присутствие в природе
В земной коре находится 0,003 % молибдена в составе минералов. Он распространен относительно равномерно, более концентрирован в породах, в которых содержится диоксид кремния. Для кристаллизации металла необходимы высокая кислотность и восстановительная среда. Наименьшее содержание молибдена фиксируется в карбонатных и ультраосновных породах.
Металл также содержится в нефти, углях, золе растений и воде — речной и морской. Морские воды на глубине более обогащены молибденом, чем воды у берега. В космосе зафиксировано аномально высокое содержание молибдена внутри красных гигантов с нейтронными звездами.
Самые крупные месторождения металла находятся в США, России, Армении, Канаде, Мексике, Чили, Австралии и Норвегии.
Физические свойства
| Свойство | Значение |
| Группа металлов | Тугоплавкий |
| Плотность при 20°С | 10,2 г/cм3 |
| Температура плавления | 2610 °С |
| Температура кипения | 4612 °С |
| Теплопроводность | 142 Вт/(м*К) |
| Теплота плавления | 28 кДж/моль |
| Теплота испарения | 590 кДж/моль |
| Удельная теплоемкость | 0,256 Дж/(г*К) |
| Электросопротивление | 5,70 мкОм*см |
| Молярный объем | 9,4 см3/моль |
| Модуль сдвига | 122 ГПа |
| Твердость | 125 НВ |
| Коэффициент линейного расширения | 4,9 10-6 К-1 |
Химические свойства
Молибден устойчив при нормальных условиях. Окисление начинается, когда металл нагревается до температуры 400 ⁰С. После 600 ⁰С происходит быстрый переход в триоксид молибдена.
Основные химические свойства металла представлен в таблице:
| Свойство | Значение |
| Ковалентный радиус: | 130 пм |
| Радиус иона | (+6e) 62 (+4e) 70 пм |
| Электроотрицательность (по Полингу): | 2,16 |
| Электродный потенциал: | 0 |
| Степени окисления | 6, 5, 4, 3, 2 |
Производство молибдена
Для производства молибдена в России и мире в качестве сырья используются молибденитовые концентраты, из которых получается чистый металл — основа для сплавов. В концентратах содержится около 20 % примесей, 1-9% оксида кремния, 28-32% серы и примерно 50 % молибдена.
Этапы производства:
Для получения ферромолибдена применяется реакция восстановления молибденитового концентрата, который предварительно подвергается обжигу.
Обработка молибдена
Как правило, используется термообработка молибдена, так как у него невысокая вязкость, а при низких температурах металл показывает низкую пластичность. Небольшие штабики обрабатывают на обжимных машинах, а для крупных заготовок применяют спекание и горячую прокатку.
Иногда возможна механическая обработка молибдена резанием. Для этого используют инструменты из быстрорежущей стали с такими же углами заточки резцов, как и при резании чугуна.
Достоинства и недостатки молибдена
| Достоинства | Недостатки |
Высокая коррозионная устойчивость. Молибден не реагирует с плавиковой, соляной, серной кислотами и с большей частью щелочных растворов. Металл имеет малый температурный коэффициент расширения. |
При использовании молибденовых сплавов сварные швы отличаются хрупкостью. При низких температурах обладает малой пластичностью. При нагартовке можно упрочнять металл только до температуры 800 ⁰С. При дальнейшем нагревании происходит образный эффект — металл разупрочняется. Низкий уровень окалийности. |
Молибден в организме человека
Молибден относится к микроэлементам, необходимым человеку. Он содержится преимущественно в костях, почках и печени, а также в головном мозге, щитовидной и поджелудочной железах, надпочечниках.
Роль и функции молибдена для организма:
Суточная потребность в молибдене составляет от 70 до 300 мкг в зависимости от массы тела. В случае дефицита микроэлемента в организме и болезней, которые им вызваны, суточная норма увеличивается.
Основные марки молибдена
В промышленности используется чистый молибден и с различными присадками. Среди наиболее распространенных можно выделить следующие марки:
Сплавы молибдена
Используется два сплава на основе данного металла: с вольфрамом (МВ) и рением (МР).
Сплавы молибдена с вольфрамом необходимы для повышения жаропрочности первого. При этом ухудшается деформируемость и повышается удельный вес.
В таких сплавах содержится от 48 % вольфрама и от 49 до 51 % молибдена, остальное — примеси. МВ является тугоплавким, отличается высокой прочностью и устойчивостью к коррозии.
Используется для изготовления тонкой проволоки, которая сворачивается в катушки или бухты.
Рений необходим для повышения пластичности молибдена. Сплавы МР содержат более 50 % рения и около 47 % молибдена. Они также используются для производства тонкой проволоки, которая применяется в специальном приборостроении.
Применение молибдена
Металл используется в разных областях:
Тугоплавкий металл молибден
Калькулятор металлопроката С высоким эл. сопротивлением
| Молибден относится к классу тугоплавких металлов, что делает его применение уникальным в областях, связанных с высокими температурами. На странице представлено описание данного металла: физические, химические свойства, области применения, марки, виды продукции. |
Молибден (Mo) (Molybdenum) — химический элемент с атомным номером 42 в периодической системе, ковкий переходный металл серо-стального цвета в компактном состоянии и черно-серого — в диспергированном. Плотность 10,2 г/см3, tпл. = 2620°С, tкип. = 4630°С. Содержание в земной коре 3·10-4% по массе. В свободном виде молибден не встречается. Известно около 20 минералов. Важнейшие из них: молибденит МоS2, повеллит СаМоО4, молибдит Fe(MoO4)3·nH2O и вульфенит PbMoO4.
Молибден был открыт в 1778 году шведским химиком Карлом Шееле — получен оксид МоО3. В 1782 г. П. Гьельм впервые получил Mo в металлическом состоянии, но загрязненный углеродом и карбидом молибдена. Чистый металл в 1817 году был получен шведским химиком Й. Берцелиусом.
Первые попытки использования молибдена в металлургии стали относятся к концу прошлого столетия. Его промышленное производство началось в 1909-1910 гг., когда были обнаружены особые свойства орудийных и броневых сталей, легированных этим металлом, а также была разработана технология получения компактных тугоплавких металлов методом порошковой металлургии.
Молибден, как и вольфрам, в периодической системе элементов Д. И. Менделеева расположен в VI группе, но в 5-м периоде. Наиболее характерно для него шестивалентное состояние, хотя известны соединения, в которых он имеет другие валентности. Порядковый номер 42; атомная масса 95,95; плотность при комнатной температуре 10200 кг/м3. Молибден относится к тугоплавким металлам, является переходным элементом. Он плавится при 2620±10°С и кипит примерно при 4800 °С.
Mo и его сплавы отличаются также высоким модулем упругости, малым температурным коэффициентом расширения, хорошей термостойкостью, малым сечением захвата тепловых нейтронов. Электропроводность данного металла ниже, чем у меди, но выше, чем у железа. По механической прочности он несколько уступает вольфраму, но легче поддается обработке давлением.
Физические и механические свойства
| Атомный номер | 42 |
| Атомная масса | 95,94 |
| Параметр элементарной ячейки, нм | 0,31470 |
| Атомный диаметр, нм | 0,272 |
| Плотность при 20°С, г/cм3 | 10,2 |
| Температура плавления, °С | 2610 |
| Температура кипения, °С | 4612 |
| Теплота плавления, кДж/моль: | 28 |
| Теплота испарения, кДж/моль: | 590 |
| Молярный объем, см³/моль: | 9,4 |
| Удельная теплоемкость, Дж/(г·К) | 0,256 |
| Теплопроводность, Вт/(м·К) | 142 |
| Коэффициент линейного расширения, 10-6 К-1 | 4,9 |
| Электросопротивление, мкОм·см | 5,70 |
| Модуль Юнга, ГПа | 336,3 |
| Модуль сдвига, ГПа | 122 |
| Коэффициент Пуассона | 0,30 |
| Твердость, НВ | 125 |
| Цвет искры | Короткий желтый прерывистый пучок искр |
| Группа металлов | Тугоплавкий металл |
Химические свойства
| Ковалентный радиус: | 130 пм |
| Радиус иона: | (+6e) 62 (+4e) 70 пм |
| Электроотрицательность (по Полингу): | 2,16 |
| Электродный потенциал: | 0 |
| Степени окисления: | 6, 5, 4, 3, 2 |
Среди наиболее распространенных в промышленности марок молибдена можно выделить МЧ, МЧВП, МРН, МК, ЦМ, МР, МВ. Существует чистый Mo, Mo с различными присадками и сплавы Mo с другими металлами.
- МЧ — чистый молибден без присадок.
- МЧВП — чистый молибден без присадок, произведенный методом вакуумной плавки.
- МРН — молибден разного назначения, не содержит присадок, включает большее количество примесей по сравнению с марками МЧ и МЧВП.
- МК — содержит кремнещелочную присадку.
- ЦМ — в качестве присадки используются цирконий и/или титан.
- МР — сплав молибдена с рением.
- МВ — сплав молибдена с вольфрамом.
- Достоинства:
- имеет высокую точку плавления, а следовательно — жаропрочность;
- т.к. плотность данного металла (10200 кг/м3) почти в два раза меньше плотности вольфрама (19300 кг/м3), то сплавы на основе молибдена обладают значительно большей удельной прочностью (при температурах ниже 1370 °С);
- имеет высокий модуль упругости;
- малый температурный коэффициент расширения;
- обладает хорошей термостойкостью;
- малое сечение захвата тепловых нейтронов;
- для молибдена характерна высокая коррозионная стойкость. Данный металл устойчив в большей части щелочных растворов, а также в серной, соляной и плавиковой кислотах при разных температурах и концентрациях.
- Недостатки:
- обладает небольшой окалийностью;
- высокая хрупкость сварных швов;
- малая пластичность при низких температурах;
- упрочнение нагартовкой можно использовать лишь до 700-800 °С, при более высоких температурах происходит разупрочнение из-за возврата.
Молибден и его сплавы относятся к тугоплавким материалам. Для изготовления обшивки головных частей ракет и самолетов тугоплавкие металлы и сплавы на их основе используют в двух вариантах. В одном из вариантов эти металлы служат лишь тепловыми экранами, которые отделены от основного конструкцнонного материала теплоизоляцией. Во втором случае тугоплавкие металлы и их сплавы служат основным конструкционным материалом. Молибден занимает второе место после вольфрама и его сплавов по прочностным свойствам. Однако, по удельной прочности при температурах ниже 1350-1450°С Mo и его сплавы занимают первое место. Таким образом, наибольшее распространение для изготовлеиия обшивки и элементов каркаса ракет и сверхзвуковых самолетов получают молибден и ниобий и их сплавы, обладающие большей удельной прочностью до 1370°С по сравненню с танталом, вольфрамом и сплавами на их основе. Из Mo изготовляют сотовые панели космических летательных аппаратов, теплообменники, оболочки возвращающихся на землю ракет и капсул, тепловые экраны, обшивку кромок крыльев и стабилизаторы в сверхзвуковых самолетах. В очень тяжелых условиях работают некоторые детали прямоточных ракетных и турбореактивных двигателей (лопатки турбин, хвостовые юбки, заслонки форсунок, сопла ракетных двигателей, поверхности управления в ракетах с твердым топливом). При этом от материала требуется не только высокое сопротивление окислению и газовой эрозии, но и высокая длительная прочность и сопротивление удару. При температурах ниже 1370°С для изготовления данных деталей используют молибден и его сплавы. Молибден — перспективный материал для оборудования, работающего в среде серной, соляной и фосфорной кислот. В связи с высокой стойкостью данного металла в расплавленном стекле его широко используют в стекольной промышленности, в частности для изготовления электродов для плавки стекла. В настоящее время из молибденовых сплавов изготавливают прессформы и стержни машин для литья под давлением алюминиевых, цинковых и медных сплавов. Высокая прочность и твердость таких материалов при повышенных температурах обусловили их применение в качестве инструмента при горячей обработке сталей и сплавов давлением (оправки прошивных станов, матрицы, прессштемпели).
Молибден существенно улучшает свойства сталей. Присадка Mo значительно повышает их прокаливаемость.
Небольшие добавки Mo (0,15-0,8 %) в конструкционные стали настолько увеличивают их прочность, вязкость и коррозионную стойкость, что они используются при изготовлении самых ответственных деталей и изделий.
Для повышения твердости молибден вводят в сплавы кобальта и хрома (стеллиты), которые применяют для наплавки кромок деталей из обычной стали, работающих на износ (истирание).Также он входит в состав ряда кислотоупорных и жаростойких сплавов на основе никеля, кобальта и хрома.
Еще одной областью применения является производство нагревательных элементов электропечей, работающих в атмосфере водорода при температурах до 1600°С. Также молибден широко используется в радиоэлектронной промышленности и рентгенотехнике для изготовления различных деталей электронных ламп, рентгеновских трубок и других вакуумных приборов.
Соединения молибдена — сульфид, оксиды, молибдаты — являются катализаторами химических реакций, пигментами красителей, компонентами глазурей. Также данный металл как микродобавка входит в состав удобрений. Гексафторид молибдена применяется при нанесении металлического Mo на различные материалы.
МоSi2 используется как твердая высокотемпературная смазка. Чистый монокристаллический Mo используется для производства зеркал для мощных газодинамических лазеров. Теллурид молибдена является очень хорошим термоэлектрическим материалом для производства термоэлектрогенераторов (термо-э.д.с 780 мкВ/К).
Трехокись молибдена (молибденовый ангидрид) широко применяется в качестве положительного электрода в литиевых источниках тока. Дисульфид MoS2 и диселенид МоSе2 молибдена используют в качестве смазки трущихся деталей, работающих при температурах от -45 до +400°С.
В лакокрасочной и легкой промышленности для изготовления красок и лаков и для окраски тканей и мехов в качестве пигментов применяют ряд химических соединений Mo.
Промышленностью выпускается большое разнообразие продукции. Наиболее распространены молибденовая проволока, прутки из молибдена, молибденовый порошок, штабик, лист.
Молибденовые прутки, а также проволока и лента применяются для изготовления нагревателей высокотемпературных электрических печей. Помимо этого прутки используются для изготовления вводов электровакуумных приборов.
Проволока нашла применение при производстве высокотемпературных термопар, ламп накаливания, приемно-усилительных и генераторных ламп, рентгеновских трубок. Листы применяются в качестве конструкционного материала для производства изделий авиационной и космической отраслей.
Молибденовый порошок выступает в качестве легирующей добавки к различным сталям и сплавам. Также он является исходным сырьем для получения компактного молибдена.
Молибден: свойства, формула, применение элемента и сплавы на его основе
Открыт в 1778 г. шведским химиком Карлом Шееле, который прокаливая молибденовую кислоту, получил оксид МоО3. В металлическом состоянии впервые получен П. Гьельмом в 1782 г. восстановлением оксида углём: он получил молибден, загрязненный углеродом и карбидом молибдена. Чистый молибден в 1817 году получил Й. Берцелиус.
Название происходит от греч. μολυβδος, означающего «свинец». Оно дано из-за внешнего сходства молибденита (MoS2), минерала из которого впервые удалось выделить оксид молибдена, со свинцовым блеском (PbS). Вплоть до XVIII в. молибденит не отличали от графита и свинцового блеска, эти минералы носили общее название «молибден».
Анализ и синтез
Новый металл и его соединения заинтересовали химиков XIX столетия. Чистый молибден при хранении совершенно не изменялся, он прекрасно противостоял действию влаги и воздуха.
Но так было лишь при невысоких температурах: стоило нагреть его, и он начинал реагировать с кислородом; при температуре около 500°C он превращался в окисел целиком. Это, конечно, огорчало. Металл с хорошими физикомеханическими свойствами и к тому же тугоплавкий при сравнительно небольшом нагреве терял металлические свойства.
Это обстоятельство (вместе со сложностью получения металлического молибдена) надолго отсрочило время, когда этот металл нашел первое практическое применение.
Соединения элемента № 42 стали применять намного раньше. В 1848 г. русский химик Г. В. Струве вместе со шведом Л. Сванбергом изучал свойства молибденового ангидрида и образуемой им кислоты.
Они растворили MoO3 в концентрированном растворе аммиака и к полученному раствору прилили винного спирта. Выпал осадок канареечно- желтого цвета — молибдат аммония.
Этой соли суждено было сыграть большую роль в аналитической химии.
Как раз в эти годы возникала наука о плодородии, как раз в это время благодаря работам Либиха и других ученых довольно бурно развивалась агрохимия. Специальные фабрики стали вырабатывать удобрения, содержащие фосфор и азот. И сразу понадобились реактивы, с помощью которых можно было бы легко и точно определять содержание этих элементов в различных веществах.
Полученный Струве и Сванбергом молибдат аммония оказался прекрасным реактивом на фосфор — реактивом, полностью осаждающим фосфор из растворов, позволяющим определить его содержание в любых продуктах — туках, металлах, рудах. Реактив оказался настолько хорош, что и сегодня им охотно пользуются в аналитических лабораториях, когда нужно определить содержание фосфора в образце.
Молибдат аммония нашел и другое применение. Оказалось, что он губительно действует на микроорганизмы, и его стали применять в качестве дезинфицирующего средства. Первоначально шелковые и хлопчатобумажные ткани пропитывали этим веществом только ради того, чтобы продлить срок их службы. Но позже открылась еще одна особенность воздействия этого вещества на ткань.
Если пропитанную молибдатом аммония ткань протянуть затем через раствор восстановителя (хлористого олова), то она и зависимости от концентрации реактивов окрашивается в небесно-голубой или синий цвет.
Это вообще характерно для кислых растворов солеи молибденовой кислоты: под действием восстановителей они синеют. Такую краску называют молибденовой синью, или минеральным индиго.
Было составлено много рецептов для окрашивания тканей молибденовыми солями не только в синий, но и красный, желтый, черный, бурый цвета. Окрашивали этими солями шерсть, мех, кожу, дерево и резину.
Использовали молибденовые соединения и для приготовления лаков, и для окраски керамики. Например, фарфор окрашивается в голубой цвет молибдатом натрия, а в желтый — все тем же молибдатом аммония. Очень ценится оранжевая краска из молибдата и хромата свинца.
А сернистый молибден, из которого в давние времена делали карандаши, стали добавлять к глине, окрашивая керамические изделия при обжиге в желтый или красный цвет (в зависимости от количества MoS2).
Добыча, месторождения
Молибден — металл редкий. В природе его нахождение в чистом виде исключено.
Известно почти два десятка молибденсодержащих минералов:
| Минерал | Содержание рудообразующего металла |
| Молибденит | 57-60% |
| Ферримолибдит | 40-60% |
| Повелит | 48% |
| Вульфенит | 27–46% |
| Зейригит | До 24% |
Другие содержащие молибден руды (чиллагит, комозит, кехлинит, иордизит и другие) не представляют интереса для промышленного использования.
Значимые месторождения металла принадлежат:
- США;
- Чили;
- Канаде;
- Казахстану;
- Перу;
- Китаю.
- Рейтинг добычи молибденовых руд возглавляет Китай, на втором месте с большим отрывом США, на третьем месте Чили.
- В Госбалансе запасов полезных ископаемых РФ числятся 34 месторождения молибдена.
- Происхождением молибденовые руды из скарновых, грейзеновых, гидротермальных месторождений.
Содержание редкого металла в земной коре всего 0,02%. А ведь он необходим для существования человека, как биологического вида. Зато в космосе молибдена подозрительно много. Особенно им богаты красные гиганты — звезды-старики, у которых «все в прошлом».
Физические свойства
Молибден — светло-серый металл с кубической объёмноцентрированной решёткой типа α-Fe (a = 3,14 Å; z = 2; пространственная группа Im3m), парамагнитен. Механические свойства, как и у большинства металлов, определяются чистотой металла и предшествующей механической и термической обработкой (чем чище металл, тем он мягче). Обладает крайне низким коэффициентом теплового расширения.
Физические и механические свойства
Свойство Значение
| Атомный номер | 42 |
| Атомная масса | 95,94 |
| Параметр элементарной ячейки, нм | 0,31470 |
| Атомный диаметр, нм | 0,272 |
| Плотность при 20°С, г/cм3 | 10,2 |
| Температура плавления, °С | 2610 |
| Температура кипения, °С | 4612 |
| Теплота плавления, кДж/моль: | 28 |
| Теплота испарения, кДж/моль: | 590 |
| Молярный объем, см³/моль: | 9,4 |
| Удельная теплоемкость, Дж/(г·К) | 0,256 |
| Теплопроводность, Вт/(м·К) | 142 |
| Коэффициент линейного расширения, 10-6 К-1 | 4,9 |
| Электросопротивление, мкОм·см | 5,70 |
| Модуль Юнга, ГПа | 336,3 |
| Модуль сдвига, ГПа | 122 |
| Коэффициент Пуассона | 0,30 |
| Твердость, НВ | 125 |
| Цвет искры | Короткий желтый прерывистый пучок искр |
| Группа металлов | Тугоплавкий металл |
Где применяется молибден?
В истории самое первое применение молибдена было зафиксировано в Японии еще в 10-13 ст. Существует вероятность, что в те далекие времена, данный металл служил материалом для изготовления холодного оружия.
Сегодня молибденовая промышленность является достаточно развитой отраслью. И, кроме того, что в настоящее время продолжают производить чистый молибден и его сплавы, также существует множество его марок, каждая из которых предназначена для определенных целей. Самые известные марки молибдена:
- МЧ — чистый молибден без присадок. Из этой марки производятся держатели вольфрамовых спиралей и нити накаливания, аноды генераторных ламп.
- МЧВП — чистый молибден без присадок, произведенный методом вакуумной плавки.
- МРН — молибден разного назначения, не содержит присадок, включает большее количество примесей по сравнению с марками МЧ и МЧВП. Предназначена для использования в производстве высокотемпературных нагревателей, экранов, электрических вводов в вакуумные приборы и установки.
- МК — содержит кремнещелочную присадку.
- ЦМ — в качестве присадки используются цирконий и/или титан.
- МР — сплав молибдена с рением.
- МВ — сплав молибдена с вольфрамом.
Таким образом, спустя целые столетия, молибден стал незаменимым компонентом во многих промышленных отраслях. Он применяется:
- в качестве легирующего элемента стали;
- при производстве жаропрочных сплавов, без которых не обходится авиационная, ракетная и ядерная техника;
- для изготовления сплавов, обладающих антикоррозионными свойствами;
- во время производства деталей электровакуумных приборов, нитей ламп накаливания;
- для изготовления лопаток турбин;
- в энергетических ядерных реакторах;
- в качестве смазочных материалов, а также катализатора гидрогенизации;
- при изготовлении лакокрасочных материалов;
- в химической, нефтяной промышленности, а также в металлургии.
Химический состав в % стали 12Х18Н10Т
| C | Si | Mn | P | S | Cr | Mo | Ni | V | Ti | Cu | W | Fe |
Добыча молибдена: способы, переработка и применение
| Молибден | |
| Атомный номер | 42 |
| Внешний вид простого вещества | |
| Свойства атома | |
| Атомная масса (молярная масса) | 95,94 а. е. м. (/моль) |
| Радиус атома | 139 |
| Энергия ионизации (первый электрон) | 684,8 (7,10) кДж/моль () |
| Электронная конфигурация | [Kr] 4d5 5s1 |
| Химические свойства | |
| Ковалентный радиус | 130 |
| Радиус иона | (+6e) 62 (+4e) 70 |
| Электроотрицательность (по Полингу) | 2,16 |
| Электродный потенциал | -0,2 |
| Степени окисления | 6, 5, 4, 3, 2 |
| Термодинамические свойства простого вещества | |
| Плотность | 10,22 /³ |
| Молярная теплоёмкость | 23,93[1]/(·моль) |
| Теплопроводность | 138 /(·) |
| Температура плавления | 2890 |
| Теплота плавления | 28 кДж/моль |
| Температура кипения | 4885 |
| Теплота испарения | ~590 кДж/моль |
| Молярный объём | 9.4 ³/моль |
| Кристаллическая решётка простого вещества | |
| Структура решётки | кубическая объёмноцентрированая |
| Параметры решётки | 3,147 |
| Отношение c/a | — |
| Температура Дебая | 450 |
| Mo | 42 |
| 95,94 | |
| [Kr]4d55s1 | |
| Молибден |
Молибден
— элемент побочной подгруппы шестой группы пятого периода периодической системы химических элементов, атомный номер 42. Обозначается символом Mo (лат. Molybdenum). Простое вещество молибден (CAS-номер: 7439-98-7) — переходный металл светло-серого цвета. Главное применение находит в металлургии.
История и происхождение названия
Открыт в 1778 г. шведским химиком Карлом Шееле, который прокаливая молибденовую кислоту, получил оксид МоО3. В металлическом состоянии впервые получен П. Гьельмом в 1782 г. восстановлением оксида углём: он получил молибден, загрязненный углеродом и карбидом молибдена. Чистый молибден в 1817 году получил Й. Берцелиус.
Название происходит от греч. μολυβδος, означающего «свинец». Оно дано из-за внешнего сходства молибденита (MoS2), минерала из которого впервые удалось выделить оксид молибдена, со свинцовым блеском (PbS). Вплоть до XVIII в. молибденит не отличали от графита и свинцового блеска, эти минералы носили общее название «молибден».
Атом и молекула молибдена. Формула молибдена. Строение атома молибдена:
Молибден (лат. Molybdaenum, от др.-греч. μόλυβδος – «свинец») – химический элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с обозначением Mo и атомным номером 42. Расположен в 6-й группе (по старой классификации – побочной подгруппе шестой группы), пятом периоде периодической системы.
Молибден – металл. Относится к группе переходных металлов.
- Как простое вещество молибден при нормальных условиях представляет собой металл светло-серого цвета.
- Молекула молибдена одноатомна.
- Химическая формула молибдена Mo.
Электронная конфигурация атома молибдена 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d5 5s1. Потенциал ионизации (первый электрон) атома молибдена равен 7,10 эВ (684,8 кДж/моль).
Строение атома молибдена. Атом молибдена состоит из положительно заряженного ядра (+42), вокруг которого по пяти оболочкам движутся 42 электрона. При этом 41 электрон находится на внутреннем уровне, а 1 электрон – на внешнем.
Поскольку молибден расположен в пятом периоде, оболочек всего пять. Первая – внутренняя оболочка представлена s-орбиталью. Вторая – внутренняя оболочка представлены s- и р-орбиталями. Третья и четвертая – внутренние оболочки представлены s-, р- и d-орбиталями.
Пятая – внешняя оболочка представлена s-орбиталью. На внутреннем энергетическом уровне атома молибдена на 4d-орбитали находится пять неспаренных электрона. На внешнем энергетическом уровне атома молибдена на s-орбитали находится один неспаренный электрон.
В свою очередь ядро атома молибдена состоит из 42 протона и 54 нейтрона. Молибден относится к элементам d-семейства.
Радиус атома молибдена (вычисленный) составляет 190 пм.
Атомная масса атома молибдена составляет 95,96(2) а. е. м.
Молибден, свойства атома, химические и физические свойства
Химические свойства
При комнатной температуре на воздухе Mo устойчив. Начинает окисляться при 400 °C. Выше 600 °C быстро окисляется до триоксида МоО3. Этот оксид получают также окислением дисульфида молибдена MoS2 и термолизом молибдата аммония (NH4)6Mo7O24·4H2O.
Мо образует оксид молибдена (IV) МоО2 и ряд оксидов, промежуточных между МоО3 и МоО2.
С галогенами Mo образует ряд соединений в разных степенях окисления. При взаимодействии порошка молибдена или МоО3 с F2 получают гексафторид молибдена MoF6, бесцветную легкокипящую жидкость.
Mo (+4 и +5) образует твердые галогениды MoHal4 и MoHal5 (Hal = , , ). С иодом известен только дийодид молибдена MoI2.
Молибден образует оксигалогениды: MoOF4, MoOCl4, MoO2F2, MoO2Cl2, MoO2Br2, MoOBr3 и другие.
При нагревании молибдена с серой образуется дисульфид молибдена MoS2, с селеном — диселенид молибдена состава MoSe2. Известны карбиды молибдена Mo2C и MoC — кристаллические высокоплавкие вещества и силицид молибдена MoSi2.
Особая группа соединений молибдена — молибденовые сини. При действии восстановителей — сернистого газа, цинковой пыли, алюминия или других на слабокислые (=4) суспензии оксида молибдена образуются ярко-синие вещества переменного состава: Мо2О5·Н2О, Мо4О11·Н2О и Мо8О23·8Н2О.
Почему при сварке прожигается металл
Mo образует молибдаты, соли не выделенных в свободном состоянии слабых молибденовых кислот, хН2О· уМоО3 (парамолибдат аммония 3(NH4)2O·7MoO3·zH2O; СаМоО4, Fe2(МоО4)3 — встречаются в природе). Молибдаты металлов I и III групп содержат тетраэдрические группировки [МоО4].
При подкислении водных растворов нормальных молибдатов образуются ионы MoO3OH–, затем ионы полимолибдатов: гепта-, (пара-) Мо7О266-, тетра-(мета-) Мо4О132-, окта- Мо8О264- и другие. Безводные полимолибдаты синтезируют спеканием МоО3 с оксидами металлов.
Существуют двойные молибдаты, в состав которых входят сразу два катиона, например, М+1М+3(МоО4)2, М+15М+3(МоО4)4. Оксидные соединения, содержащие молибден в низших степенях окисления — молибденовые бронзы, например, красная K0,26MoO3 и синяя К0,28МоО3. Эти соединения обладают металлической проводимостью и полупроводниковыми свойствами.
МОЛИБДЕН
МОЛИБДЕН (от греч. molybdos-свинец; лат. Molybdae-num) Mo, хим. элемент VI гр. периодич. системы, ат. н. 42, ат. м. 95,94. В природе семь стабильных изотопов с маc. ч. 92 (15,86%), 94 (9,12%), 95 (15,70%), 96 (16,50%), 97 (9,45%), 98 (23,75%), 100 (9,62%).
Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов для прир. смеси изотопов 2,4•10-28м2. Конфигурация внеш. электронной оболочки атома 4d55sl; степени окисления от +2 до +6 (последняя наиб. характерна); энергия ионизации при последоват. переходе от Мо к Моб+ соотв.
равны 7,10, 16,155, 27,13, 40,53, 55,6 и 71,7 эВ; работа выхода электрона 4,3 эВ; электроотрицательность по Полингу 1,8; атомный радиус 0,14 нм, ионные радиусы (нм; в скобках указаны координац: числа) Мо3+ 0,083 (6), Мо4+ 0,079 (6), Мо5+ 0,075 (6), Мо6+ 0,055 (4), 0,064 (5), 0,073 (6) и 0,087 (7).
Молибден мало распространен в природе. Содержание его в земной коре ~3•10-4 % по массе. Известно ок. 20 минералов молибдена, важнейший из них — молибденит MoS2; пром. значение имеют также повеллит СаМоО4, молибдит Fe2 (MoO4)3 • nН2О и вульфенит РbМоО4.
Важнейшие месторождения молибденита связаны с гидротермальными образованиями, особенно широко распространены в кварцевых жилах и окварцованных породах. В рудах молибден ассоциируется с шеелитом, вольфрамитом, касситеритом, сульфидами Сu и Fe, иногда с бериллом.
Часто содержит в виде изоморфной примеси редкий металл Re (0,04-0,0001%). Кроме собственно молибденовых руд, содержащих обычно 0,1-1% молибдена, источниками молибдена служат нек-рые медные и медно-свинцово-цинковые руды.
Крупные месторождения их находятся в США, Мексике, Чили, Канаде, Норвегии, Австралии, СССР.
Свойства.
Молибден-светло-серый металл; кристаллич. решетка кубич. объемноцентрированная типа a-Fe, a = 0,314нм, z = 2, пространств. группа IтЗm; т. пл. 2623 °С, т. кип. ок. 4800°С; плотн.
10,2 г/см3; С° 23,93 Дж/(моль•К); DH0пл 40 кДж/моль, DH0возг 656 кДж/моль (298 К); S0298 28,57 кДж/(моль • К); давление пара над твердым молибденом (Па): 3,19•10-6 (1627°С), 2,5•10-5 (1727°С), 8,44•10-4 (1927°С), 1,54•10-2 (2127°С); теплопроводность 145 Вт/(м•К) при 20°С и 79,1 Вт/(м•К) при 1600°С; температурный коэф. линейного расширения (5,8-6,2)•10-6 К-1 (293-973 К); r5,2•10-6 Ом•см, температурный коэф. р 0,00479 К-1 (20-2600 °С). Излучат. способность (Вт/см2): 0,55 (730 °С), 6,3 (1330 °С), 19,2 (1730 °С), 70 (2330 °С). Молибден парамагнитен, магн. восприимчивость +9•10-5. Т-ра перехода в сверх-проводящее состояние 0,916 К.
Мех. св-ва молибдена определяются чистотой металла и предшествующей мех. и термич. обработкой. Так, твердость по Бринеллю 1,5-1,6 ГПа для т. наз.
спеченного штабика, 2-2,5 ГПа для кованого прутка и 1,40-1,85 ГПа для отожженной проволоки; sраст 800-1200 МПа для отожженной проволоки. Модуль упругости для молибдена 285-300 ГПа.
Молибден более пластичен, чем W, он не становится хрупким после рекристаллизующего отжига.
На воздухе при обычной т-ре молибден устойчив. Начинает окисляться (появляются т. наз. цвета побежалости) при 400 °С. Выше 600 °С быстро окисляется до триоксида МоО3 (см. Молибдена оксиды). С парами воды выше 700 °С интенсивно взаимод., давая диоксид МоО2.
При комнатной т-ре молибден устойчив к действию соляной и серной к-т, слабо реагирует с ними при 80-100 °С. Царская водка, HNO3 и Н2О2 медленно взаимод. с молибденом на холоду, быстрее-при нагревании. Хорошо реагирует молибден со смесью HNO3 и H2SO4. Вольфрам в этой смеси не растворяется.
В холодных р-рах щелочей молибден устойчив, но медленно корродирует при нагревании.
С водородом молибден при нагр. образует твердые р-ры (при 1000 °С поглощается 0,5 см3 Н2 в 100 г молибдена). Выше 1500 °С с N2 дает нитрид (вероятного состава Mo2N). Углерод, углеводороды, а также СО при 1100-1200 °С взаимод.
с молибденом с образованием карбида Мо2С (т. пл. 2400 °С, с разл.). Окисляется СО2 (выше 1200 °С) и SO2 (при 700-800 °С). При нагр. с F2, Cl2 и Вr2 образует молибдена галогениды. С парами S выше 440 °С и с H2S выше 800 °С дает дисульфид MoS2 (см.
Молибдена сульфиды), с Si выше 1200 °С-силицид.
Б о р и д ы: Мо2В (т. пл. 2270°С, с разл.), МоВ (т. пл. 2550 °С), Мо2В5 (т. пл. 2200 °С, с разл.). Серые кристаллы; не раств. в воде и орг. р-рителях.
Получают восстановлением оксидов Мо карбидом бора в вакууме, спеканием простых в-в.
Борид Мо2В-материал для подогревных катодов электроннолучевых приборов, МоВ и Мо2В5-компоненты керметов, Мо2В5-также огнеупорный материал. ПДК для пыли 4 мг/м3.
Г е к с а к а р б о н и л Мо(СО)б-кристаллы с ромбич. решеткой (а=1,123нм, b= 1,202 нм, с = 0,648 нм, z = 4, пространств. группа Р2пb); заметно возгоняется выше 40 °С, т. пл. 148 °С, т. кип. 155 °С; не раств.
в воде, р-рах щелочей, разлагается конц. H2SO4, соляной к-той, HNO3. Получают действием СО на МоСl5 в присут. стружки Fe при 200 °С и давлении 28 МПа.
Применяют его для нанесения покрытий Мо на металлы, керамику, графит (молибденирование).
Д и с е л е н и д MoSe2 — темно-серое в-во со слоистой структурой типа MoS2; т. разл. 900 °С (в вакууме); не раств. в воде, окисляется HNO3. Получают взаимод. паров Se или H2Se с Мо или МоО3. MoSe2-твердая смазка.
Т р о й н ы е х а л ь к о г е н и д ы (т. наз. фазы Шеврёля) М„Мо6Х8, где M-Ag, Сu, Pb, Sn и др., X-S, Se, Fe, 1
Загрузка...
