Этот металл не особо популярен на бытовом уровне. С тугоплавким молибденом связывают надежды строители космических аппаратов. Благодаря его свойствам реально появление техники «звездного» поколения.
Что представляет собой
Молибден – это химический элемент, занимающий 42-ю ячейку периодической системы Менделеева.
Международное обозначение – Mo.
Его относят к металлам «тугоплавкой» группы.
Бывает черно-серым либо цвета серой стали.
Нахождение в природе
Нахождение в природе свободного молибдена не зафиксировано. Зато выявлено два десятка минералов на его основе. Самые примечательные: молибденит, молибдит, вульфенит.
В земной коре элемент распределен равномерно. Также обнаружен в реках, морях, ископаемых органического происхождения (зола растений, уголь, нефть). Однако суммарно массовое содержание металла – сотые доли процента.
Мировые запасы молибдена оцениваются в 11,5 млн. тонн.
Крупными месторождениями располагают Австралия, обе Америки (США, Канада, Мексика, Чили). В Европе – Россия и Норвегия.
Добыча ведется закрытым либо карьерным способом.
Металл обнаружен в космосе. Его концентрации зашкаливают в системах с центральной звездой – красным (сверх)гигантом и нейтронной звездой внутри него.
Как был открыт
История открытия элемента начинается со второй половины 18 века.
Она написана тремя учеными:
- Шведский химик Карл Шееле получил оксид.
- Француз Пьер Гьельм выделил металл. Но его чистота была символической.
- Получение металла почти без «грязи» – заслуга патриарха европейских химиков шведа Йенса Берцелиуса. Случилось это на заре 19 века.
Через столетие началась эпоха расцвета металла.
Молибденовая сталь выплавлялась тоннами для нужд армий, воевавших на фронтах Первой мировой войны.
Позже разработали технологию получения металла методом порошковой металлургии.
У названия элемента древнегреческое происхождение: μόλυβδος означает «свинец».
Путаницу породил молибденит. Его получили первым, но блеском вещество копировало свинец.
По той же причине до 18 века молибденом именовали графит.
Физико-химические характеристики
Молибден наделен многими достоинствами:
- Упругость, практически нулевое расширение при нагреве, стойкость к жару, коррозии.
- Электропроводность выше железа.
- Механическая прочность выше только у вольфрама. Но под давлением молибден обрабатывается проще.
- Главное химическое свойство металла – устойчивость перед почти всеми щелочными растворами, агрессивными кислотами независимо от их концентрации и температуры.
Недостатки металла: хрупкость при сварке, незначительная пластичность.
| Свойства атома | |
|---|---|
| Название, символ, номер | Молибде́н / Molybdaenum (Mo), 42 |
| Атомная масса (молярная масса) |
95,96(2) а. е. м. (г/моль) |
| Электронная конфигурация | [Kr] 4d5 5s1 |
| Радиус атома | 139 пм |
| Химические свойства | |
| Ковалентный радиус | 130 пм |
| Радиус иона | (+6e) 62 (+4e) 70 пм |
| Электроотрицательность | 2,16 (шкала Полинга) |
| Электродный потенциал | −0,2 |
| Степени окисления | 6, 5, 4, 3, 2 |
| Энергия ионизации (первый электрон) |
684,8 (7,10) кДж/моль (эВ) |
| Термодинамические свойства простого вещества | |
| Плотность (при н. у.) | 10,22 г/см³ |
| Температура плавления | 2623 °C |
| Температура кипения | 4885 K |
| Уд. теплота плавления | 28 кДж/моль |
| Уд. теплота испарения | ~590 кДж/моль |
| Молярная теплоёмкость | 23,93 Дж/(K·моль) |
| Молярный объём | 9,4 см³/моль |
| Кристаллическая решётка простого вещества | |
| Структура решётки | кубическая объёмноцентрированая |
| Параметры решётки | 3,147 Å |
| Температура Дебая | 450 K |
Отрицательные характеристики молибдена проявляются только при сверхнизких температурах или некорректном использовании.
Технология получения
Процесс получения молибдена стандартен для большинства металлов:
- Руду обогащают методом флотации.
- Концентрат обжигают кислородом.
- Полученный оксид очищают рафинированием.
- Воздействуют водородом, чтобы восстановить металл.
Заготовки из металла обрабатывают давлением. То есть куют, прокатывают, вытягивают.
Марки и сплавы
Промышленностью используется молибден как чистый металл, с присадками и сплавы.
Номенклатура марок включает десятки позиций. Самых распространенных несколько:
| Марка | Характеристики |
| МЧ | Mo – присадки отсутствуют. |
| МЧВП | Mo – присадки отсутствуют, выплавлен в вакууме. |
| МРН | Mo – присадки отсутствуют, но есть примеси. |
| МК | Mo + присадка (щелочной кремний). |
| ЦМ | Mo + присадка (циркониевая либо титановая). |
| МВ | Сплав «молибден-вольфрам». |
| МР | Сплав «молибден-рений». |
Добавки Mo (менее процента) к конструкционным сталям кратно увеличивают их вязкость, прочность, противодействие коррозии.
Для повышения твердости металлом снабжают кобальтово-хромовые сплавы.
У сплавов «молибден + никель + кобальт + хром» повышается сопротивляемость кислотам и термовоздействию.
Где используется
Тугоплавкость, многообразие и легкость обработки металла, другие физические и химические свойства определили сферы использования продуктов из него.
Металлургия
Главный потребитель сырья – металлургия. Ее продукция из молибдена – проволока, прутки, порошок, лист, штабик.
Это заготовки для ассортимента изделий, производимых почти всеми отраслями промышленности.
Другие отрасли
Львиную долю продукции из молибдена, сплавов металла забирают производители радио- и электрических ламп, радиоэлектроники.
Материала хватает и на другие цели:
- Пресс-формы, детали машин для литья сплавов под давлением.
- Электровакуумное производство (рентгеновские трубки).
- Положительный электрод источников тока на основе лития.
- Оболочки деталей ядерных реакторов.
- Нагреватели электропечей, функционирующих в жестких условиях.
- Внешний слой «носового» сегмента корпуса сверхзвуковых самолетов.
- Электроды для выплавки стекла.
- Катализ химических реакций.
- Лаки, краски для фарфора, текстиля, мехов.
Эта продукция создается на основе природных соединений и сплавов металла.
Новейшее направление применения молибдена – космическая техника.
Ассортимент: узлы ракетных (ионных, плазменных) двигателей; обшивка спускаемых аппаратов; теплообменники. Здесь свойства молибдена корректируют сплавы с ниобием и танталом.
Чистый кристаллический Mo используется как компонент зеркал для лазеров специального назначения.
Микродозы металла добавляют в сельхозудобрения.
Значение для человека
Влияние молибдена на живые организмы изучили к середине 20 века.
Выяснилось, что данный микроэлемент:
- Регулирует синтез аминокислот.
- Активирует антиоксиданты, включая аскорбиновую кислоту.
- Входит в состав ферментов, системы тканевого дыхания.
О Mo-дефиците в организме сигнализирует ослабление иммунитета (быстрая утомляемость, частая заболеваемость).
Токсична молибденовая пыль. Ее длительное вдыхание провоцирует заболевания крови, необратимое разрушение легких.
Цены
На биржах торгуют порошковым концентратом молибдена (57-63%). В 2021 году за тонну давали $20 000.
Это почти вдвое выше стоимости сырья в 2016 году ($11 700).
Загрузка...
