Молибден тяжелый или легкий металл

Обновлено: 18.05.2024

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/см 3 , t_пл. = 2620°С, t_кип. = 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.

История открытия

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

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

Свойства молибдена

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

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

Физические и механические свойства

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

Химические свойства

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

Марки молибдена и сплавов

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 / недостатки

Достоинства

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

Недостатки

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

Области применения молибдена

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

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

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

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

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

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

Продукция из молибдена

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

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

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

МОЛИБДЕН — универсальный металл

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

Родом из Швеции

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

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

Гьельм был счастлив:

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

Свойства металла

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

Некоторые характеристики элемента:

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

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

С водородом и азотом металл практически не реагирует.

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

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

Добыча, месторождения

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

Известно почти два десятка молибденсодержащих минералов:

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

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

Значимые месторождения металла принадлежат:

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».

Как получить Molybdaenum

Получение молибдена можно разделить на несколько стадий:

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

Плюсы и минусы металла

Свойства молибдена диктуют его хорошие и плохие стороны.

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

Применение: от лампочки до ракеты

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

Обработка металла давлением проще, чем аналогичная обработка вольфрама.

Цена на LME

Стоимость тонны молибдена на Лондонской бирже металлов 24000 долларов США.

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

Список тяжелых металлов: виды и особенности

Из всех 104 известных человечеству на сегодня химических элементов 82 составляют металлы. Они занимают видное место в жизни людей в промышленной, биологической и экологической сфере. Современная наука подразделяет металлы на тяжёлые, лёгкие и благородные. В этой статье мы рассмотрим список тяжёлых металлов и их особенности.

Определение тяжёлых металлов

Изначально тяжёлыми металлами принято было называть тех их представителей, которые имеют атомную массу выше 50. Однако употребление названного термина на сегодняшний день происходит чаще не с химической точки зрения, а в зависимости от их воздействия на загрязнение окружающей среды. Таким образом, список тяжёлых металлов включает те металлы и металлоиды (полуметаллы), которые загрязняют элементы человеческой биосферы (почву, воду). Давайте рассмотрим их.

Сколько элементов включает список тяжёлых металлов?

На сегодня не существует единого мнения относительно количества элементов в названном перечне, поскольку нет общих критериев, относящих металлы к тяжёлым. Тем не менее, список тяжёлых металлов может быть сформирован в зависимости от различных свойств металлов и их признаков. К ним относят:

Атомный вес. Исходя из этого критерия, к названным принадлежат более 40 элементов с атомной массой, превышающей 50 а.е.м (г/моль).
Плотность. Исходя из этого критерия, тяжёлыми считаются те металлы, у которых плотность равна или превосходит плотность железа.
Биологическая токсичность объединяет тяжёлые металлы, негативно влияющие на жизнедеятельность человека и живых организмов. В их списке порядка 20 элементов.

Влияние на организм человека

Большинство названных веществ оказывают негативное воздействие на все живые организмы. Ввиду значительной атомной массы, они плохо транспортируются и накапливаются в тканях человека, вызывая различные заболевания. Так, для человеческого организма кадмий, ртуть и свинец признаны как самые опасные и самые тяжёлые металлы.

Список токсичных элементов группируется по степени опасности по так называемым правилам Мертца, согласно которым наиболее токсичные металлы имеют наименьший диапазон экспозиции:

Кадмий, ртуть, таллий, свинец, мышьяк (группа самых опасных металлических ядов, превышение допустимых норм которых способно привести к серьёзным психо-физиологическим нарушениям и даже к летальному исходу).
Кобальт, хром, молибден, никель, сурьма, скандий, цинк.
Барий, марганец, стронций, ванадий, вольфрам

Это однако не означает, что ни один из элементов, сгруппированных выше, по правилам Мертца, не должен присутствовать в человеческом организме. Напротив, список тяжёлых металлов насчитывает в нем эти и ещё более 20 элементов, небольшая концентрация которых не только не опасна для жизнедеятельности человека, но и необходима в метаболических процессах, особенно железо, медь, кобальт, молибден и даже цинк.

Загрязнение окружающей среды тяжёлыми металлами

Элементами биосферы, подвергающимся загрязнению тяжёлыми металлами, являются почва и вода. Чаще всего виновниками этого выступают металлургические предприятия, перерабатывающие лёгкие и тяжёлые цветные металлы. Список загрязняющих агентов также пополняют предприятия по сжиганию мусора, автомобильные выхлопы, котельные, химико-производственные, типографические компании и даже электростанции.

Чаще всего токсинами являются: свинец (автомобильное производство), ртуть (пример распространения: разбитые в быту градусники и люминесцентные осветительные приборы), кадмий (образуется в результате сжигания мусора). Кроме этого, большинство заводов в производстве используют тот или иной элемент, который может быть охарактеризован как тяжёлый. Металл группы, список которой был приведен выше, в виде отходов поступает чаще всего в водоёмы и далее по трофической цепи доходит до человека.

Кроме техногенных факторов загрязнения природы тяжёлыми металлами, существуют также природные – это извержения вулканов, в лаве которых обнаружено повышенное содержание кадмия.

Особенности распространения в природе самых токсичных металлов

Ртуть в природе более всего локализуется в водной и воздушной среде. В воды мирового океана ртуть поступает из промышленных сливов, также встречаются пары ртути, образующиеся вследствие горения угля. Токсичные соединения аккумулируются в живых организмах, особенно в морепродуктах.

Свинец имеет широкую область распространения. Он накапливается и в горах, и в почве, и в воде, и в живых организмах, и даже в воздухе, в виде выхлопных газов от автомобилей. Конечно, свинец поступает в окружающую среду и в результате антропологического действия в виде отходов от промышленной отрасли и неутилизированных отходов (аккумуляторы и батарейки).

А источником загрязнения окружающей среды кадмием являются сточные воды промышленных предприятий, а также природные факторы: выветривание медных руд, вымывание почв, а также результаты вулканической активности.

Область применения тяжёлых металлов

Несмотря на токсичность, современная промышленность создаёт огромное множество полезных продуктов, перерабатывая тяжёлые цветные металлы, список которых включает сплавы меди, цинка, свинца, олова, никеля, титана, циркония, молибдена и др.

Медь – высокопластичный материал, из которого получаются разнообразные провода, трубы, кухонная утварь, украшения, кровельное покрытие и многое другое. Кроме того, она широко используется в машиностроении и кораблестроительстве.

Цинк обладает высокими антикоррозийными свойствами, поэтому распространено использование цинковых сплавов для покрытия металлических изделий (т. н. оцинковка). Области применения продуктов из цинка: строительство, машиностроение, полиграфия (изготовление печатных форм), ракетостроение, химическая промышленность (производство лаков и красок) и даже медицина (антисептические средства и др.).

Свинец легко плавится, поэтому используется в качестве сырья во многих отраслях: лакокрасочной, химической, автомобильной (входит в состав аккумуляторов), радиоэлектронной, медицинской (изготовление защитных фартуков для пациентов во время прохождения рентген-исследований).

Многоликий молибден: где применяется, свойства, биологическая роль в организме человека

Химия является фундаментом нашей жизни. Все предметы обихода состоят из соединений элементов таблицы Менделеева. Ежеминутно в организме человека происходят сложнейшие превращения, в которых участвуют химические вещества. В этой статье будет рассказано о таком металле, как молибден: где применяется, его свойства и роль в организме человека.

Углубимся в историю

Минералы, имеющие в своём составе молибден, были известны ещё в Древней Греции. Эти природные соединения имели структуру, подобную графиту. Поэтому часто использовались наряду с ним для создания грифелей. Молибденит MoS₂ обладал серо-зелёным оттенком при письме на бумаге. За характерный блеск ему было дано название molybdaena – «подобный свинцу».

Карл Вильгельм Шееле проводил исследования, благодаря которым синтезировал трехокись MoO₃, но из-за отсутствия соответствующей печи не смог выделить металл в чистом виде. Йёнсу Якобу Берцелиусу удалось в 1817 году получить молибден путём восстановления оксида не с углём, а с водородом. Синтезированный химический элемент был тщательно исследован и описан в трудах учёного.

Физические свойства

Что такое молибден? Это светло-серый металл, который в чистом виде устойчив к окислению (при нормальных условиях). С повышением температуры до 400—600 градусов эта способность снижается, и образуется трехокись MoO₃.

Молибден пластичен и ковок, легко подвергается штамповке. Плотность металла 10,2 г/см 3 , температура плавления 2620 ⁰С, кипения - 4800 ⁰С. Из этих показателей видно, что он довольно тугоплавок. Присутствие углеродных, азотных или серных загрязнений влияет на физические свойства, в частности, вещество становится хрупким и ломким. Молибден является парамагнетиком. С возрастанием температуры его прочность значительно увеличивается.

Природные соединения молибдена, получение

Следует знать, что в чистом виде молибден не встречается, он присутствует в природе исключительно в соединениях с другими элементами. Примерное содержание металла в земной коре 3∙10 -4 %. Существует около 15 минералов, из которых наиболее распространены:

дисульфид MoS₂ – молибденит;
CaMoO₄ – повеллит;
PbMoO₄ – вульфенит.

Основные месторождения данных соединений тесно связаны с процессами осаждения в гидротермальных источниках.

В промышленных целях добывается дисульфид элемента молибден. Применение его для получения чистого металла очень важно. Происходит это с помощью обогащения руд методом флотации. Так получают концентрат, который в дальнейшем подвергают обжигу.

Выделенный оксид очищают и восстанавливают сухим током водорода при температуре 700 градусов. Продуктом реакции является порошок молибдена. В дальнейшем он может использоваться в чистом виде или в качестве материала для создания прокатных и штампованных изделий.

Производство легированных сталей

Чёрная металлургия использует порошок вещества молибден. Где применяется он? Для легирования сталей и чугунов. Добавление этого элемента в состав сплавов значительно улучшает их качества. Повышается упругость, сопротивление износу, устойчивость к ударам. В конструкционные стали добавляют около 0,5% молибдена, от этого их структура становится мелкозернистой и более однородной, снижается хрупкость конечных изделий.

Добавление других веществ позволяет получить особенные составы, широко применяемые в различных отраслях промышленности. Сплавы, в которые входят кобальт и никель (50—60%), а также хром (около 20—28%) легируют, добавляя молибден. Где применяется такой материал? Ответ кроется в его особенных свойствах – высокой жаропрочности. Его используют при изготовлении деталей обшивки самолётов и ракет.

Применение сплавов с молибденом

При добавлении к молибдену ниобия, титана и других сверхпрочных металлов повышается жароустойчивость сплавов. Такой состав можно использовать для создания деталей газовых турбин и камер сгорания в ракетостроении.

В сплавах с содержанием большого количества молибдена (17—28%) повышается коррозионная устойчивость. Им не страшно даже взаимодействие с любой кислотой (кроме плавиковой).

Тугоплавкие свойства молибдена и применение его в создании специальных труб имеют огромное значение в ядерной энергетике. Такая продукция способна выдержать воздействие расплавленного лития. Он выполняет роль теплоносителя в урановых реакторах. Кроме того, сам молибден в виде изотопа Mo-99 нашёл применение в качестве индикатора в ядерной промышленности.

Благодаря тугоплавкости молибдена из него создают пресс-формы для отливки деталей из меди, алюминия и цинка. Высокая прочность металла позволяет проводить процессы под большим давлением.

Прокат и штамповка, применение

Из заготовок, получаемых при выплавке порошка, создают прокатные изделия – прутки и проволоку. Они состоят из чистого металла под названием молибден. Где применяется такая продукция? Наиболее часто её используют в изготовлении термопар, которые служат для измерения температур свыше 2000 ⁰C. Крючки и керны для навивки вольфрамовой нити в лампе накаливания также делают из молибденовой проволоки. Вводы катодов и фокусирующие электроды в рентгеновских трубках и генераторных ламп должны быть надёжными и отвечать требованиям высокой тугоплавкости металла. Для этих целей отлично подходит прокат молибдена.

Прутки и пластины используются вместо электродов в высокотемпературных плавильных печах. Они должны находиться в специальной среде, состоящей из аргона, водорода либо вакуума. Благодаря тому, что молибден не вступает со стеклом в химические реакции, он применяется для изготовления деталей плавильной печи.

Применение в других отраслях промышленности

Молибден нашёл применение в нефтяной промышленности. Там его используют в качестве катализатора, способного очистить продукцию от примеси серы. На основе дисульфида алюминия изготавливают смазочные материалы. Они стабилизируют работу различных аппаратов и защищают поверхности от механического воздействия при высоких температурах. Обладает такая смазка и антикоррозионными свойствами.

При изготовлении лакокрасочных материалов, где применяется молибден и его оксиды, получают стойкие пигменты жёлто-оранжевых тонов. Синтез искусственных волокон также не проходит без этого вещества. Для повышения содержания азота в почве используют микроудобрения, в состав которых входит молибден.

Роль молибдена в организме

Молибдену отводится немалая роль в организме человека. Он участвует в синтезе гемоглобина, азотистом и пуриновом обмене. Отвечает за усвоение железа и витамина C, является мощным антиоксидантом. Микроэлемент оказывает онкопротекторное, омолаживающее действие.

Продукты, богатые молибденом, – это бобовые и злаковые культуры, листовые овощи. Необходимое количество микроэлемента ежедневно поступает в организм, если вы правильно питаетесь. Его нехватку можно восполнить, используя минеральные комплексы.

Плотность молибдена, его физические и механические свойства, соединения, применение

Своим названием металл молибден обязан внешнему сходству дисульфида молибдена со свинцовой рудой - галенитом (греческое название свинца - molybdos).

История открытия элемента

В Средние века в Европе молибденом называли три разных по составу, но почти схожих по цвету и структуре минерала - галенит (Pbs), молибденит (MoS₂) и графит (C). Кстати, минерал "молибденовый блеск" (еще одно название молибденита) использовали в качестве грифеля для карандашей, оставлявших на листе зеленовато-серый след.

Родиной металлического молибдена, 42 элемента периодической системы Менделеева, по праву считается Швеция. В 1758 году химик и минеролог из этой страны, первооткрыватель никеля Аксель Кронстедт предположил, что вышеперечисленные минералы имеют совершенно разную природу. Спустя два десятка лет его земляк химик-фармацевт из Чёпинга Карл Шееле получил молибденовую кислоту в виде белого осадка ("белой земли"), прокипятив молибденит в концентрированной азотной кислоте. Ученый интуитивно понимал, что если прокалить молибденовую кислоту с углем, то можно выделить металл. Не имея подходящей печи, он переслал образцы Петеру Гьельму, который и выделил в 1782 году новый металл с большим количеством примесей карбидов. Коллеги назвали элемент "молибден" (формула в периодической таблице - Mo).

Сравнительно чистый металл был получен только в 1817 году президентом Шведской академии наук Йенсом Берцелиусом.

Характеристика простого вещества

Способ получения оказывает большое влияние на физические свойства молибдена и его внешний вид. Порошковый металл, заготовки и штабики до спекания - темно-серого цвета. Палитра обработанного проката гораздо насыщеннее - от почти черного до светло-серебристого. Плотность молибдена - 10,28 т/м 3 . Металл плавится при температуре 2623˚С, а при 4639˚С - закипает. Совершенно чистый молибден обладает замечательной ковкостью и пластичностью, что гарантирует легкую прокатку и штамповку. Заготовку диаметром до 12 мм даже в условиях комнатной температуры можно свободно завязать двойным узлом или раскатать до тонкой фольги. Металл обладает хорошей электропроводностью. Присутствие примесей повышает твердость и хрупкость и во многом определяет механические свойства молибдена.

Важнейшие соединения

В составе сложных веществ элемент проявляет различную степень окисления от +2 до высшей (последние соединения наиболее устойчивы), что и определяет химические свойства молибдена. Для этого металла характерны соединения с кислородом и галогенами (MoO₃, MoCl5) и молибдаты (соли молибденовой кислоты). Реакции окисления возможны только при высоких температурах (от 600˚С). Дальнейшее повышение заставит молибден взаимодействовать с углеродом, фосфором, серой. Хорошо растворяется в азотной или нагретой серной кислоте.

Фосфорная, мышьяковая, борная и кремниевая кислоты образуют с молибденом комплексные соединения. Наиболее известна и распространена соль фосформолибдат аммония. Вещества, содержащие молибден, отличаются широкой цветовой палитрой и разнообразными оттенками.

Технология обогащения молибденовых руд

Промышленная выработка абсолютно чистого молибдена была освоена только в XX веке. Химической переработке молибденовой руды предшествует ее обогащение: после измельчения в дробилках и шаровых мельницах основным методом выступает пяти- или шестикратная флотация. В результате достигается высокая концентрация (до 95 %) дисульфида молибдена в сырье.

Следующий и важнейший этап - обжиг. Здесь удаляются нежелательные примеси воды, серы, остатки реагентов флотации и дисульфид молибдена окисляется до триоксида. Дальнейшая очистка возможна несколькими способами, но наибольшей популярностью пользуются следующие:

аммиачный метод, при котором соединения молибдена полностью растворяются, а примеси удаляются;
возгонка при температуре от 900 до 1100 ˚С. Результат - концентрация MoO₃ повышается до 90-95 %.

Промышленное производство металлического молибдена

Пропуская через очищенный триоксид молибдена водород (в лабораториях для восстановления нередко применяют углерод или углеродосодержащие газы, алюминий, кремний) получают порошковый металл. Процесс идет в специальных трубчатых печах с постепенным повышением температуры от 500 до 1000 ˚С.

Технологическая цепочка производства компактного металлического молибдена включает в себя:

Прессование. Процесс протекает в стальных пресс-формах под давлением до 300 МПа. Связующим компонентом выступает спиртовой раствор глицерина. Максимальное сечение заготовок (штабиков) при этом не превышает 16 см 2 , а длина - 600 см. Для более крупных используют резиновые или полимерные формы. Прессование происходит в рабочих камерах, куда под высоким давлением нагнетается жидкость.
Спекание. Происходит в два этапа. Первый - низкотемпературный, продолжительностью 30-180 минут (в зависимости от размера заготовки), осуществляется в муфельных печах в водородной атмосфере при температуре 1200 ˚С. На втором этапе (сварке) заготовку нагревают до температуры, близкой к точке плавления (2400-2500 ˚С). В результате уменьшается пористость и увеличивается плотность молибдена.

Крупные заготовки весом до 3 тонн спекают в индукционных, электроннолучевых или дуговых печах. Завершается процесс механической обработкой спеченных изделий.

Богатейшие месторождения

Молибден - достаточно редкий элемент в земной коре и во Вселенной в целом. Из двух десятков минералов, существующих в природе, существенное промышленное значение принадлежит пока только молибдениту (MoS₂). Ресурсы его не бесконечны и уже разработаны технологии извлечения металла из повеллитов, молибдатов. В зависимости от минерального состава и формы рудных тел, месторождения разделяют на жильные, прожилково-вкрапленные и скарновые.

Общемировые разведанные запасы элемента составляют 19 млн тонн, причем почти половина приходится на Китай. Крупнейшим месторождением молибдена с 1924 года считается рудник Клаймакс (США, штат Колорадо) со средним содержанием до 0,4 %. Нередко извлечение молибденовых руд ведется попутно с добычей меди и вольфрама.

В России запасы молибдена составляют 360 тыс. тонн. Из 10 разведанных месторождений промышленно освоены только 7:

Сорское и Агаскырское (Хакассия);
Бугдаинское и Жирекенское (Восточное Забайкалье);
Орекитканское (Бурятия);
Лабаш (Карелия);
Тырныаузское (Северный Кавказ).

Добыча производится и открытым, и закрытым способом.

Тайна самурайских мечей

На протяжении нескольких столетий европейские оружейники и ученые бились над загадкой остроты и прочности древних японских мечей начала второго тысячелетия, безуспешно пытаясь изготовить такое же качественное холодное оружие. Только в конце XΙX века, обнаружив в японской стали примеси молибдена, удалось разрешить эту загадку.

Впервые промышленное применение молибдена в качестве легирующей добавки для улучшения качества стали (придания ей твердости и вязкости) освоила в 1891 году компания Schneider & Co из Франции.

Существенным стимулом для развития молибденовой металлургии послужила Первая мировая война. Показательно, что толщину лобовой брони англо-французских танков, запросто пробиваемую немецкими снарядами такого же калибра, удалось уменьшить с 75 мм до 25 мм, добавив в сталь броневых листов 1,5-2 % молибдена. При этом значительно повысилась прочность машины.

Применение молибдена

Более 80 % всего используемого в промышленности молибдена приходится на черную металлургию. Без него немыслимо производство жаростойкого чугуна, конструкционных и инструментальных сталей. Одна весовая часть элемента улучшает качество стали эквивалентно двум весовым частям вольфрама. Так как плотность молибдена в два раза меньше, его сплавы значительно превосходят по качеству вольфрамовые при эксплуатационных температурах ниже 1370 ˚С. Молибденовые стали лучше поддаются цементации.

Молибден востребован в радиоэлектронной, химической и лакокрасочной отраслях. В машиностроении используется как жаропрочный материал. В сельском хозяйстве слабые растворы соединений элемента значительно улучшают усвояемость растениями питательных веществ. Следует учитывать, что в больших дозах молибден оказывает токсическое воздействие на живые и растительные организмы, негативно влияет на окружающую среду.

Биологическое значение

В рационе питания человека и животных молибден - один из важнейших микроэлементов. В виде активной биологической формы - молибденовом коферменте - (Moco) он необходим для осуществления в живых тканях катаболических процессов.

Очень перспективными выглядят исследования в области антираковой активности молибдена. Высокий процент заболеваемости раком пищеварительного тракта среди населения местечка Лин Ксиан (провинция Хонан, КНР) удалось значительно снизить после внесения в почву минеральных удобрений с содержанием молибдена.

В редких случаях дефицита элемента в человеческом организме возможно развитие дезориентации в пространстве, пороков мозга, умственных отклонений и прочих тяжелых нервных заболеваний. Суточная доза молибдена для взрослого человека составляет от 100 до 300 мкг. При увеличении ее до 5-15 мг неизбежно токсическое отравление, до 50 мг - летальный исход. Наиболее богаты молибденом листовые овощи, зерновые, бобовые и ягодные (черная смородина, крыжовник) культуры, молочная продукция, яйца, печень и почки животных.

Экологические аспекты

Биологические характеристики молибдена предъявляют повышенные требования к утилизации отходов переработки рудного материала, строгому соблюдению технологического процесса на предприятиях для предотвращения негативного влияния на здоровье работающего персонала и природу.

Следует предусмотреть все меры, исключающие попадание продуктов переработки в грунтовые воды. Необходимо учитывать, что растения обладают свойством усваивать и накапливать молибден, поэтому его содержание в побегах и листьях может превышать допустимые концентрации. Эта зеленая масса может быть опасна для животных. Для предотвращения распространения ветрами использованной породы отвалы укрывают слоем земли.

Тенденции мирового рынка молибдена

С началом глобального мирового финансового кризиса общемировое потребление молибдена снизилось на 9 %. Исключение составил Китай, где наблюдается рост до 5 %. Реакцией на резкое снижение потребительского спроса в 2009 году стало снижение объемов производства. К прежнему уровню выпуска удалось приблизиться лишь через четыре года, а в 2014 году установить новый максимум в 245 тыс. тонн. Основным потребителем и производителем молибдена и его продуктов по-прежнему остается Китай.

Плотность молибдена и его удивительные свойства сделали его незаменимым для стали и сплавов в конструкциях, где требуется сочетание небольшого веса, высокой прочности и коррозийной стойкости материалов. Прогнозируемый рост числа атомных электростанций, других энергетических и промышленных объектов, разработка новых месторождений нефти и газа в суровых условиях Крайнего Севера и Заполярья неизбежно приведут к росту спроса на молибден и его производные.

Читайте также: