Molybdæn | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
← Niobium | Technetium → | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Udseende af et simpelt stof | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Molybdæn prøver | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atom egenskaber | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Navn, symbol, nummer | Molybdæn / Molybdæn (Mo), 42 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gruppe , punktum , blok |
6 (forældet 6), 5, d-element |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atommasse ( molær masse ) |
95,96(2) [1] a. e. m. ( g / mol ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronisk konfiguration | [Kr] 4d 5 5s 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomradius | 139 kl | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kemiske egenskaber | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
kovalent radius | 130 kl | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ion radius | (+6e) 62 (+4e) 70 kl | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronegativitet | 2,16 (Pauling-skala) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektrodepotentiale | -0,2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oxidationstilstande | +2, +3, +4, +5, +6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ioniseringsenergi (første elektron) |
684,8 (7,10) kJ / mol ( eV ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Termodynamiske egenskaber af et simpelt stof | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tæthed ( i.a. ) | 10,22 g/cm³ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Smeltetemperatur | 2623°C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kogetemperatur | 4885K _ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oud. fusionsvarme | 28 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oud. fordampningsvarme | ~590 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Molær varmekapacitet | 23,93 [2] J/(K mol) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Molært volumen | 9,4 cm³ / mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Krystalgitteret af et simpelt stof | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gitterstruktur | Kubisk krop centreret | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gitterparametre | 3.147Å _ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Debye temperatur | 450K _ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Andre egenskaber | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Varmeledningsevne | (300 K) 138 W/(m K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CAS nummer | 7439-98-7 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
længst levede isotoper | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
42 | Molybdæn |
Mo95,95 | |
4d 5 5s 1 |
Molybdæn ( kemisk symbol - Mo , fra lat. Molybdaenum ) er et kemisk grundstof af den 6. gruppe (ifølge den forældede klassifikation - en sideundergruppe af den sjette gruppe, VIB), den femte periode af det periodiske system af kemiske grundstoffer af D. I. Mendeleev , med atomnummer 42.
Det simple stof molybdæn er et blødt, duktilt , skinnende sølv - hvidt overgangsmetal .
Hovedanvendelsen findes i metallurgi .
Det blev opdaget i 1778 af den svenske kemiker Karl Scheele , som opnåede MoO 3 ved at kalcinere molybdinsyre . I metallisk tilstand blev det først opnået af P. Guelm i 1781 ved at reducere oxid med kul: han modtog molybdæn forurenet med kulstof og molybdæncarbid [3] . Rent molybdæn blev opnået af J. Berzelius i 1817 ved at reducere oxidet med hydrogen [4] .
Navnet kommer fra andet græsk. μόλυβδος , der betyder " bly ". Det er givet på grund af den eksterne lighed mellem molybdenit (MoS 2 ), mineralet , hvorfra molybdænoxid først blev isoleret , med en blyglans ( PbS ). Indtil det 18. århundrede blev molybdenit ikke skelnet fra grafit på grund af dens blyglans, disse mineraler blev samlet kaldt molybdæn.
Indholdet i jordskorpen er 3⋅10 −4 vægtprocent. Molybdæn forekommer ikke i fri form. I jordskorpen er molybdæn fordelt relativt jævnt. De ultramafiske og karbonatsten indeholder den mindste mængde molybdæn (0,4-0,5 g/t). Koncentrationen af molybdæn i bjergarter stiger, når SiO 2 stiger . Molybdæn findes også i hav- og flodvand, planteaske, kul og olie. Indholdet af molybdæn i havvand varierer fra 8,9 til 12,2 μg/l [5] for forskellige oceaner og vandområder. Fællestræk er, at vandet nær kysten og de øverste lag er mindre beriget med molybdæn end vandet i dybden og væk fra kysten. De højeste koncentrationer af molybdæn i bjergarter er forbundet med hjælpemineraler ( magnetit , ilmenit , sphen ), men det meste af det er indeholdt i feldspat og mindre i kvarts . Molybdæn i bjergarter er i følgende former: molybdat og sulfid i form af mikroskopiske og submikroskopiske segregationer, isomorfe og spredte (i klippedannende mineraler). Molybdæn har større affinitet til svovl end til oxygen, og tetravalent molybdænsulfid, molybdenit, dannes i malmlegemer. Til krystallisation af molybdenit er et reducerende miljø og øget surhedsgrad mest gunstige. Under overfladeforhold dannes overvejende oxygenforbindelser Mo 6+ . I primære malme forekommer molybdenit i forbindelse med wolframit og bismuthin , med kobbermineraler ( porfyr kobbermalme ), og også med galena , sphalerit og beg-uran (i lavtemperatur hydrotermiske aflejringer). Selvom molybdenit anses for at være et stabilt sulfid med hensyn til sure og alkaliske opløsningsmidler, oxiderer molybdenit under naturlige forhold, med langvarig udsættelse for vand og atmosfærisk oxygen, og molybdæn kan migrere intensivt med dannelse af sekundære mineraler. Dette kan forklare de øgede koncentrationer af molybdæn i sedimentære aflejringer - carbonholdige og kiselholdige-kulholdige skifer og kul.
Der kendes omkring 20 molybdænmineraler. De vigtigste af dem er: molybdenit MoS 2 (60 % Mo), powellite CaMoO 4 (48 % Mo), molybdit Fe(MoO 4 ) 3 nH 2 O (60 % Mo) og wulfenit PbMoO 4 .
Store forekomster af molybdæn er kendt i USA , Mexico , Chile , Canada , Australien , Norge og Rusland . [6] I Rusland produceres molybdæn på Sorsk ferromolybdænanlæg. Mere end 7% af verdens molybdænreserver er placeret i Armenien [7] , hvoraf 90% er koncentreret i Kajaran kobber-molybdæn forekomsten .
Et unormalt højt indhold af molybdæn observeres i stjerneformationer bestående af en rød kæmpe (eller supergigant ), indeni hvilken der er en neutronstjerne - Landau-Thorn-Zhitkova objekter [8] .
Land | Indskud (tusind tons) | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2014 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
USA | 2700 | 37,6 | 32.3 | 29,9 | 41,5 | 58,0 | 59,8 | 59,4 | 68,2 |
Kina | 3000 | 28.2 | 30.33 | 32,22 | 29,0 | 40,0 | 43,94 | 46,0 | 103,0 |
Chile | 1905 | 33,5 | 29,5 | 33,4 | 41,48 | 47,75 | 43,28 | 41,1 | 48,8 |
Peru | 850 | 8.35 | 8,32 | 9,63 | 9.6 | 17.32 | 17.21 | 17.25 | 17,0 |
Canada | 95 | 8,56 | 7,95 | 8,89 | 5.7 | 7,91 | 7,27 | 8,0 | 9.7 |
Rusland | 360 | 3,93 | 4,29 | 3,57 | 3.11 | 3,84 | 3,94 | 4.16 | 4.8 |
Mexico | 135 | 5,52 | 3,43 | 3,52 | 3.7 | 4,25 | 2,52 | 4.0 | 14.4 |
Armenien | 635 | 3.4 | 3.6 | 3.5 | 3.0 | 2,75 | 3.0 | 3.0 | 7.1 |
Iran | 120 | 2.6 | 2.4 | 2.4 | 1.5 | 2.0 | 2.0 | 2.5 | 4.0 |
Mongoliet | 294 | 1,42 | 1,59 | 1.6 | 1.7 | 1.19 | 1.2 | 1.5 | 2.0 |
Usbekistan | 203 | 0,58 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,57 | 0,6 | 0,5 | 0,5 |
Bulgarien | ti | 0,4 | 0,4 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,4 | 0,4 | ? |
Kasakhstan | 130 | 0,09 | 0,05 | 0,05 | 0,23 | 0,23 | 0,25 | 0,4 | — |
Kirgisistan | 100 | 0,25 | 0,25 | 0,25 | 0,25 | 0,25 | 0,25 | 0,25 | ? |
Andet | 1002 | — | — | — | — | — | — | — | — |
i alt | 11539 | 134,4 | 124,91 | 129,63 | 141,47 | 186,26 | 185,66 | 188,71 |
1. Kontakt-metasomatisk (skarn).
2. Hydrotermisk.
A. Høj temperatur (greisen). B. Middel temperatur. en. kvarts-molybdenit. b. kvarts-sfalerit-galena-molybdenit. i. kvarts-kalkopirit-molybdenit (porfyr kobbermalm). begblende-molybdenit.Den komplette elektroniske konfiguration af molybdænatomet er: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 5 5s 1
Molybdæn er et blødt, duktilt , skinnende overgangsmetal med et kubisk kropscentreret gitter af α-Fe-typen ( a = 3,14 Å; z = 2; rumgruppe Im3m ), paramagnetisk , Mohs-skalaen bestemmer dens hårdhed som 4,5 point [ 9] . Mekaniske egenskaber, som med de fleste metaller, bestemmes af metallets renhed og den tidligere mekaniske og varmebehandling (jo renere metal, jo blødere er det). Den har en ekstrem lav termisk udvidelseskoefficient . Molybdæn er et ildfast metal med et smeltepunkt på 2620 °C og et kogepunkt på 4639 °C.
Naturligt molybdæn består af syv isotoper: 92 Mo (15,86% efter masse), 94 Mo (9,12%), 95 Mo (15,70%), 96 Mo (16,50%), 97 Mo (9,45%), 98 Mo (23,75 %) %) og 100 Mo (9,62%). Seks af dem er stabile, 100 Mo er svagt radioaktivt (halveringstid er 8,5⋅10 18 år, hvilket er en milliard gange universets alder). Af de kunstige isotoper er den mest stabile 93 Mo, med en halveringstid på 4 tusind år, halveringstiden for de resterende isotoper overstiger ikke 3 dage.
Molybdæn er stabilt i luft ved stuetemperatur. Begynder at oxidere ved 400 °C. Over 600 °C oxideres det hurtigt til MoO 3 - trioxid . Dette oxid opnås også ved oxidation af molybdændisulfid MoS 2 og termolyse af ammoniummolybdat (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 4H 2 O.
Mo danner molybdæn (IV) oxid MoO 2 og en række oxider mellem MoO 3 og MoO 2 . Brun molybdændioxid dannes ved vekselvirkning af vanddamp med fint dispergeret molybdæn ved en rød varmetemperatur eller reduktion af molybdæn (VI) oxid med brint ved 450 ° C. Over 1000°C disproportioneres det til Mo og MoO3.
Molybdæn er meget opløseligt i varme koncentrerede opløsninger af salpeter- eller svovlsyre såvel som i aqua regia. Stabile i alkaliske opløsninger, men i nærværelse af et oxidationsmiddel opløses de i alkaliske smelter:
Mo + 3KNO3 + 2KOH = K2MoO4 + 3KNO2 + H2O
Med halogener danner Mo en række forbindelser i forskellige oxidationstilstande. Molybdæn eller MoO 3 -pulver reagerer med F 2 for at opnå molybdænhexafluorid MoF 6 , en farveløs lavtkogende væske. Mo (+4 og +5) danner faste halogenider MoHal4 og MoHal5 ( Hal = F , Cl , Br ). Med iod kendes kun molybdændiiodid MoI 2 . Molybdæn danner oxyhalogenider: MoOF 4 , MoOCl 4 , MoO 2 F 2 , MoO 2 Cl 2 , MoO 2 Br 2 , MoOBr 3 og andre.
I lave oxidationstilstande indeholder molybdæn metal-metalbindinger, det vil sige, det er en klynge, de mest berømte er oktaedriske molybdænklynger, så molybdæn(II)chlorid er beskrevet af strukturen [Mo6Cl8]Cl4, eksterne ligander er svagere end interne dem, for eksempel, når molybdændichlorid udsættes for en alkoholopløsning, udfælder sølvnitrat kun 1/3 af kloratomerne. Metal-metal-bindinger er også kendt i carboxylater, for eksempel molybdænacetat , Mo2(CH3COO)4 er den indledende forberedelse til syntesen af binukleære molybdænforbindelser.
Når molybdæn opvarmes med svovl, dannes molybdændisulfid MoS 2 , med selen dannes molybdændiselenid af sammensætningen MoSe 2 . Molybdæncarbider Mo 2 C og MoC er kendte - krystallinske højtsmeltende stoffer og molybdænsilicid MoSi 2 . Under påvirkning af ammoniak ved 800 °C på molybdæn dannes varmebestandige og meget hårde molybdænnitrider MoN og Mo2N. Danner oktaedrisk og diamagnetisk molybdæn hexacarbonyl Mo(CO)6. De opnås ved reduktion af halogenider i nærvær af CO. 3MoCl5 + 5Fe + 18CO = 3Mo(CO)6 + 5FeCl3
En særlig gruppe af molybdænforbindelser er molybdænblus . Under påvirkning af reduktionsmidler - svovldioxid , zinkstøv , aluminium eller andre på let sure ( pH \u003d 4) suspensioner af molybdænoxid dannes lyseblå stoffer med variabel sammensætning: Mo 2 O 5 H 2 O, Mo 4 O 11 H 2 O og Mo 8 O 23 8H 2 O.
Mo danner molybdater, salte af svage molybdinsyrer ikke isoleret i fri tilstand, xH 2 O uMoO 3 (ammoniumparamolybdat 3 (NH 4 ) 2 O 7MoO 3 zH 2 O; CaMoO 4 , Fe 2 (MoO 4 ) 3 - forekommer i natur). Molybdater af metaller i gruppe I og III indeholder tetraedriske grupper [MoO 4 ].
Ved forsuring af vandige opløsninger af normale molybdater dannes MoO 3 OH - ioner , derefter polymolybdationer: hepta-, (para-) Mo 7 O 26 6- , tetra- (meta-) Mo 4 O 13 2- , octa- Mo 8 O 26 4− m.fl. Vandfrie polymolybdater syntetiseres ved sintring af MoO 3 med metaloxider .
Der er dobbeltmolybdater, som inkluderer to kationer på én gang, for eksempel M + 1M +3 ( MoO4 ) 2 , M + 15M + 3 ( MoO4 ) 4 . Oxidforbindelser indeholdende molybdæn i lavere oxidationstilstande er molybdænbronzer, for eksempel rød K 0,26 MoO 3 og blå K 0,28 MoO 3 . Disse forbindelser har metallisk ledningsevne og halvledende egenskaber.
Den industrielle produktion af molybdæn begynder med berigelse af malme ved flotationsmetoden . Det resulterende koncentrat brændes indtil dannelsen af oxid MoO 3 :
som renses yderligere. Dernæst reduceres MoO 3 med brint:
De resulterende emner behandles ved tryk ( smedning , rulning , broching ).
Molybdæn bruges til legering af stål som en del af varmebestandige og korrosionsbestandige legeringer . Molybdæntråd (tape) bruges til fremstilling af højtemperaturovne, elektriske strømindgange i glødelamper. Molybdænforbindelser - sulfid, oxider, molybdater - er katalysatorer for kemiske reaktioner, farvestofpigmenter, glasurkomponenter. Molybdænhexafluorid bruges til afsætning af metallisk Mo på forskellige materialer, MoS 2 bruges som et fast højtemperatursmøremiddel. Mo er en del af mikrogødning. Radioaktive isotoper 93 Mo ( T 1/2 = 6,95 h) og 99 Mo ( T 1/2 = 66 h) er isotopsporere .
Molybdæn er et af de få legeringselementer, der samtidigt kan øge stålets styrke , sejhedsegenskaber og korrosionsbestandighed. Normalt, under legering, sammen med en stigning i hårdhed, øges skørheden af metallet også. Der er tilfælde af brug af molybdæn til fremstilling af kantede våben i Japan i det 11. - 13. århundrede [10] .
Molybdæn-99 bruges til at producere technetium-99 , som bruges i medicin til diagnosticering af kræft og nogle andre sygdomme. Den samlede verdensproduktion af molybdæn-99 er omkring 12.000 curies om ugen (baseret på aktivitet på den sjette dag), prisen på molybdæn-99 er $46 millioner per 1 gram ($470 per 1 Ci) [11] .
I 2005 udgjorde verdens forsyninger af molybdæn (i form af rent molybdæn) ifølge Sojitz Alloy Division 172,2 tusinde tons (i 2003 - 144,2 tusinde tons). Ren enkelt-krystal molybdæn bruges til at producere spejle til højeffekt gas-dynamiske lasere. Molybdæntellurid er et meget godt termoelektrisk materiale til fremstilling af termoelektriske generatorer (termo-EMF 780 μV/K). Molybdæntrioxid (molybdænanhydrid) er meget udbredt som en positiv elektrode i lithiumstrømkilder.
Molybdæn bruges i højtemperatur-vakuummodstandsovne som varmeelementer og termisk isolering. Molybdændisilicid bruges som varmelegeme i ovne med oxiderende atmosfære, der arbejder op til 1800 °C.
Molybdæn bruges til at lave krogeholdere til glødelamper , herunder glødelamper til generelle formål [12] .
Molybdæntråd med en diameter på 0,05-0,2 mm anvendes i tråd-EDM-maskiner til skæring af metaller med meget høj præcision (op til 0,01 mm), herunder tykke emner (op til 500 mm). I modsætning til kobber- og messingtråd, som bruges én gang i sådanne maskiner, kan molybdæn genanvendes (~ 300-500 meter er nok til 30-80 timers kontinuerlig drift), hvilket reducerer behandlingens nøjagtighed noget, men øger dets hastighed og reducerer dets koste.
Den fysiologiske betydning af molybdæn for organismen af dyr og mennesker blev først vist[ af hvem? ] i 1953, med opdagelsen af dette elements indflydelse på aktiviteten af xanthinoxidase- enzymet . Molybdæn fremmer (gør mere effektivt) arbejdet med antioxidanter, herunder C- vitamin . En vigtig komponent i vævsrespirationssystemet. Forbedrer syntesen af aminosyrer, forbedrer akkumuleringen af nitrogen. Molybdæn er en del af en række enzymer (aldehydoxidase, sulfitoxidase, xanthinoxidase osv.), der udfører vigtige fysiologiske funktioner, især reguleringen af urinsyremetabolismen . Molybdænenzymer katalyserer hydroxyleringen af forskellige substrater. Aldehydroxidase oxiderer og neutraliserer forskellige pyrimidiner , puriner , pteridiner . Xanthinoxidase katalyserer omdannelsen af hypoxanthiner til xanthiner og xanthiner til urinsyre. Sulfitoxidase katalyserer omdannelsen af sulfit til sulfat.
Manglen på molybdæn i kroppen er ledsaget af et fald i indholdet af xanthinoxidase i vævene. Med mangel på molybdæn lider anabolske processer, en svækkelse af immunsystemet observeres. Ammoniumthiomolybdat (opløseligt salt af molybdæn) er en kobberantagonist og forstyrrer dets udnyttelse i kroppen.
Molybdæn er en del af det aktive center for nitrogenase , et enzym til binding af atmosfærisk nitrogen (almindeligt i bakterier og arkæer ).
Mikromængder af molybdæn er nødvendige for den normale udvikling af organismer, ammoniummolybdat bruges til fremstilling af mikrogødning, især til bær- og bælgplanteafgrøder. [13]
Påvirker reproduktionen (i planter).
For 2016 er prisen på molybdæn omkring 11.750 USD pr. ton [14] .
Støv af molybdæn og dets forbindelser irriterer luftvejene med langvarig indånding - en uhelbredelig og irreversibel sygdom ( pneumokoniose ). Polyartralgi, artrose, hypotension kan også udvikle sig, koncentrationen af hæmoglobin i blodet, antallet af erytrocytter og leukocytter kan falde [15] .
![]() |
| |||
---|---|---|---|---|
|
Periodisk system af kemiske elementer af D. I. Mendeleev | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Elektrokemisk aktivitet serie af metaller | |
---|---|
Eu , Sm , Li , Cs , Rb , K , Ra , Ba , Sr , Ca , Na , Ac , La , Ce , Pr , Nd , Pm , Gd , Tb , Mg , Y , Dy , Am , Ho , Er , Tm , Lu , Sc , Pu , |