ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Молибден - сорок второй элемент Периодической таблицы. Обозначение - Mo от латинского «molybdaeum». Расположен в пятом периоде, VIB группе. Относится к металлам. Заряд ядра равен 42.

Главным природным соединением молибдена является молибденит, или молибденовый блеск, MoS 2 - минерал, очень похожий по внешнему виду на графит. Общее содержание молибдена в земной коре 0,001% (масс.).

В виде простого вещества молибден представляет собой серебристо-белый металл (рис. 1) плотностью 10,2 г/см 3 , плавящийся при 2620 o С. При комнатной температуре он не изменяется на воздухе, но при накаливании окисляется в белый триоксид MoO 3 . Соляная и разбавленная серная кислота при комнатной температуре не действуют на молибден; он растворяется в азотной или горячей концентрированной серной кислоте.

Рис. 1. Молибден. Внешний вид.

Атомная и молекулярная масса молибдена

Относительной молекулярная масса вещества (M r) - это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса элемента (A r) — во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше 1/12 массы атома углерода.

Поскольку в свободном состоянии молибден существует в виде одноатомных молекул Мо, значения его атомной и молекулярной масс совпадают. Они равны 95,96.

Изотопы молибдена

Известно, что в природе молибден может находиться в виде пяти шести стабильных изотопов 92 Мо, 94 Мо, 95 Мо, 96 Мо, 97 Мо и 98 Мо. Их массовые числа равны 92, 94, 95, 96, 97 и 98 соответственно. Ядро атома изотопа молибдена 92 Мо содержит сорок два протона и пятьдесят нейтронов, а остальные изотопы отличаются от него только числом нейтронов.

Существуют искусственные нестабильные изотопы молибдена с массовыми числами от 83-х до 115-ти, а также восемь изомерных состояния ядер, среди которых наиболее долгоживущим является изотоп 93 Мо с периодом полураспада равным 4 тысячи лет.

Ионы молибдена

На внешнем энергетическом уровне атома молибдена имеется шесть электронов, которые являются валентными:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 4 5s 2 .

В результате химического взаимодействия молибден отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион:

Мо o -2e → Мо 2+ ;

Мо o -3e → Мо 3+ ;

Мо o -4e → Мо 4+ ;

Мо o -5e → Мо 5+ ;

Мо o -6e → Мо 6+ .

Молекула и атом молибдена

В свободном состоянии молибден существует в виде одноатомных молекул Мо. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу молибдена:

Сплавы молибдена

Около 80% всего добываемого молибдена расходуется на производство специальных сортов стали. Он входит в состав многих нержавеющих сталей; кроме того, его введение способствует увеличению их жаропрочности.

Из сплава молибдена с танталом изготавливают лабораторную посуду, применяемую в химических лабораториях вместо платиновой.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Свойства молибдена очень полезны людям. Ведь молибден , добавленный в сплавы, увеличивает их сопротивляемость к скалыванию. Ножи и прочие предметы для резки, а так же сверла изготавливаются исключительно из сталей с примесью редкого металла. Интересно, что технология была забыта на века. До 19-го века ученые пытались разгадать секрет мечей самураев Японии, выкованных еще в Средневековье. На рубеже 20-го столетия физики и химики, наконец, открыли наличие в стали для орудий молибдена. Именно он делал мечи исключительно прочными и долговечными.

Молибден формула Мо.Элемент не встречается в чистом виде. Содержания молибдена в минералах равномерно рассеянно в земной коре, что делает добычу нецелесообразной. Иногда обнаруживают лишь скопления руды молебденит. Крупнейшее ее месторождение разрабатывают в американском штате Колорадо.

Для того, чтобы на орудиях не было сколов требуется 6-процентная добавка молибдена в сплав. Этот элемент известен и тем, что делает детали более стойкими к высоким температурам. Многие заводские печи и прочие емкости, генерирующие, к примеру, пар делают из молибденовых сплавов. Они применяются и в автомобильной промышленности для распределительных валов и клапанов.

Арматуры, трубы требуют молибденовых «вливаний» для улучшения антикоррозийных свойств. Составы с металлом – единственные, подходящие для производства самолетов. Пассажирские лайнеры современности внушительных размеров. Сталь без «добавки» не протягивается до таких параметров лишь при условии толстой стенки. Для авиатехники же требуются тонкие листы. Такие, возможно, получить только из сплавов с молибденом.

При температуре от 600-от до 900-от градусов Цельсия молибден металл активно окисляется и образуется оксид молибдена . Он впитывает кислород, когда над его поверхностью проносят неон и аргон. Так люди очищают эти благородные газы от лишней примеси.

Без молибдена были бы не те шубки и дубленки. Металл добавляют в дубильные смеси. Для них используют соли молибденовой кислоты. Не будь рецепта, не удалось бы получать столь мягкую и эластичную кожу.

Даже нефтяная промышленность зиждется на молибдене. Он необходим при крекинге органики. Так называют процесс расщепления нефти.

В сфере образования почитают минерал молибденит. Его, как и графит, используют для стержней карандашей. Минерал очень мягкий. Его структура чешуйчатая. При малейшем нажатии, чешуйки отделяются, оставаясь на бумаге в виде букв и прочих символов.

Обращаются к металлу со свинцовым блеском и люди искусства. Элемент добавляют в красящие составы, в частности, эмаль. С молибденом в составе, она проще, более тонким слоем распределяется по обрабатываемой поверхности, лучше сцепляется с ней.

Ювелиры научились заменять молибденом платину. Металл похож на благородный элемент внешне, не окисляется при рядовых температурах. Те, кто делают украшения, собираются взять на вооружение и открытие, сделанное физиками США.

Они, не остановились на внешнем сходстве простого элемента с драгоценным. Ученые изменили решетку молибдена, максимально приблизив его к платине. Для опытов понадобилось соединение никеля с героем статьи и азот. В присутствии этого газа, молекулярная решетка молибдена расширилась, плотность электронов в ней возросла. Именно такими параметрами отличается платина.

Американцы экспериментировали, в надежде создать новые электрокатализаторы, необходимые в сфере энергетики. Сейчас детали изготавливают из платины, что весьма накладно. Открытие позволит снизить расходы промышленников, а, следовательно, и потребителей. Ювелиры же смогут не просто заменять платину, а фактически, создавать ее искусственный аналог.

Слово «молибден» греческое. На древнем языке понятие означает «свинец». Его блеск схож с свечением металла №42. Вот и назвал шведский химик Шееле молибден молибденом. Ученый выделил его в виде оксида в 1778-ом году. Чистый же металл смог получить уже другой химик, соотечественник Шееле, — Гьельм. Случилось это в 1782-ом. Именно тогда оксид молибдена был восстановлен углеродом, что и привело к появлению металла со свинцовым блеском без всяких примесей.

Россия обладает 10-ю месторождениями элемента №42. Семь рудников разрабатываются в промышленных масштабах. Добывают металл и в соседнем Китае. Молибденом гордятся 7 провинций Поднебесной: — Шаньси, Ляонин, Хэбэй, Гирин, Дзянси, Шандун и Хэнань. Есть залежи в Канаде. США уступает по количеству месторождений но, как уже указывалось, занимает первое место по запасам молибдена, залегающего в Колорадо.

Молибден нужен не только промышленникам, но и организму. Металл – постоянная составляющая живых существ. Элемент №42 регулирует обменные процессы, удерживает в органах фтор, помогая тем самым зубам оставаться крепкими. Без молибдена клетки не способны расти, развиваться. Металл способствует синтезу аскорбиновой кислоты, обеспечивает нормальное дыхание тканей. Не будет дыхания, не будет жизни. Кстати, ее именно поэтому нет на Марсе, предполагают ученые. Они заявляют, что на красной планете не зародилась жизнь, поскольку не было молибдена.

Организму нужны 75-300 микрокилограмм в сутки. И меньшие и большие дозы вредны. Кладезь молибдена – листовые овощи, зерно, бобовые, семена подсолнуха и чеснок. Так что, последний, не только защищает от простуды и повышает иммунитет. Чеснок еще и помогает вырабатываться красным травяным тельцам, запускает дыхание клеток и не только.

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

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 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.

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. МоSi 2 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 MoS 2 и диселенид МоSе 2 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.