Не многие знают, что молибден - это химический элемент шестой группы таблицы Менделеева, относящийся к переходным металлам. В классификационной структуре он находится по соседству с хромом и вольфрамом. Его отличает насыщенный серый цвет и специфический металлический блеск. Широкое применение этот тугоплавкий элемент нашел в металлургической промышленности.

Краткая история открытия

Не так много сведений сохранилось до наших дней об открытии молибдена. Это связано с тем, что элемент не является слишком распространенным. Однако первые упоминания о нем были сделаны в 1778 году, когда аналитическая химия еще не успела вступить в эпоху зрелости. Сначала вещество было выделено в виде оксида.

Несмотря на открытие химического элемента в 1778 году, используемое в настоящее время название появилось гораздо раньше. Оно часто упоминалось для минералов, имеющих еще в Средние века.

Присутствие в окружающей среде

Хотя молибден - это не очень распространенный элемент, в земной коре он распределен сравнительно равномерно. В свободном виде он не встречается. Наименьшее количество данного металла включают карбонатные и ультраосновные породы. Определенная доля вещества содержится в речной и морской воде. В верхних слоях находится гораздо меньше металла, нежели на глубине.

Существует две формы залегания:

• сульфидная;
• молибдатная.

Они проявляются в виде микроскопических выделений. Кристаллизация молибденита происходит при повышенной кислотности и наличии восстановительной среды. На поверхности обычно образуются кислородные соединения. Что касается первичных руд, то в них молибденит может находиться совместно с минералами меди, висмутина и вольфрамита. В больших объемах металл встречается в осадочных отложениях.

Крупные месторождения в России

В Российской Федерации использование молибдена осуществляется во многих сферах деятельности. Страна имеет одну из самых крупных на всем земном шаре минерально-сырьевую базу по добыче данного металла. Основная доля предприятий сосредоточена в южной части Сибири.

По объемам запасов Россия уступает лишь трем государствам - США, Китаю и Чили. Основная часть минерально-сырьевой базы представлена штокверковыми месторождениями, содержащими более 87% разведанных ресурсов. Однако российские залежи характеризуются не очень высоким качеством руд.

В таблице отражены наиболее крупные месторождения.

Практическое применение

В чистом виде использование молибдена осуществляется при производстве проволок или лент, предназначенных для выдерживания высоких температур. Такие изделия могут выступать в качестве нагревательных элементов для электрических печей, электронных ламп или

Представленный металл значительно улучшает характеристики сталей. После введения его в состав повышаются их прочностные качества и стойкость к коррозии, что необходимо при изготовлении важных деталей. Часто с добавкой молибдена производятся отличающиеся также кислотоупорностью.

Соединения с этим металлом активно применяются при изготовлении передней обшивки самолетов и ракет. На основе сплавов производятся сотовые панели летательных аппаратов и Устойчивость к высоким температурам позволяет использовать изделия с введением молибдена для обработки сталей. Многие соединения выступают в качестве катализаторов химических реакций.

Физические и химические свойства

Молибден - это металл светло-серого цвета, обладающий кубической решеткой с объемным центрированием. Его механические свойства определяются чистотой самого материала, а также предварительной и термической обработкой. Более подробно физические свойства рассматриваются в таблице, приведенной ниже.

В обычных условиях компонент периодической таблицы устойчив ко многим веществам. Процесс окисления начинает протекать при температуре свыше 400 градусов. Щелочные растворы на молибден оказывают медленное воздействие. Устойчивость к влаге без осуществления аэрации достаточно высока.

Соединения с другими металлами

Качество получаемых сплавов молибдена во многом зависит от пропорции, а также способности используемых примесей и базового компонента взаимодействовать с веществом. Немаловажную роль играет технология легирования. Однако отдельные типы соединений вызывают у экспертов сомнения в плане пригодности для дальнейшей эксплуатации.

Не очень хорошо сочетается молибден с вольфрамом. При его введении существенно повышается жаропрочность материала, но в то же время ухудшается стойкость к деформациям. Подобные проблемы возникают и в комбинациях с другими металлами, поэтому такие типы легирования перестали осуществляться.

Несмотря на существующие сложности, все же удалось найти некоторые соединения, способные повысить термический порог применения молибдена. При этом пластичность, стойкость к деформациям и другие характеристики находятся на том же уровне.

Марки в промышленности

Производственный процесс предполагает использование материала не только в чистом виде, но и с добавлением примесей. Ниже представлены марки молибдена, которые распространены в промышленности.

Процесс получения

Для производства молибдена подготавливается руда, включающая до 50 процентов основного вещества, значительное количество серы, небольшую концентрацию кремния и других компонентов. Она подвергается обжигу при температурном режиме от 570 до 600 градусов в специальных печах. После термического воздействия образуется концентрат, содержащий в себе оксид молибдена с примесями.

Получить массу без посторонних веществ можно двумя способами:

1. Методом последовательных воздействий химического характера. При использовании аммиачной воды получившийся огарок переходит в жидкое состояние. Из образовавшегося раствора удаляются посторонние примеси. После обработки их количество не должно превышать 0,05 процентов.
2. Путем возгонки, представляющей собой процесс преобразования твердого соединения в газообразное состояние. При таком варианте жидкая фаза минуется.

Очищенный от примесей оксид молибдена подвергается обработке в трубчатых печах посредством водорода. В итоге получается порошок, который путем плавки и внедрения особых веществ преобразуется непосредственно в металл. Форма заготовок будет зависеть от применяемой технологии производства.

Изготавливаемые изделия из молибдена

Наиболее распространенным видом продукции являются прутки. Они могут не только использоваться самостоятельно, но и служить основой для производства проволоки. В качестве исходного сырья для изготовления изделий выступают молибденовые штабики, имеющие квадратное сечение не более 40 мм.

В процессе получения прутков осуществляется ротационная ковка, проходящая в несколько этапов. На каждой стадии изготавливаются прутки с определенным сечением. Условия ковки изменяются с учетом диаметра поступающей заготовки. К недостаткам технологии можно отнести трудоемкость производственного процесса.

Для изготовления специальной проволоки также используется молибден. Производители формируют ее из подготовленных должным образом прутков, диаметр которых не превышает 3 мм. При таком сечении изделия легко наматываются на катушку для дальнейшего производства проволоки.

В процессе изготовления применяется метод протяжки, включающий четыре основных этапа. Проволока в итоге получает конечный диаметр, который был установлен заранее. Температурный режим в ходе производственного процесса может колебаться от 300 до 700 градусов.

После волочения производится очистка проволоки путем отжига в водородной среде. В этом случае температура достигает 1300-1400 градусов. Иногда очистка осуществляется электролитическим травлением с использованием азота.

Из молибдена могут изготавливаться цельные листы и ленты. Их удается получить за счет ковки и прокатки. При производстве применяются пневматические молоты и двухвалковые станы. Толщина получаемой ленты после горячей прокатки зависит от сечения исходной пластины.

После изготовления молибденовые полосы проходят химическую очистку. Они помещаются в специальную среду из активных веществ. Далее осуществляется холодная прокатка при обычной температуре. На завершающем этапе ленты снова подвергаются очистке и при необходимости полируются.

Существуют производственные стандарты для изделий металлических из молибдена. ГОСТ 18905-73 устанавливает требования к изготовлению проволоки. В нем отражены допустимые отклонения массы и диаметра.

Производители молибдена в России

На территории Российской Федерации преимущественно разрабатываются скарновые, штокверковые и жильные месторождения. По качеству добываемая руда не сильно уступает зарубежному сырью, но она все же имеет определенные особенности, связанные со структурой.

В России самыми крупными производителями молибдена являются две компании:

• ООО «Сорский ГОК».
• ОАО «Жирекенский ГОК».

Перечисленные предприятия обеспечивают до 95 процентов отечественного производства металла.

В заключение о роли элемента для человеческого организма

Молибден выступает в качестве важного вещества, необходимого для нормальной жизнедеятельности людей. Он содержится во многих органах и костной ткани. Суточная потребность в химическом элементе составляет в среднем 70-300 мкг. При его дефиците эти показатели увеличиваются.

Молибден принимает участие в обмене веществ, а также в процессе очищения организма от альдегидов, кислот и других соединений. Он способствует утилизации железа, позволяя быстро устранить последствия при различных видах отравлений. Микроэлемент эффективно очищает организм от ядовитых веществ.

Проведенные исследования показали, что молибден облегчает боли при артрите и других заболеваниях, оказывает положительное влияние при наличии астмы, уменьшает риск появления раковых опухолей в кишечнике и желудке. Больше всего вещества содержится в листовых овощах, гречке, ячмене, печенке, яйцах, молоке, крыжовнике и черной смородине.

Молибден (Мо) — относится к категории тугоплавких редких металлов, атомный номер — 42 , атомная масса — 95,95, плотность — 9,3г/см3,температура плавления — 2622ОС, коэффициент линейного расширения — 5,49.10-6, удельная электропроводность — 22,7м/ом.мм2,удельное электрическое сопротивление — 0,0478ом/мм2.м (15ОС); 0,62 (2000ОС), модуль упругости — 35кг/мм2, предел прочности при растяжении — 140 — 160кг/мм2, относительное удлинение — 10-18% (до 100ОС); 0%(1000ОС); для монокристалла — 30%, предел текучести — 41-61кг/мм2, твёрдость по Бринелю — 160-180кг/мм2(неотожжённый); 240 — 250кг/мм2(прокатанный).

Молибден был открыт в 1778году шведским химиком К.Шееле, при работе с минералом молибденитом, который получил своё название от греческого слова «молибдос», что значит свинец, из-за малой твёрдости молибденита и свинцово-серый цвет. Шееле выделил молибденовую кислоту, а в 1781году в высокотемпературной печи был выплавлен металлический молибден.

Молибден мало распространён в природе — 3.10-4%, для него характерна высокая рассеянность. В природе, молибден входит в состав, главным образом, медно-молибденовых руд. Содержание молибдена в рудах обычно составляет сотые, даже тысячные и очень редко десятые доли процента. Ценным природным спутником молибдена в медно- молибденовых рудах является рений, который извлекают на стадии обогащения в молибденовый концентрат. Известно 20 молибденовых минералов, но 98% молибдена добывается из молибденита. Важнейшие месторождения молибдена содержат этот металл в виде минерала молибденита или молибденового блеска (MoSO2), реже молибден встречается в форме вульфенита (PbMoH4) и повелита (CaMoO4).

Химически чистый молибден представляет собой серовато-белый, тугоплавкий металл . Молибден хорошо поддаётся механической обработке, молибден хороший проводник электричества.

Компактный металлический молибден устойчив на воздухе до температуры около 400ОС, при большей температуре молибден интенсивно окисляется. С азотом воздуха молибден реагирует только при температуре1500ОС, с углеродом, СО — реагирует начиная от 800ОС. Галоиды реагируют с молибденом: фтор — на холоду, хлор — при тёмнокрасном калении, бром — при светлокрасном, йод — не реагирует. Сера, до 440ОС, не действует на металлический молибден.

Действие кислот: HNO3 концентрированная — медленно разъедает, HNO3 разбавленная — быстро растворяет, H2SO4 концентрированная холодная — слабо действует, H2SO4 горячая (200-250ОС) — быстро растворяет. HCl концентрированная кипящая — энергично растворяет, HCl разбавленная растворяет интенсивнее крепкой, в HF(крепкая, холодная и горячая) — молибден устойчив. Хороший растворитель молибдена: 5 объёмов HNO3+3 объёма H2SO4+2 объёма H2O.

Действие щелочей: в холодных растворах молибден устойчив, в горячих-несколько разъедается. Расплавленные щёлочи в присутствии окислителей (PbO2,KNO3 и других) интенсивно окисляют металлический молибден.

ПОЛУЧЕНИЕ.

Молибденовые руды подвергаются обогащению флотацией и гравитационными методами, полученный концентрат содержит до 85% MoS. Вредные примеси в концентрате и допустимые пределы их содержания: не более 0,5% As,Sb,Bi и Ba, не более 0,2% Co и Cu, не более 0,5% P и Sn. Концентрат обжигается до окисла MO2, многократно выщелачивается аммиаком. Выщелачивание проводят в железных герметичных аппаратах барабанного типа или в специальных чанах оборудованных мешалками. Раствор освобождается от примесей добавкой многосернистого аммония, фильтруется, упаривается. Во время охлаждения из раствора выпадают кристаллы молибдата аммония, очищаемые перекристаллизацией и обрабатываемые соляной кислотой для дальнейшей очистки и перевода молибдена в молибденовую кислоту, после прокалки которой получается чистый молибденовый ангидрид (MoO3).

Металлический молибден в форме порошка получается восстановлением ангидрида в токе водорода, затем порошок прессуется, спекается и отковывается в штабики.

Вообще, металлургическую переработку молибденовых концентратов можно проводить с получением ферромолибдена для чёрной металлургии или для получения химических соединений различного состава и чистоты — молибдена MoO3, парамолибдата аммония, молибдатов натрия, кальция используемых в производстве компактного молибдена, легированных сталей и чугунов или в химической промышленности.

Непременной составной частью всех общепринятых схем переработки молибденовых концентратов является их окислительный обжиг, для перевода молибдена из сульфидной формы в оксидную — триоксид молибдена MoO3. Дальнейшая обработка огарка зависит от назначения и вида конечного продукта металлургической технологии. Для легирования сталей и чугунов обычно используется ферромолибден, CaMoO4 и триоксид молибдена MoO3. Основным способом переработки огарка на ферромолибден является металлотермическая плавка с использованием кремния и алюминия в качестве восстановителей.

Технология получения компактного ковкого молибдена из обожжённых концентратов включает в себя следующие основные технологические операции: получение чистого триоксида молибдена, получение молибденового порошка восстановлением MoO3, перевод молибдена в компактное состояние плавкой или методами порошковой металлургии.

Возможно прямое разложение молибденовых концентратов без предварительного обжига, например азотной кислотой, автоклавным выщелачиванием в щелочном растворе или другими методами.

Физические методы очистки молибдена основаны на летучести окиси молибдена MoO3. Технический продукт молибденового концентрата расплавляют и из него, подаваемым в печь воздухом, отгоняют пары окисиMoO3, которые,затем, конденсируются в специальном холодильнике. Получаемая таким образом окись молибдена имеет чистоту до 99,9%. Основной способ получения металлического молибдена, также, как и вольфрама, основан на восстановлении водородом окиси молибдена MoO3. Этот метод не вносит дополнительно загрязнений, обеспечивая получение чистого металла. Водородом, иногда, восстанавливают даже молибденовые концентраты, но металл получается загрязнённым различными примесями.

Окислы молибдена, также, как и окислы вольфрама можно восстанавливать углеродом и углеродосодержащими газами, но образующийся при этом способе металл содержит до 5% карбидов и разных примесей.

Полученный порошок металлического молибдена превращают в компактный металл способами аналогичными тем, которые применяются для получения компактного вольфрама. Процесс проводят в такой же аппаратуре, но с другими температурными режимами. Первое спекание проводят при температуре 1200ОС в атмосфере водорода. Высокотемпературное спекание молибденовых штабиков осуществляется в тех же аппаратах что и сварка вольфрамовых штабиков при температуре 2200-2400ОС.

Механическая обработка молибденовых щтабиков состоящая из ковки и волочения, или прокатки на лист, производится на том же оборудовании что и для вольфрама, при температурах ковки и волочения 1200ОС, т.е. ниже чем у вольфрама. Для получения крупных слитков и заготовок молибден плавят в вакуумных дуговых электропечах. Электрическая дуга возбуждается между электродом из спечённого молибденового порошка и жидким металлом, находящимся в охлаждаемом водой медном кристаллизаторе.

ПРИМЕНЕНИЕ.

Примерно 90-95% добываемого молибдена используется в металлургии, в качестве легирующей добавки в стали и специальные сплавы. Добавки повышают закаливаемость стали, придают ей однородную мелкозернистую структуру, увеличивают её пластичность, прочность, износостойкость и вязкость. Легированные молибденом стали разделяют на легированные, или конструкционные стали общего назначения (на 1 тонну стали расходуется до 10 килограмм молибдена) и легированные стали специального назначения-нержавеющие, жаропрочные(расход на одну тонну стали до 70 килограмм молибдена), быстрорежущие (расход молибдена до 80 килограмм на 1 тонну). Легированные молибденом конструкционные стали используются в автомобильной, тракторной, авиационной промышленности, в котло- и турбостроении. Закалённые стали высокой прочности и пластичности применяются для изготовления брони и орудийных стволов. Около половины молибдена в мире идёт на производство сплавов и четверть — на стали. Молибден применяется в приготовлении сверхтвёрдых сплавов — стеллитов. Чистый металлический молибден используется в радиотехнике и электротехнике, в радиоаппаратуре, в рентгеновских трубках, в ракетостроении, при изготовлении деталей атомных реакторов.

Приблизительно двадцатая часть металлического молибдена используется в химической, нефтеперерабатывающей, керамической, стекольной текстильной промышленности, в медицине. Триоксид молибдена применяется для очистки нефтепродуктов от вредных примесей, добавка молибдена к стеклу придают ему тугоплавкость.

В чистом виде молибден применяют в виде ленты или проволоки для изготовления нагревательных элементов, работающих в атмосфере водорода при температуре до 1600ОС. Молибденовый тонкий лист и проволоку широко используют в радиоэлектронной промышленности и рентгенотехнике, для изготовления деталей электронных ламп, рентгеновских трубок и других электронных приборов. Крупные слитки молибдена используют для изготовления лопаток турбин и ответственных деталей ракетных двигателей и корпусов ракет.

Молибден отличающийся высокой прочностью и малым захватом тепловых нейтронов может служить конструкционным материалом в энергетических ядерных реакторах. В стекольной промышленности молибден применяется в качестве электродов (нагревателей), мешалок и других деталей печей для варки стекла.

В сравнительно небольших количествах, в разных отраслях, находит применение ряд химических соединений молибдена. Дисульфид MoS2 и диселенид MoSe2 используются в качестве смазки трущихся деталей, работающих в диапазоне температур от -45 до+400ОС.

Химические соединения молибдена используются,также, в качестве пигментов в лакокрасочной и лёгкой промышленности для изготовления красок и лаков для окраски тканей и мехов.

Сплавы молибдена с кобальтом и хромом используют в хирургии для замены повреждённых суставов. Молибден входит в состав растительных и животных организмов, являясь необходимым элементом их жизни и развития.

Подтверждённые мировые запасы молибдена на начало 2014 года составляют 11 миллионов тонн, всего в недрах земной коры содержится до 39 миллионов тонн молибдена. Всего в мире, на сегодняшний день, добывается порядка 270 тысяч тонн молибдена в год. В РФ запасы молибдена оцениваются в 0,25 миллионов тонн, а добывается — 4,8 тысяч тонн в год. Российские месторождения молибдена характеризуются существенно более низким качеством руд, чем в зарубежных странах — среднее содержание молибдена в них составляет 0,058%.

Благодаря свойствам применение молибдена в промышленности широко распространено в России и мире. Металлургия, авиационная промышленность, машиностроение, сельское хозяйство - это не весь список, где применяют этот стратегический металл. Он настолько восстребован, что цена молибдена неуклонно растет год от года.

Характеристика материала

Физические свойства . Молибден - редкоземельный металл серого цвета, внешне похож на свинец . Температура плавления 2619 ?С.
Отличается повышенной пластичностью. Модуль Юнга 336 ГПа, что в 1,5 раза больше, чем у стали. Плотность составляет 10,2 г\см3. Самым жаростойким металлом считается вольфрам. Но касаемо удельной жаропрочности при температурах до 1400 ?С, молибден не имеет конкурентов. Молибден имеет низкое значение коэффициента линейного расширения. При изменении температуры на 1000 ?С, его размер увеличится всего на 0,0049 мм.

Теплопроводность составляет 300 Вт\м К. Электросопротивление 5,6 мкОМ см. После предварительной механической и термической обработок прочность металла может составлять 20-23 кг\мм2. Обладает парамагнитными свойствами.

Среди недостатков отметим низкую пластичность при температурах ниже -30 ?С.

Химические свойства . Молибден полностью устойчив к воздействию окружающей среды в обычных атмосферных условиях. Процесс окисления начинается при 420 ?С, образуя соединение низкой твердости оксид молибдена.

Молибден инертен к водороду при температуре до 2620 ?С. Нейтрален к таким элементам как углерод, фтор, кремний, азот, сера. Молибден не вступает в химические реакции с основными видами кислот: соляная, серная, азотная, фтористая.

Технологические свойства . В условиях комнатной температуры молибденовый круг радиусом 5 мм может быть завязан в узел без использования специального оборудования или быть раскатанным до толщины 0,1 мм. Такая податливость металла способствует получению разных видов профильного проката.

Молибден хорошо обрабатывается методом резания при условии применения смазочно-охлаждающей жидкости на основе серы.

Молибден не выделяется качеством сварных швов. Относится к 3 группе свариваемости. Процесс сварки осуществляется дуговым методом. Для придания сварным соединениям большей пластичности зона контакта должна находиться в среде защитных газов. Предпочтение здесь отдается гелию или аргону.

Биологические свойства . Молибден содержится в организме человека в пределах 8-10 мг. Прежде всего, он влияет на протекание анаболических процессов. Усиливает воздействие витамина С, тем самым способствует усилению иммунной системы. Молибден является регулятором меди, предотвращает ее накапливание в крови.

Молибденовые сплавы имеют характерную особенность химического состава - низкий процент содержания легирующих элементов. Только двухкомпонентные твердые растворы имеют значительный процент вольфрама в своем составе (до 50%).

Основными отечественными марками молибденового сплава являются:

• Молибденовый сплав ЦМ-2А . Легирующими добавками служат титан (0,07-03%) и цирконий (0,07-0,15%). Помимо данных элементов может включать карбидные фазы (до 0,004%). Предел прочности составляет 30 кг\мм2. Значительно падает после прохождения температурного порога в 1200 С. Основные преимущества сплава - технологичность и пластичность, которые дают возможность получения из него производственных полуфабрикатов.
• Молибденовый сплав ВМ-1 значительно не отличается от вышеописанного сплава. Имеет аналогичные показатели как химических, так и механических свойств.
• Молибденовый ВМ-2 имеет в своем составе больший процент циркония, делая его более жаростойким. Это позволяет ему выдерживать температуры в 1300-1400 С окружающей среды. Обладает пределом прочности 48 кг\мм2, в 1,6 раза выше чем у ЦМ-2А.
• Дополнительное легирование молибденового сплава ВМ-3 титаном (1,3%), цирконием (0,6%), ниобием (1,8%) приводит к дальнейшему увеличению жаропрочности. Выдерживает нагрузки до 27 кг\мм2 при температуре до 1360 С. Однако ВМ-3 имеет пониженный уровень пластичности. Это делает его менее технологичным и ограничивает применение в производстве.

Варианты применения молибдена

Как жаро- и коррозионностойкий материал используется при производстве самых нагруженных частей механизмов и конструкций разного рода промышленности. Среди его основного назначения следует отметить:

• Применение в авиационной промышленности при изготовлении всевозможных узлов турбовинтовых реактивных двигателей: воздухозаборники, лопатки турбин и прочее.
• Ракетно-космическая отрасль применяет молибден при производстве отдельных деталей летательных агрегатов: носовые обтекатели, теплоотражатели, рули, сотовые панели, обшивка и т.д. Происходит это по причине соотношения жаропрочности и плотности. Хотя молибден и уступает абсолютной жаростойкости вольфраму, он опережает его в удельной. Поэтому при температуре ниже 1350 выгоднее применять молибден, т.к. существенно снижается масса конструкции.
• Применение в металлургии в качестве легирующей добавки. Молибден размельчает зернистую структуру стали, тем самым упрочняя ее. Помимо этого, происходит увеличение сопротивление коррозии, прокаливаемости и твердости. Добавление в сталь 0,3% молибдена повышает ее прочность в 3 раза.
• В электротехнике применяют при изготовлении державок нитей вольфрама в лампах накаливания. Такое использование связано с обладанием молибдена свойствами сохранения линейных размеров при повышенных температурах.
• В машиностроении молибден используют как материал для обойм подшипников скольжения и шариков подшипников качения. Наконечников режущего инструмента: зенкеров, сверл, токарных резцов, фрез.
• Молибденовые электроды применяют в электропечах для расплавки стекла, по причине того, что металл не вступает в химические реакции с оксидом кремния.
• Сульфиды молибдена служат высокотемпературной смазкой в ответственных узлах, работающих на трение.
• В теплотехнике используют как материал для нагревателей и теплоизоляции вакуумных печей.
• В медицине молибден является сырьем в производстве технеция, который служит средством диагностирования злокачественных опухолей.
• В сельском хозяйстве молибден добавляется в состав удобрений. Доказано, что молибден увеличивает рост растений.

Его даже добавляют в машинное масло, благодаря антикоррозионным свойствам.

Молибден (латинское Molybdenum, обозначается символом Mo) - элемент с атомным номером 42 и атомным весом 95,94. Является элементом побочной подгруппы шестой группы, пятого периода периодической системы химических элементов Дмитрия Ивановича Менделеева. Вместе с хромом и вольфрамом молибден образует подгруппу хрома. Элементы данной подгруппы отличаются тем, что у них наружный электронный слой атомов содержит один или два электрона, это обусловливает металлический характер данных элементов и их отличие от элементов главной подгруппы. Молибден при нормальных условиях переходный тугоплавкий (температура плавления 2620 °C) металл светло-серого цвета плотностью 10,2 г/см3. Во многом механические свойства молибдена зависят от чистоты металла и предшествующей механической и термической его обработки.

Известен 31 изотоп молибдена с 83Мо по 113Мо. Стабильными являются: 92Мо, 94Мо – 98Мо. В природе сорок второй элемент представлен семью изотопами: 92Mo (15,86 %), 94Mo (9,12 %), 95Mo (15,70 %), 96Mo (16,50 %), 97Mo (9,45 %), 98Mo (23,75 %) и 100Mo (9,62 %) с периодом полураспада = 1,00 1019 лет. Самые нестабильные изотопы элемента № 42 имеют периоды полураспада менее 150 нс. Радиоактивные изотопы 93Мо (период полураспада 6,95 ч) и 99Мо (период полураспада 66 ч) - изотопные индикаторы.

Молибден в виде минерала молибденита (дисульфид молибдена - MoS2) был известен древним грекам и римлянам очень давно. На протяжении многих веков молибденит или как еще его называют - молибденовый блеск, не отличали от галенита (свинцовый блеск PbS) и графита. Дело в том, что все эти минералы весьма схожи по внешнему виду, кроме того, все они способны оставлять след на бумаге. Поэтому вплоть до XVIII века эти минералы именовались одинаково: «Molybdaena», что по-гречески означает «свинец».

Первым, кто предположил, что все эти три минерала - самостоятельные вещества был шведский химик Ф. Кронштедт. Спустя 20 лет исследованием молибденита занялся другой шведский химик К. Шееле. Растворив минерал в концентрированной азотной кислоте, он получил белый осадок, который назвал молибденовой кислотой. Предположив, что металл можно получить прокалкой этого белого осадка с чистым углем, но, не обладая нужным оборудованием (печью), Шееле предложил провести опыт другому химику, Гьельма, у которого такая печь была. Итогом проведенного опыта было получение карбида молибдена, который оба ученых приняли за металл, который назвали молибденом. Получить относительно чистый металл, установить его атомный вес и описать часть свойств суждено было Й. Я. Берцелиусу в 1817 году.

Большая часть добываемого молибдена (80-85 %) расходуется в качестве легирующего элемента, при получении специальных сортов стали. Молибден входит в состав многих нержавеющих сталей, кроме того, добавка этого элемента способствует увеличению жаропрочности этих сталей. Сплавы, легированные сорок вторым элементом используются в авиации, ракетной и атомной технике, химическом машиностроении. В чистом виде металл используется при изготовлении деталей электронных ламп и ламп накаливания (аноды, сетки, катоды, держатели нитей накаливания и пр.), молибденовую проволоку и ленту используют в качестве нагревателей для высокотемпературных печей. Широкое применение нашли и некоторые соединения сорок второго элемента. Так молибденовый ангидрид широко применяется в качестве положительного электрода в литиевых источниках тока, MoS2 - смазочный материал для трущихся частей механизмов, некоторые оксиды молибдена - катализаторы в химической и нефтяной промышленности.

Учеными было установлено, что молибден в организме растений, животных и человека постоянно присутствует как микроэлемент, участвующий преимущественно в азотном обмене. Сорок второй элемент необходим для активности ряда окислительно-восстановительных ферментов, необходимых для обменных процессов у растений и животных.

Биологические свойства

Сорок второй элемент - один из важнейших микроэлементов в питании человека, животных и растений, он необходим для нормального развития и роста организмов, влияет на размножение у растений. Содержание молибдена в зеленой массе растений около 1 мг на килограмм сухого вещества. Этот элемент необходим для активности ряда окислительно-восстановительных ферментов (флавопротеидов), катализирующих восстановление нитратов и азотфиксацию у растений (много молибдена в клубеньках бобовых, распространен у бактерий и архей). Кроме того, в растениях сорок второй элемент стимулирует биосинтез нуклеиновых кислот и белков, повышает содержание хлорофилла и витаминов.

При недостатке молибдена томаты, бобовые, овес, салат и другие растения заболевают особым видом пятнистости, не плодоносят и погибают. По этой причине необходимо в небольших количествах вводить растворимые молибдаты в состав микроудобрений. Так, в одном из опытных хозяйств Новой Зеландии установили, что при введении в почву малых доз молибденовых солей увеличивает урожайность клевера и люцерны примерно на треть. Дальнейшие сельскохозяйственные исследования показали, что микроколичества молибдена усиливают активность клубеньковых бактерий, вследствие чего, растения лучше усваивают азот. Также было установлено, что лучше всего молибден усваивается на кислых почвах, а на красноземах и буроземах богатых железом, эффективность молибдена минимальна.

Физиологическое влияние молибдена на организмы животных и человека было впервые установлено в 1953 году, с открытием воздействия этого элемента на активность фермента ксантиноксидазы. Молибден делает более эффективной работу антиокислителей, в том числе витамина C, а также он является важным компонентом системы тканевого дыхания, усиливает синтез аминокислот, улучшает накопление азота. Сорок второй элемент является составной частью ряда ферментов (ксантиноксидаза, альдегидоксидаза, сульфитоксидаза и др.), выполняющих важные физиологические функции, в частности, регуляцию обмена мочевой кислоты. Недостаток молибдена в организме сопровождается уменьшением содержания в тканях ксантиноксидазы, от чего «страдают» анаболические процессы, наблюдается ослабление иммунной системы.

Абсолютно точно не установлено, но предполагается, что молибден играет важную роль в процессе включения фтора в зубную эмаль, а также в стимуляции гемопоэза. При недостатке в организме животных молибдена нарушается способность окисления ксантина до мочевой кислоты, уменьшается экскреция мочевой кислоты и неорганических сульфатов, снижается скорость роста. У животных образуются ксантиновые камни в почках. Дефицит молибдена может привести к снижению расщепления целлюлозы и избыточному накоплению меди в организме, вплоть до медной интоксикации. Все эти явления могут быть устранены при добавлении в рацион молибдена. У людей дефицит молибдена проявляется в виде гипоурикемии, гиперметионинемии, гипероксипуринемии, гипоурикозурии и гипосульфатурии, прогрессирующих умственных расстройств (вплоть до комы).

Установлено, что соединения сорок второго элемента попадают в организм с пищей. За сутки в организм взрослого человека поступает вместе с пищей 75-250 мкг молибдена, что является необходимой дневной нормой потребления этого микроэлемента. Поступивший с пищей молибден в виде растворимых комплексов легко абсорбируется - в ЖКТ человека всасывается 25-80 % поступающего с пищей элемента. Далее, примерно 80 % поступившего в кровь молибдена, связывается с белками (в первую очередь, с альбуминами) и транспортируется по всему организму. Концентраторами сорок второго элемента являются печень и почки. Выводится молибден в основном с мочой и желчью. Накопления молибдена в организме млекопитающих не происходит. Основные поставщики молибдена в организм - высушенные бобы, молоко и молочные продукты, мясные субпродукты, крестоцветные, крыжовник, черная смородина, хлебные злаки и выпечка. Несмотря на то, что молибден является малораспространенным элементом, случаи его дефицита в организме человека редки.

Избыток молибдена в организме приводит к нарушению обмена веществ, задержки роста костей. Ксантиноксидаза ускоряет азотистый обмен в организме, в частности пуриновый обмен. В результате распада пуринов образуется мочевая кислота. Если этой кислоты слишком много, то почки не успевают выводить ее из организма, в суставах и мышечных сухожилиях скапливаются растворенные в этой кислоте соли. Суставы начинают болеть, развивается подагра. Избыток же молибдена в корме жвачных животных приводит к хроническим молибденовым токсикозам, сопровождающимся поносом, истощением, нарушением обмена меди и фосфора. Для снижения токсического действия молибдена на организм необходимо снизить поступление богатых молибденом продуктов, проводить симптоматическое лечение, использовать те препараты и БАДы к пище, которые содержат медь, а также серу (метионин, унитиол, тиосульфат натрия и др.).

Оказывается, что молибден способен влиять на организм не только напрямую - как важный микроэлемент, но и косвенно - в качестве компонента почвы. Так, на севере Китая есть местечко Лин Ксиан (Lin Xian), расположено оно в провинции Хонан (Honan). Известно это место как область с наиболее высоким процентом заболеваемости раком пищевода среди местного населения. Какова же причина такой аномалии? Ответ дали тщательные исследования почвы. Оказалось, что земли Лин Ксиан бедны сорок вторым элементом, наличие которого необходимо для нормального функционирования азотфиксирующих бактерий. Дело в том, что восстановление вносимых в почву нитратов осуществляется ими с помощью молибден-зависимого фермента нитратредуктазы. Недостаток молибдена снижает активность фермента, которой хватает лишь на то, чтобы восстановить нитрат не до аммиака, а до нитрозаминов, которые обладают, как известно, высокой канцерогенной активностью. Внесение в почву молибденовых удобрений значительно уменьшило процент заболеваемости населения. Подобные эндемические заболевания зафиксированы и в ЮАР.

Интересно, что молибденовый рудник, разрабатывавшийся в 30х годах XX века и расположенный на одном из отрогов хребта Тахтарвумчорр (Кольский полуостров) в наше время является часто посещаемым туристическим маршрутом. В руднике всего один горизонт, имеющий три входа на высоте 600 метров над уровнем моря. Немного ниже входа в штольню стоит паровая машина, которая некогда по трубам подводила пар к отбойным молоткам шахтеров. Кстати, и паровая машина, и подводящие трубы - всё сохранилось. Маршрут небольшой, примерно три километра штреков, причем часть рудника затоплена.

Загадочные спирали из вольфрама, молибдена и меди - спорный и окончательно не объяснённый современной наукой феномен в виде мелких (от 3 мкм до 3 мм) объектов, обнаруженных на Приполярном Урале. Впервые такие находки появились в 1991 году, во время геологоразведки, которая проводилась в районе реки Народа в образцах песка, исследовавшихся на наличие золота. Позже схожие находки неоднократно находили на Приполярном Урале в районе рек Народа, Кожим и Балбанъю, а также в Таджикистане и на Чукотке. Необычность находок - их возраст. Датировка объектов сильно затруднена из-за того, что большинство из них были обнаружены в аллювиальных отложениях.

Исключение - две находки сделанные в 1995 году в стенке карьера в районе нижнего течения реки Балбанъю. Экспертизы пород, в которых были найдены молибденовые пружинки, дали расплывчатый результат - от 20 000 до 318 000 лет! Выдвинуто немало гипотез по поводу данных находок: спирали имеют инопланетное происхождение и могут быть продуктом внеземной нанотехнологии, завезенной на Землю несколько тысяч лет назад; загадочные пружинки - искусственные объекты, но не древние, а современные, попавшие в породы с поверхности земли. Общепринятая теория - мнение доктора геолого-минералогических наук, заслуженного геолога России Николая Румянцева о естественном происхождение «пружинок» - формы самородного вольфрама.

Молибден не является монетным металлом, однако, подобие «монет» (на них отсутствует номинал) или медальонов продает фирма «Metallium», существуют и другие медали-жетоны, продаваемые компаниями-производителями (они же и добывают металл) молибдена.

Еще одна фантастическая гипотеза, косвенно связанная с молибденом - версия внеземного происхождения жизни на Земле. Один из доводов данной теории: «присутствие крайне редких элементов в земных организмах означает, что они имеют внеземное происхождение». Молибден содержится в земной коре в незначительном количестве, а его роль в обмене веществ (метаболизме) земных организмов значительна. Одновременно отмечается, что известны так называемые «молибденовые звезды» с высоким содержанием молибдена, которые и являются исходными «плантациями» микроорганизмов, занесенных на Землю!

Однако такое явление объясняется с позиции эволюционной биохимии, так, например, в земной коре содержится очень мало фосфора, а фосфор - обязательная составная часть нуклеиновых кислот, которые наряду с белками имеют важнейшее значение для жизни; кроме того, высшая нервная деятельность также очень тесно связана с фосфором. Кроме того, японский ученый Егани определил, что суммарное содержание молибдена на Земле действительно низкое, однако его процентное содержание в морской воде вдвое выше, чем хрома. По этому поводу Егани пишет: «Относительное обилие этого элемента в морской воде подтверждает широко принятую точку зрения о происхождении жизни на Земле в первичном океане».

История

Еще древние греки заметили, что некоторые минералы способны оставлять на бумаге серый след. Исходя из данного факта, они объединили ряд совершенно несхожих по свойствам веществ под одним названием - «Molybdaena», что в переводе с греческого языка означает - свинец, который и сам вполне способен писать по бумаге. Виновато в этой путанице и сходство свинцово-серого молибденита с галенитом и графитом. Мягкость этих минералов позволяла использовать их в качестве грифелей для карандашей, хотя если присмотреться, то молибденовый блеск оставляет на бумаге зеленовато-серый цвет в отличие от серого цвета графита или свинцового блеска. Данные факторы, плюс сходство греческих названий свинца «???????» и галенита «?o????????», стали причиной того, что заблуждение о схожести трех минералов (PbS – галенита, MoS2 - молибденита и графита) из древних времен плавно перекочевало в средние века. Такая ситуация сохранялась вплоть до XVIII века.

Первым, кто захотел разорвать «порочный круг» был известнейший шведский химик и минералог Аксель Фредерик Кронштедт (Axel Fredrik Cronstedt 1722-1765). В 1758 году он высказал предположение о том, что на самом деле графит, молибденит (MoS2 - молибденовый блеск) и галенит (PbS - свинцовый блеск) - три совершенно самостоятельных вещества. Однако на этом предположении продвижение к истине было закончено.

Лишь только двадцать лет спустя - в 1778 году - химическим составом молибденита вновь заинтересовались. И вновь это был шведский химик - Карл Вильгельм Шееле. Первое, что сделал Шееле, это кипячение молибденового блеска в концентрированной азотной кислоте, в результате которого химик получил белый осадок «особой белой земли» (Wasserbleyerde). Эту землю он назвал молибденовой кислотой (Acidum Molybdaenae). Во времена Карла Вильгельма «землями» называли ангидриды, то есть соединение элемента с кислородом, проще говоря - «кислота минус вода». Отсутствие данного знания не помешало ученому предположить, что металл из «земли» можно будет получить путем прокаливания последней с чистым углем. Однако, не имея необходимого оборудования (у Шееле не было подходящей печи) самостоятельно провести опыт ученый не смог.

Преданный лишь науке, Шееле без какого-либо чувства зависти в 1782 году отправляет образец молибденовой кислоты другому шведскому химику Петеру Якобу Гьельму (Peter Jacob Hjelm). В свою очередь тому наконец-таки удаётся восстановить ее углем и получить королек металла (выплавленный металл, полученный в результате сплавления минерала или руды с содой или другими флюсами). Однако это был всего лишь сильно загрязненный карбид молибдена. Дело в том, что при прокаливании с углем трехокиси молибдена МоО3 невозможно получить чистый молибден, потому что он реагирует с углем, образуя карбид. Тем не менее, ученые ликовали. Шееле поздравлял коллегу: «Радуюсь, что мы теперь обладаем металлом - молибденом». Таким образом, в 1790 году новый металл получил чужое имя, потому что латинское molibdaena происходит от древнегреческого названия свинца - molnvdos. В этом заключается известный парадокс - ведь трудно найти металлы, более несхожие, чем молибден и свинец.

Относительно чистый металл удалось получить лишь в 1817 году - после смерти обоих первооткрывателей. Честь такого открытия принадлежит еще одному известному шведскому химику Йенсу Якобу Берцелиусу. Он восстановил молибденовый ангидрид не углем, а водородом и получил действительно чистый молибден, установил его атомный вес и подробно исследовал его свойства.

Молибден промышленной чистоты был получен лишь в начале XX века.

Нахождение в природе

По разным данным содержание молибдена в земной коре составляет от 1,1?10-4 % до 3?10-4 % по массе. В свободном виде молибден не встречается, вообще сорок второй элемент слабо распространен в природе. По классификации советского геохимика В. В. Щербины, редкими считаются элементы, которых в земной коре меньше 0,001 %, следовательно, молибден - типичный редкий элемент. Однако распространен сорок второй элемент относительно равномерно. В природе известно около двадцати минералов молибдена, большая часть их (различные молибдаты) образуется в биосфере. Меньше всего содержат молибдена ультраосновные и карбонатные породы (0,4 - 0,5 г/т).

Отмечено, что концентрация молибдена в породах повышается по мере увеличения SiO2, ведь в магматических процессах молибден связан преимущественно с кислой магмой и с гранитоидами. Накопление молибдена связано с глубинными горячими водами, из которых он осаждается в форме молибденита MoS2, образуя гидротермальные месторождения. Важнейшим осадителем сорок второго элемента из вод служит H2S. Молибден обнаружен в морской и речной воде, в золе растений, углях и нефти. Причем содержание в морской воде сорок второго элемента колеблется от 8,9 до 12,2 мкг/л - в зависимости от океана и акватории. Общим явлением можно считать лишь то, что воды вблизи берега и поверхностных слоях гораздо беднее молибденом, чем глубинные слои океана. Воды океанов и морей содержат сорок второго элемента больше, чем речные акватории. Дело в том, что, поступая с речными стоками, молибден частично накапливается в морской воде, а частично осаждается, концентрируясь в глинистых илах.

Наиболее важными минералами молибдена считаются молибденит (MoS2), повелит (CaMoO4), молибдо-шеелит (Ca(Mo,W)O4), молибдит (xFe2O3 yMoO3 zH2O) и вульфенит (PbMoO4). Молибденит или молибденовый блеск - минерал из класса сульфидов (MoS2), он содержит 60 % молибдена и 40 % серы. Обнаруживается и небольшое количество рения - до 0,33 %. Чаще всего этот минерал встречается в грейзеновых, реже пегматитовых месторождениях, в которых он ассоциируется с вольфрамитом, касситеритом, топазом, флюоритом, пиритом, халькопиритом и другими минералами. Важнейшие скопления молибденита связаны с гидротермальными образованиями, особенно широко распространены в кварцевых жилах и окварцованных породах.

Среднее содержание молибдена в рудах крупных месторождений 0,06-0,3 %, мелких - 0,5-1 %. В качестве попутного компонента сорок второй элемент извлекается из других руд при содержании в них молибдена от 0,005 % и выше. Кроме того, молибденовые руды различают по минеральному составу и форме рудных тел. По последнему критерию они подразделяются на скарновые (молибденовые, воьфрамо-молибденовые и медно-молибденовые), жильные (кварцевые, кварц-серицитовые и кварц-молибденит-вольфрамитовые) и прожилково-вкрапленные (медно-молибденовые, кварц-молибденит-серицитовые, медные порфировые с молибденом). Ранее первостепенное промышленное значение имели кварцевые жильные месторождения, однако в современное время они почти все выработаны. Поэтому первостепенное значение приобрели прожилково-вкрапленные и скарновые месторождения.

Совсем недавно мировым лидером по запасам и добыче молибденовых руд по праву считались Соединенные Штаты Америки, где добыча молибденсодержащих руд ведется в Колорадо, Нью-Мексико, Айдахо и ряде других штатов. Однако последние открытия новых богатых месторождений в лидеры вывели Китай, где в добыче заняты семь крупных провинций. Хотя США по-прежнему остаются лидерами в добыче молибдена, бурно развивающаяся экономика Китая, в ближайшее время может вывести эту страну на первое место по добыче сорок второго элемента. К другим странам, обладающими большими запасами молибденовых руд можно отнести: Чили, Канаду (территория Британской Колумбии), Россию (семь разрабатываемых месторождений), Мексику (месторождение La Caridad), Перу (рудник Tokepala), многие страны СНГ и др.

Применение

Основной потребитель молибдена (до 85 %) - металлургия, где львиная доля добываемого сорок второго элемента расходуется на получение особых конструкционных сталей. Молибден значительно улучшает свойства легируемых металлов. Присадка этого элемента (0,15-0,8 %) существенно повышает прокаливаемость, улучшает прочность, вязкость и коррозионную стойкость конструкционных сталей, которые используются при изготовлении самых ответственных деталей и изделий.

Молибден и его сплавы относятся к тугоплавким материалам, а это качество просто необходимо при изготовлении обшивки головных частей ракет и самолетов. Причем использование таких сплавов возможно как в качестве вспомогательного материала - тепловые экраны, отделяемые от основного материала теплоизоляцией, так и в качестве основного конструкционного материала. Молибден хоть и уступает вольфраму и его сплавам по прочностным характеристикам, однако по удельной прочности при температурах ниже 1 350-1 450 °C молибден и его сплавы занимают первое место, а титано-молибденовые сплавы имеют температурный предел эксплуатации в 1500 °C!

Именно из-за этого наибольшее распространение при изготовлении обшивки и элементов каркаса ракет и сверхзвуковых самолетов получают молибден и ниобий, а также их сплавы, обладающие большей удельной прочностью до 1 370 °C по сравнению с танталом, вольфрамом и сплавами на их основе. Из жаропрочных сталей, легированных сорок вторым элементом изготовляют оболочки возвращающихся на землю ракет и капсул, сотовые панели космических летательных аппаратов, тепловые экраны, теплообменники, обшивку кромок крыльев и стабилизаторы в сверхзвуковых самолетах. Кроме того, молибден используют в сталях, предназначенных для некоторых деталей прямоточных ракетных и турбореактивных двигателей (заслонки форсунок, лопатки турбин, хвостовые юбки, сопла ракетных двигателей, поверхности управления в ракетах с твердым топливом). От материалов, работающих в таких условиях, требуется не только высокое сопротивление окислению и газовой эрозии, но и высокая длительная прочность и сопротивление удару. Всем этим показателям при температурах ниже 1 370 °С отвечает молибден и его сплавы.

Молибден и его сплавы используются в деталях, длительно работающих в вакууме, как конструкционный материал в энергетических ядерных реакторах, для изготовления оборудования, работающего в агрессивных средах (серной, соляной и фосфорной кислот). Для повышения твердости молибден вводят в сплавы кобальта и хрома (стеллиты), которые применяют для наплавки кромок деталей из обычной стали, работающих на износ (истирание). Так как молибден и его сплавы устойчивы в расплавленном стекле, то его широко используют в стекольной промышленности, например, для изготовления электродов для плавки стекла. В настоящее время из молибденовых сплавов изготовляют пресс-формы и стержни машин для литья под давлением алюминиевых, цинковых и медных сплавов. Сплав из молибдена с вольфрамом в паре с чистым вольфрамом используется для измерения температуры до 2 900 °C в восстановительной атмосфере.

В чистом виде молибден применяют в виде ленты или проволоки, в качестве нагревательных элементов в высокотемпературных (до 2 200 °C) индукционных печах. Молибденовая жесть и проволока широко используются в радиоэлектронной промышленности (в качестве материала для анодов радиоламп) и рентгенотехнике для изготовления различных деталей электронных ламп, рентгеновских трубок и других вакуумных приборов.

Широкое применение нашли и многочисленные соединения сорок второго элемента. Дисульфид MoS2 и диселенид МоSе2 молибдена используют в качестве смазочных материалов для трущихся деталей, работающих при температурах от -45 до +400 °С. Кроме того, дисульфид молибдена добавляется в моторное масло, где он образует на металлических поверхностях слои, уменьшающие трение. Гексафторид молибдена применяется при нанесении металлического молибдена на различные материалы. Дисилицид МоSi2 молибдена применяют при изготовлении нагревателей для высокотемпературных печей, Na2MoO4 используется в производстве красок и лаков. Теллурид молибдена является очень хорошим термоэлектрическим материалом для производства термоэлектрогенераторов. Многие соединения сорок второго элемента (сульфиды, оксиды, молибдаты) - хорошие катализаторы химических реакций, а также входят в состав пигментных красителей и глазурей.

Производство

Первоначально молибденовые руды подвергаются обогащению, для чего применяется флотационный метод, основанный на различной поверхностной смачиваемости минералов водой. Тонкоизмельченную руду обрабатывают водой с добавлением небольшого количества флотационного реагента, который усиливает различие в смачиваемости частиц рудного минерала и пустой породы. Сквозь образующуюся смесь интенсивно продувают воздух; при этом его пузырьки пристают к зернам тех минералов, которые хуже смачиваются. Эти минералы выносятся вместе с пузырьками воздуха на поверхность и таким образом отделяются от пустой породы.

Обогащенный подобным образом молибденовый концентрат содержит 47-50 % самого молибдена, 28-32 % серы, 1-9 % SiO2, кроме того, присутствуют примеси прочих элементов: железо, медь, кальций и другие. Концентрат подвергается окислительному обжигу при температуре 560-600 °С в многоподовых печах или печах кипящего слоя. При наличии в концентрате рения во время обжига образуется летучий оксид Re2O7, который удаляют вместе с печными газами. Продуктом обжига является так называемый «огарок» - загрязненный примесями МоО3.

Чистый МоО3, необходимый для производства металлического молибдена, получают из огарка двумя способами. Первый - возгонка при температуре около 1000° С, второй способ - химический, по которому огарок выщелачивают аммиачной водой. При этом молибден переходит в раствор (молибдат аммония). Раствор очищают от примесей меди, железа и прочих элементов, затем нейтрализацией или выпариванием и последующей кристаллизацией выделяют полимолибдаты аммония - в основном парамолибдат (NH4)6Mo7O24 4H2O. Уже после чего прокаливанием парамолибдата аммония при 450-500 °С получают чистый МоО3, содержащий не более 0,05 % примесей.

Бывает, что вместо обжига молибденовый концентрат разлагают азотной кислотой, при этом осаждают, получившуюся молибденовую кислоту МоО3?Н2О, которую растворяют в аммиачной воде и получают парамолибдат аммония. Определенная доля сорок второго элемента остаётся в первичном растворе, из которого молибден извлекают ионным обменом или экстракцией. При переработке низкосортных концентратов, которые содержат 10-20 % молибдена, огарки выщелачивают Na2CO3, из полученных растворов Na2MoO4 осаждают СаМоО4, используемый в черной металлургии. Иным методом - с помощью ионного обмена или жидкостной экстракции раствор Na2MoO4 переводят в раствор (NH4)2MoO4, из которого затем выделяют парамолибдат аммония.

Восстанавливая чистый МоО3 в токе сухого водорода, получают металлический молибден (в виде порошка). Процесс проводится в трубчатых печах в два этапа: первый при температуре 550-700 °С, второй при 900-1 000 °С.

Компактный молибден получают главным образом методом порошковой металлургии либо методом плавки. Метод порошковой металлургии заключается в прессовании порошка в заготовку и спекания заготовки. Молибденовый порошок прессуют в стальных пресс-формах под давлением 0,2-0,3 МПа (2000-3000 кгс/см2), затем спекают сначала при 1 000-1 200 °С в атмосфере водорода - предварительное спекание, цель которого повысить прочность и электропроводность штабиков, а затем при 2 200-2 400 °С - высокотемпературное спекание. В результате получают сравнительно небольшие заготовки (сечением 2-9 см2 при длине 450-600 мм). Полученные заготовки (спеченные штабики) обрабатывают давлением (ковка, протяжка, прокатка). Для получения более крупных заготовок применяют дуговую плавку, позволяющую получать слитки массой до двух тонн. Плавку в дуговых печах ведут в вакууме. Между катодом (упаковка спеченных штабиков из молибдена) и анодом (охлаждаемый медный тигель) зажигают дугу. Металл катода плавится и собирается в тигле. Вследствие высокой теплопроводности меди и быстрого отвода теплоты молибден затвердевает.

Для получения особо чистого молибдена применяется плавка в электронном пучке (электронно-лучевая плавка). Нагревание металла электронным пучком основано на превращении в теплоту большей части кинетической энергии электронов при их столкновении с поверхностью металла. Плавку ведут в высоком вакууме, что обеспечивает удаление примесей, испаряющихся при температуре плавки (O, N, P, As, Fe, Cu, Ni и другие). После такой плавки чистота металла превышает 99,9 %.

Перспективен способ производства молибдена алюминотермическим восстановлением МоО3, получаемые этим способом слитки рафинируют вакуумной плавкой в дуговых печах. Кроме того, молибден получают восстановлением MoF6 или МоСl5 водородом, а также электролитически в солевых расплавах. Для производства ферромолибдена (сплав из 55-70 % Мо, остальное Fe), служащего для введения присадок сорок второго элемента в сталь, применяют восстановление обожженного молибденитового концентрата (огарка) ферросилицием в присутствии железной руды и стальной стружки.

Физические свойства

Молибден - светло-серый металл. Однако его внешний вид во многом зависит от способа получения. Компактированный (спеченный) молибден без обработки (в виде штабика и заготовок под прокатку молибдена) - довольно темный металл, допускаются следы окисления. Компактный прокатный (в виде слитков, проволоки или листов) металл после обработки бывает различных цветов: от темного, почти черного, до серебристо-блеклого (зеркального). Цвет зависит от способа обработки: точения, шлифования, химической очистки (травления) и электрополировки. Молибден, полученный в виде зеркала (разложением) - блестящий, но серый. Порошкообразный сорок второй элемент имеет темно-серый цвет.

Молибден кристаллизируется в кубической объёмно-центрированной решётке с периодом a = 0,314 нм, z = 2. Атомный радиус 1,4 А, ионные радиусы Мо4+ 0,68 А, Мо6+ 0,62 А. Сорок второй элемент относится к тугоплавким металлам с температурой плавления 2620° C и температурой кипения - 4 639 °C. Более высокие точки плавления имеют только вольфрам (около 3400° C), рений (около 3190° C) и тантал (3000° C). Плотность молибдена 10,2 г/см3, что сравнимо с плотностью серебра (10,5 г/см3), шкала Мооса определяет его твердость 5,5 баллами. Удельная теплоемкость молибдена при 20-100 °С составляет 0,272 Кдж/(кг К), то есть 0,065 кал/(г град). Теплопроводность при 20 °С у сорок второго элемента 146,65 вт/(м К), то есть 0,35 кал/(см сек град). Термический коэффициент линейного расширения (5,8-6,2) 10-6 при 25-700 °С. Исследовав физические свойства сорок второго элемента, ученые обнаружили, что у металла ничтожно малый коэффициент теплового расширения (примерно 30 % от коэффициента расширения меди). При нагреве от 25 до 500 °C размеры молибденовой детали увеличатся всего на 0,0000055 первоначальной величины. Даже при нагреве свыше 1 200 °C молибден почти не расширяется. Данное свойство сыграло большую роль в электровакуумной технике.

Молибден парамагнитен, его атомная магнитная восприимчивость приблизительно равна 90 10-6 (при 20 °С). Удельное электрическое сопротивление 5,2 10-8 Ом м, то есть 5,2 10-6 Ом см; работа выхода электронов 4,37 эв. Температура перехода в сверхпроводящее состояние 0,916 К. Молибден - хороший проводник электричества, в этом параметре он уступает серебру всего в три раза. Однако его электропроводность выше, чем у железа, никеля, платины и многих других металлов.

Молибден ковкий и пластичный металл, является переходным элементом. Как и у ряда других металлов, механические свойства определяются чистотой металла и предшествующей механической и термической обработкой (чем чище металл, тем он мягче). Наличие примесей увеличивает твердость и хрупкость металла. Так, при загрязнении азотом, углеродом или серой молибден, подобно хрому, становится хрупким, твердым, ломким, что существенно затрудняет его обработку. В совершенно чистом состоянии компактный молибден пластичен, тягуч и ковок, довольно легко подвергается штамповке и прокатке. Прочностные характеристики молибдена при высоких температурах (только не в окислительной среде) превосходят прочность большинства остальных металлов. Для спеченного молибденового штабика твердость по Бринеллю составляет 1500-1600 Мн/м2, то есть 150-160 кгс/мм2. Для кованого прутка - 2000-2300 Мн/м2; для отожженной проволоки - 1400-1850 Мн/м2. По прочности молибден несколько уступает вольфраму, однако он более пластичен, легче поддается как механической обработке, так и обработке давлением. Кроме того, рекристаллизующий отжиг не приводит к хрупкости металла. Металл, как и его сплавы, характеризуется высоким модулем упругости (285-300 ГПа), малым сечением захвата тепловых нейтронов (что делает возможным его применение в качестве конструкционного материала в ядерных реакторах), хорошей термостойкостью и малым температурным коэффициентом расширения.

Несмотря на множество достоинств сорок второго элемента, связанных с его физическими и механическими свойствами, он имеет и ряд недостатков. К таковым можно отнести небольшую окалийность молибдена; высокую хрупкость его соединений; малую пластичность при низких температурах. Кроме того, наличие примесей углерода, азота или серы делает металл твердым, хрупким и ломким, что значительно усложняет его обработку.

Химические свойства

На воздухе при комнатной температуре молибден устойчив к окислению. Вялотекущая реакция с кислородом начинается при 400° C (появляются так называемые цвета побежалости), при 600 °C металл начинает активно окисляться с образованием триоксида МоО3 (белые кристаллы с зеленоватым оттенком, tпл 795 °С, tкип 1 155 °С), который возможно также получить окислением дисульфида молибдена MoS2 и термолизом парамолибдата аммония (NH4)6Mo7O24 4H2O.

При температуре выше 700 °С сорок второй элемент интенсивно взаимодействует с водяными парами, образуя при этом диоксид МоО2 (темно-коричневого цвета). Кроме двух вышеперечисленных окислов молибден образует и ряд оксидов, промежуточных между МоО3 и МоО2, которые соответствуют по составу гомологическому ряду МоnO3n-1 (Мо9О26, Мо8О23, Мо4О11), однако все они термически неустойчивы и выше 700 °С разлагаются с образованием МоО3 и МоО2. Оксид МоО3 образует простые (нормальные) кислоты молибдена - дигидрат Н2МоО4 Н2О, моногидрат Н2МоО4 и изополикислоты - H6Mo7O24, HМo6O24, H4Мo8O26 и другие.

С водородом молибден химически не взаимодействует вплоть до плавления. Однако при нагревании металла в водороде происходит некоторое поглощение газа (при 1000° C поглощается 0,5 см3 водорода в ста граммах молибдена) с образованием твёрдого раствора. С азотом молибден выше 1 500 °C образует нитрид, вероятный состав которого Mo2N. Твердый углерод и углеводороды, а также оксид углерода СО (II) при 1 100-1 200 °C взаимодействуют с металлом с образованием карбида Мо2С, который плавится с разложением при 2 400 °C примерно.

Молибден реагирует с кремнием, образуя дисилицид MoSi2 (темно-серые кристаллы не растворяются в воде, соляной кислоте, H2SO4, разлагаются в смеси HNO3 с фтористоводородной кислотой), обладающий высокой устойчивостью на воздухе вплоть до 1500-1600 °C (его микротвердость 14 100 Мн/м2). При взаимодействии сорок второго элемента с парами селена или H2Se получается диселенид молибдена состава MoSe2 (темно-серое вещество со слоистой структурой) разлагается в вакууме при температуре 900 °C, не растворяется в воде, окисляется HNO3. При действии паров серы и сероводорода соответственно выше 440 и 800 °C образуется графитоподобный дисульфид MoS2 (практически нерастворим в воде, соляной кислоте, разбавленной H2SO4). MoS2 распадается выше 1 200 °C с образованием Mo2S3.

Кроме него с серой молибден образует еще три соединения, получаемые лишь искусственно: МоS3, Мо2S5 и Mo2S3. Полуторный сульфид Мо2S3 (игольчатые кристаллы серого цвета) образуется при быстром нагревании дисульфида до 1700...1800° C. Пента- (Мо2S5) и трисульфид (MoS3) молибдена - аморфные вещества темно-коричневого цвета. Кроме MoS2, практически применяют лишь MoS3. С галогенами сорок второй элемент образует ряд соединений в разных степенях окисления. Фтор действует на молибден при обычной температуре, хлор при 250° C, образуя MoF6 и МоСl6 соответственно. С йодом известен только дийодид молибдена MoI2. Молибден образует оксигалогениды: MoOF4, MoOCl4, MoO2F2, MoO2Cl2, MoO2Br2, MoOBr3 и другие.

В серной и соляной кислотах молибден немного растворим лишь при 80-100° С. Азотная кислота, царская водка и пероксид водорода медленно растворяют металл на холоде, быстро - при нагревании. Хорошо растворяет молибден смесь азотной и серной кислот. Металл растворяется в перекиси водорода с образованием пероксо кислот Н2МоО6 и Н2МоО11. В плавиковой кислоте молибден устойчив, но в смеси ее с азотной кислотой быстро растворяется. В холодных растворах щелочей молибден стоек, но несколько разъедается горячими растворами. Металл интенсивно окисляется расплавленными щелочами, особенно в присутствии окислителей, образуя соли молибденовой кислоты.

(англ. Molybdenum, лат. Мolybdaenum) — это один из химических элементов периодической системы Менделеева, металл. Открытие его произошло в конце 18 века, однако первоначально этот новый металл имел много примесей, и лишь через несколько десятков лет, в 1817 году шведскому ученому Й. Берцелиусу удалось получить чистый молибден и изучить его свойства.

Молибден: элемент

Элемент молибден (обозначается как Мо) относится к подгруппе побочных элементов 6 группы 5 периода таблицы Менделеева и занимает в ней 42 позицию. Этот металл представляет собой простое податливое вещество серебристо-серого цвета.

Благодаря своему внешнему виду и схожими со свинцом физическими и химическими свойствами, молибден и получил свое название («molybdos» на древнегреческом и означает»свинец»). Изначально его не отличали от свинцового блеска и графита, именуя все эти вещества «молибденом «.

В виде различных соединений относительно равномерно распространен в толще земной коры, а также присутствует в речной и морской воде, золе растений. Крупнейшие месторождения этого металла расположены в России, Армении, Чили, Мексике, США, Канаде, Норвегии и Австралии.

Продукты с молибденом

Основными источниками молибдена выступают продукты растительного происхождения, причем его содержание в продуктах напрямую зависит от того, на какой почве они произрастают. К счастью, в России нехватка молибдена в почве — явление довольно редкое, поэтому при сбалансированном питании и нормальном состоянии здоровья человека недостаток этого микроэлемента ему не грозит.

Итак, наиболее богаты молибденом следующие продукты:

• ягоды – шиповник, малина, крыжовник, черная смородина;
• какао бобы и ;
• зерновые – гречка, пшеница, рис, рожь, просо, ячмень, овес;
• зеленые листовые овощи – капуста (брокколи, белокочанная, кольраби, брюссельская, цветная), шпинат, щавель;
• кукуруза;
• горох;
• чечевица;
• фасоль;
• орехи – мускатный орех, фисташки;
• грибы (в том числе , и );
• водоросли – , .

Среди продуктов животного происхождения молибден есть в:

• молочных продуктах;
• свиной и говяжьей печени;
• яйцах.

Молибден: состав

Как вам помогает молибден ? Ваш отзыв очень важен для новичков!