Молибден: все, что нужно знать об элементе

Молибден (лат. molybdaenum) — химический элемент с атомным номером 42 и атомной массой 95,94. Обозначается символом Mo. Это ковкий переходный металл, который имеет серый цвет со стальным оттенком в свободном состоянии и становится серо-черным в диспергированном виде. Открыто порядка 20 минералов молибдена, а в свободном виде он не встречается.

Название металла происходит из греческого слова «молибдос», что в переводе означает «свинец». Такое название было выбрано из-за того, что минеральный молибден имеет характерный блеск, очень похожий на блеск свинца.

В 1778 году шведский химик К. Шееле впервые получил минеральный молибденит путем прокаливания молибденовой кислоты. Еще один шведский химик П. Гьельм получил молибден в виде нечистого металла в 1781 году и только в 1817 году Й. Берцелиусу удалось вывести этот элемент в чистом виде.

Присутствие в природе

В земной коре находится 0,003 % молибдена в составе минералов. Он распространен относительно равномерно, более концентрирован в породах, в которых содержится диоксид кремния. Для кристаллизации металла необходимы высокая кислотность и восстановительная среда. Наименьшее содержание молибдена фиксируется в карбонатных и ультраосновных породах.

Металл также содержится в нефти, углях, золе растений и воде — речной и морской. Морские воды на глубине более обогащены молибденом, чем воды у берега. В космосе зафиксировано аномально высокое содержание молибдена внутри красных гигантов с нейтронными звездами.

Самые крупные месторождения металла находятся в США, России, Армении, Канаде, Мексике, Чили, Австралии и Норвегии.

Физические свойства

Свойство	Значение
Группа металлов	Тугоплавкий
Плотность при 20°С	10,2 г/cм3
Температура плавления	2610 °С
Температура кипения	4612 °С
Теплопроводность	142 Вт/(м*К)
Теплота плавления	28 кДж/моль
Теплота испарения	590 кДж/моль
Удельная теплоемкость	0,256 Дж/(г*К)
Электросопротивление	5,70 мкОм*см
Молярный объем	9,4 см3/моль
Модуль сдвига	122 ГПа
Твердость	125 НВ
Коэффициент линейного расширения	4,9 10-6 К-1

Химические свойства

Молибден устойчив при нормальных условиях. Окисление начинается, когда металл нагревается до температуры 400 ⁰С. После 600 ⁰С происходит быстрый переход в триоксид молибдена.

Основные химические свойства металла представлен в таблице:

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

Производство молибдена

Для производства молибдена в России и мире в качестве сырья используются молибденитовые концентраты, из которых получается чистый металл — основа для сплавов. В концентратах содержится около 20 % примесей, 1-9% оксида кремния, 28-32% серы и примерно 50 % молибдена.

Этапы производства:

• Концентрат подвергают окислительному обжигу при температуре 600 ⁰С. На выходе получают оксид молибдена, который содержит значительное количество примесей.
• Оксид очищают от примесей путем выгонки или выщелачивания огарка и дальнейшей нейтрализации.
• В трубчатой печи из чистого оксида получают порошковый металлический молибден. Для этого процесса применяют ток сухого водорода.
• Порошок превращают в металл. Как правило, для этого используют один из двух методов — плавка или порошковая металлургия.

Для получения ферромолибдена применяется реакция восстановления молибденитового концентрата, который предварительно подвергается обжигу.

Обработка молибдена

Как правило, используется термообработка молибдена, так как у него невысокая вязкость, а при низких температурах металл показывает низкую пластичность. Небольшие штабики обрабатывают на обжимных машинах, а для крупных заготовок применяют спекание и горячую прокатку.

Иногда возможна механическая обработка молибдена резанием. Для этого используют инструменты из быстрорежущей стали с такими же углами заточки резцов, как и при резании чугуна.

Достоинства и недостатки молибдена

Достоинства	Недостатки
Благодаря низкой плотности молибдена сплавы на его основе имеют большую удельную прочность. Высокий модуль упругости. Термостойкость. Жаропрочность. Высокая коррозионная устойчивость. Молибден не реагирует с плавиковой, соляной, серной кислотами и с большей частью щелочных растворов. Металл имеет малый температурный коэффициент расширения.	При использовании молибденовых сплавов сварные швы отличаются хрупкостью. При низких температурах обладает малой пластичностью. При нагартовке можно упрочнять металл только до температуры 800 ⁰С. При дальнейшем нагревании происходит образный эффект — металл разупрочняется. Низкий уровень окалийности.

Молибден в организме человека

Молибден относится к микроэлементам, необходимым человеку. Он содержится преимущественно в костях, почках и печени, а также в головном мозге, щитовидной и поджелудочной железах, надпочечниках.

Роль и функции молибдена для организма:

• Участвует в углеводном, белковом и липидном обмене, в процессах очищения от мочевой кислоты, альдегидов и прочих вредных веществ.
• Снижает интоксикацию после употребления алкоголя.
• Укрепляет кости и зубы.
• Улучшает половую функцию.
• Препятствует возникновению подагры и анемии.
• Участвует в тканевом дыхании и синтезе витамина С.

Суточная потребность в молибдене составляет от 70 до 300 мкг в зависимости от массы тела. В случае дефицита микроэлемента в организме и болезней, которые им вызваны, суточная норма увеличивается.

Основные марки молибдена

В промышленности используется чистый молибден и с различными присадками. Среди наиболее распространенных можно выделить следующие марки:

• МЧ — чистый металл: в нем содержится не менее 99,96 % молибдена и до 0,04 % примесей. Эта марка находит применение в изготовлении проволоки, которая используется в производстве источников света и электронных приборов. Также МЧ применяют в изготовлении деталей электровакуумных приборов.
• МЧВП — чистый молибден, который производится методом вакуумной плавки.
• МРН — еще один вид чистого молибдена, однако в отличие от МЧ и МЧВП в его составе содержится большее количество примесей — до 0,08 %. Основная область применения МРН — производство проволоки для источников света и электронных приборов.
• МК — молибден с кремнещелочной присадкой. Из него также изготавливают проволоку.
• ЦМ — металл с присадкой циркония или титана.

Сплавы молибдена

Используется два сплава на основе данного металла: с вольфрамом (МВ) и рением (МР).

Сплавы молибдена с вольфрамом необходимы для повышения жаропрочности первого. При этом ухудшается деформируемость и повышается удельный вес. В таких сплавах содержится от 48 % вольфрама и от 49 до 51 % молибдена, остальное — примеси. МВ является тугоплавким, отличается высокой прочностью и устойчивостью к коррозии. Используется для изготовления тонкой проволоки, которая сворачивается в катушки или бухты.

Рений необходим для повышения пластичности молибдена. Сплавы МР содержат более 50 % рения и около 47 % молибдена. Они также используются для производства тонкой проволоки, которая применяется в специальном приборостроении.

Применение молибдена

Металл используется в разных областях:

• В самолетостроении и ракетостроении.

  Молибден и его сплавы применяются для обшивки сверхзвуковых самолетов и ракет, а также в производстве головных частей самолетов и ракет: они могут использоваться в качестве основного конструкционного материала или служить тепловым экраном.



• В цветной металлургии.

  Молибден значительно повышает прокаливаемость стали, прочность, устойчивость к коррозии и вязкость. Сплавы стали с добавлением молибдена применяют для изготовления ответственных изделий и деталей.

  
  

  Использование молибдена в цветной металлургии также охватывает сплавы кобальта и хрома. Такая добавка повышает твердость, в результате чего сплав может быть использован для истирающихся кромок деталей. Молибден также входит в состав жаростойких кислотоупорных сплавов на основе хрома, никеля и кобальта.

  
  

  Так как молибден имеет высокую температуру плавления, его применяют при изготовлении инструментов для горячей обработки стали. Из него также производят стержни для литья под давлением различных сплавов.



• В химической промышленности.

  Из молибдена делают оборудование, работающее в кислотной среде. Из него также изготавливают нагревательные элементы для печей, которые работают в атмосфере водорода.

  
  

  Многие соединения молибдена служат катализаторами реакций. Некоторые из них также входят в состав глазурей и красок.



• В стекольной промышленности.

  Этот металл устойчив в расплавленном стекле, благодаря чему его применяют при плавке стекла и производстве электродов.



• В радиоэлектронной промышленности и рентгенотехнике.

  Из молибдена изготавливают детали вакуумных приборов — рентгеновских трубок, электронных ламп и др.