Молибден: свойства, способы добычи и применение

Как_объем_зависит_от_давления

Продукт переработки

Благодаря своим уникальным свойствам, прежде всего – жаропрочности и химической стойкости, молибден находит широкое применение в целом ряде отраслей экономики.

Легированные стали

Металл существенно улучшает свойства сталей при проведении процесса легирования. При его добавлении существенно повышается их прокаливаемость, прочность, вязкость, коррозионная стойкость. Понятно, что столь качественные материалы пользуются значительным спросом в изготовлении ответственных узлов, деталей и конструкций.

Молибденовые стали можно найти в высоконагруженных изделиях кинематических пар; прессах, штампах, быстрорежущих инструментах; в энергетическом оборудовании, испытывающем высокотемпературные нагрузки, в сильно нагруженных конструкциях.

Интереснейший исторический факт: холодное оружие, которым пользовались наши предки, содержало в своём составе молибден. Именно благодаря ему, приобреталась прочность, гибкость и долговечность этих изделий прошлого.

Красители

Красители, изготовленные с использованием молибдена, находят применение в текстильной отрасли, керамическом производстве, при изготовлении пластмасс, полимерных материалов, в процессе покраски кож и ряда других материалов.

Микроудобрения

Воздействие молибдена на почву и растительный мир проявляется в стимулировании азотного обмена, участии в процессе биосинтеза белков и нуклеиновых кислот, повышении уровня витаминов и насыщении зелёного покрова хлорофиллом. Перед посевом порошком молибдена посыпают семена, для повышения урожайности в жидком виде вносят в почву молибденово-кислый аммоний, натрийаммонийныймолибдат и молибденовый суперфосфат.

Электрические лампы

Этот металл можно найти даже внутри электрических ламп накаливания. Место, где требуются материалы высокой степени жаропрочности и при этом не меняющие своих геометрических размеров при нагревании.

Основные свойства молибдена

Металл обладает высоким удельным весом 10.2 г/см3, важным свойством молибдена является его тугоплавкость – это следствие сильных межатомных связей элемента, за счет незаполненной внутренней электронной оболочки. Результатом, присущих металлу физических свойств, выступает ряд преимуществ, которыми обладают молибден и его сплавы:

жаропрочность;

хорошая электропроводность;

низкое терморасширение;

высокая механическая прочность.

В последнем пункте металл незначительно уступает вольфраму, однако превосходит его в доступности обработки давлением. Еще одна важная специфика вещества, обеспечившая ему место в качестве легирующей добавки к другим металлам, их сплавам – высокая антикоррозионная способность.

Благодаря своим антикоррозионным свойствам молибден применяется даже в моторных маслах

Склонность к быстрому окислению, становится серьезным препятствием для использования молибдена. Также при температурах 700 0С наблюдается потеря прочности, что тоже исключает его использование в чистом виде. Для улучшения качеств этого материала используют несколько способов: легирование, защитное покрытие.

Биологическая роль молибдена.

Молибден – один из основных микроэлементов в питании человека и животных. Он содержится во многих живых тканях и необходим для поддержания активности некоторых ферментов, участвующих в катаболизме пуринов и серосодержащих аминокислот. Активной биологической формой элемента является молибденовый кофермент (molybdenum cofactor, Moco) – низкомолекулярный комплекс небелковой природы, действующий в составе ферментов и необходимый для осуществления специфических каталитических превращений. Moco является коферментом четырех важных ферментов: ксантиндегидрогеназы, ксантиноксидазы, сульфитоксидазы и альдегидоксидазы. Ксантиндегидрогеназа катализирует превращение гипоксантина в ксантин, а затем в мочевую кислоту. Этот фермент, наряду с ксантиноксидазой, участвует в метаболизме пурина (образование NADH из NAD+). Сульфитоксидаза, находясь в митохондриях, участвует в метаболизме серосодержащих аминокислот – цистеина и метионина – и катализирует окисление сульфита в сульфат. Альдегидоксидаза принимает участие в реакциях катаболизма пиримидинов и биотрансформации ксенобиотиков – чужеродных для организма человека и животных веществ, порожденных в той или иной степени хозяйственной деятельностью человека и не входящих естественным образом в биотический круговорот. Именно со способностью альдегидоксидазы катализировать окисление в организме канцерогенных ксенобиотиков связывают предполагаемую антираковую активность молибдена.

Лин Ксиан (Lin Xian) – местечко в провинции Хонан (Honan) на севере Китая было известно как область с наиболее высоким процентом заболеваемости раком пищевода среди местного населения. Проведенные исследования почвы показали низкое содержание в ней молибдена, 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 уменьшает 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.

Несмотря на то, что молибден является малораспространенным элементом, случаи его дефицита в организме человека редки. Недостаток молибдена вызывает тяжелые заболевания. Наиболее богатые элементом № 42 пищевые продукты: бобовые и злаковые растения, листовые овощи, молоко, фасоль, печень и почки. Рекомендованные Национальной академией наук США дневные нормы потребления молибдена (estimated safe and adequate daily dietary intake, ESSADI) для различных категорий населения приведены ниже.

Таблица 3. Дневные нормы потребления молибдена

Таблица 3. ДНЕВНЫЕ НОРМЫ ПОТРЕБЛЕНИЯ МОЛИБДЕНА
Возраст, лет	(мкг/день)
Младенцы 0–0,5	15–30
0,5–1	20–40
Дети 1–3	25–50
4–6	30–75
7–10	50–150
11–18	75–250
Взрослые от 19 и старше	75–250

Юрий Крутяков

Химические свойства

При комнатной температуре на воздухе молибден устойчив. Начинает окисляться при 400 °C. Выше 600 °C быстро окисляется до триоксида МоО₃. Этот оксид получают также окислением дисульфида молибдена MoS₂ и термолизом молибдата аммония (NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O.

Мо образует оксид молибдена (IV) МоО₂ и ряд оксидов, промежуточных между МоО₃ и МоО₂.

С галогенами Mo образует ряд соединений в разных степенях окисления. При взаимодействии порошка молибдена или МоО₃ с F₂ получают гексафторид молибдена MoF₆, бесцветную легкокипящую жидкость. Mo (+4 и +5) образует твердые галогениды MoHal₄ и MoHal₅ (Hal = F, Cl, Br). С иодом известен только дийодид молибдена MoI₂. Молибден образует оксигалогениды: MoOF₄, MoOCl₄, MoO₂F₂, MoO₂Cl₂, MoO₂Br₂, MoOBr₃ и другие.

При нагревании молибдена с серой образуется дисульфид молибдена MoS₂, с селеном — диселенид молибдена состава MoSe₂. Известны карбиды молибдена Mo₂C и MoC — кристаллические высокоплавкие вещества и силицид молибдена MoSi₂.

Особая группа соединений молибдена — молибденовые сини. При действии восстановителей — сернистого газа, цинковой пыли, алюминия или других на слабокислые (рН=4) суспензии оксида молибдена образуются ярко-синие вещества переменного состава: Мо₂О₅·Н₂О, Мо₄О₁₁·Н₂О и Мо₈О₂₃·8Н₂О.

Mo образует молибдаты, соли не выделенных в свободном состоянии слабых молибденовых кислот, хН₂О· уМоО₃ (парамолибдат аммония 3(NH₄)₂O·7MoO₃·zH₂O; СаМоО₄, Fe₂(МоО₄)₃ — встречаются в природе). Молибдаты металлов I и III групп содержат тетраэдрические группировки [МоО₄].

При подкислении водных растворов нормальных молибдатов образуются ионы MoO₃OH−, затем ионы полимолибдатов: гепта-, (пара-) Мо₇О₂₆6−, тетра-(мета-) Мо₄О₁₃2−, окта- Мо₈О₂₆4− и другие. Безводные полимолибдаты синтезируют спеканием МоО₃ с оксидами металлов.

Существуют двойные молибдаты, в состав которых входят сразу два катиона, например, М+1М+3(МоО₄)₂, М+1₅М+3(МоО₄)₄. Оксидные соединения, содержащие молибден в низших степенях окисления — молибденовые бронзы, например, красная K_0,26MoO₃ и синяя К_0,28МоО₃. Эти соединения обладают металлической проводимостью и полупроводниковыми свойствами.

Что такое вольтметр, принцип работы

Применение

Молибден используется для легирования сталей как компонент жаропрочных и коррозионностойких сплавов. Молибденовая проволока (лента) служит для изготовления высокотемпературных печей, вводов электрического тока в лампах накаливания. Соединения молибдена — сульфид, оксиды, молибдаты — являются катализаторами химических реакций, пигментами красителей, компонентами глазурей. Гексафторид молибдена применяется при нанесении металлического Mo на различные материалы, MoS2 используется как твёрдая высокотемпературная смазка. Mo входит в состав микроудобрений. Радиоактивные изотопы 93Mo (T

1/2 = 6,95 ч) и 99Mo (T 1/2 = 66 ч) — изотопные индикаторы.

Молибден — один из немногих легирующих элементов, способных одновременно повысить прочностные, вязкие свойства стали и коррозионную стойкость. Обычно при легировании одновременно с увеличением твёрдости растёт и хрупкость металла. Известны случаи использования молибдена при изготовлении в Японии холодного оружия в XI—XIII веках.

Молибден-99 используется для получения технеция-99, который используется в медицине при диагностике онкологических и некоторых других заболеваний. Общее мировое производство молибдена-99 составляет около 12 000 кюри в неделю (из расчёта активности на шестой день), стоимость молибдена-99 — 46 млн долларов за 1 грамм (470 долларов за 1 Ки).

В 2005 году мировые поставки молибдена (в пересчёте на чистый молибден) составили, по данным «Sojitz Alloy Division», 172,2 тыс. тонн (в 2003 году — 144,2 тыс. тонн). Чистый монокристаллический молибден используется для производства зеркал для мощных газодинамических лазеров. Теллурид молибдена является очень хорошим термоэлектрическим материалом для производства термоэлектрогенераторов (термо-ЭДС 780 мкВ/К). Трёхокись молибдена (молибденовый ангидрид) широко применяется в качестве положительного электрода в литиевых источниках тока.

Молибден применяется в высокотемпературных вакуумных печах сопротивления в качестве нагревательных элементов и теплоизоляции. Дисилицид молибдена применяется в качестве нагревателей в печах с окислительной атмосферой, работающих до 1800 °C.

Из молибдена изготовляются крючки-держатели тела накала ламп накаливания, в том числе ламп накаливания общего назначения.

Молибденовая проволока диаметром 0,05—0,2 мм используется в проволочных электроэрозионных станках для резки металлов с очень высокой точностью (до 0,01 мм), в том числе и заготовок большой толщины (до 500 мм). В отличие от медной и латунной проволоки, которые используются однократно в подобных станках, молибденовая — многоразовая (~300—500 метров хватает на 30—80 часов непрерывной работы), что несколько уменьшает точность обработки, но повышает её скорость и снижает её стоимость.

Сплавы, содержащие молибден

Качество молибденовых сплавов зависит от процентной доли добавленного вещества, способности примесей и основного металла взаимодействовать, а также обуславливается технологией процесса легирования.

Некоторых известные сплавы, например, вольфрам-молибден имеют неоднозначную оценку экспертов. Поскольку вольфрам хоть и способствует повышению жаропрочности материала, привносит существенные изменения в деформируемость металла. Подобные оказии случаются и с другими элементами, которыми пробовали легировать молибден.

Наиболее удачные попытки создания жаропрочных и хорошо деформируемых сплавов связаны с редко встречающимся и трудно добываемым рением. Существенные ограничения по доступа к веществу вынудили отказаться от такого типа легирования.

Однако сплавы, повышающие температурный порог использования молибдена, все же существуют и при этом не только сохраняют, но даже улучшают его пластичность. Это титан, ниобий, цирконий и гафний. Регулируя процентное соотношение перечисленных элементов, производят сплавы, способные работать при следующих высокотемпературных режимах:

1100 – 1800 0С. Легируют 0,1 – 1,5% указанными ранее элементами, а также 0,01 – 0,10% углерода;

1500 – 2000 0С. Добавляют до 50% массы Re и W с незначительным внедрением (до 0,1%) С, В, Al, Ni, Cu. Это позволяет избегать появления трещин в процессе легирования. Из таких сплавов изготавливают прутки, листы, проволоку.

Польза молибдена для организма

1. Молибден лечит и предотвращает сульфитную чувствительность

Сульфиты являются серосодержащими молекулами. Они используются в пищевой промышленности в качестве средств против потемнения, антиоксидантов и консервантов. Сульфитная чувствительность вызывается продуктами или напитками с высоким содержанием сульфитов, в том числе:

— Безалкогольные напитки и соки в бутылках, пиво и вино

— Курага

— Мясные деликатесы, мясной фарш и колбасы

— Вишня мараскино

— Кислая капуста

— Кленовый сироп

Симптомы чувствительности к сере проявляются в виде:

— хрипоты

— тошноты

— спазмов в желудке

— диареи

— крапивницы

— ощущения покалывания

— шока

— потери сознания

Иногда реакции на сульфит могут быть фатальными. Это подтверждено некоторыми случаями.

Дефицит молибдена может уменьшить количество сульфитоксидазы, которая превращает сульфит в сульфат. Накопление сульфита способно привести к чувствительности к сульфиту.

Сульфиты — это одни из потенциальных аллергенов наряду с арахисом, рыбой, ракообразными, глютеном и молочными продуктами. Об их содержании в продуктах и напитках необходимо указывать на упаковке.

Один пациент с непереносимостью имел повышенный уровень аминокислот, но главным образом l-метионина в крови. При лечении молибденом распад серы у пациента нормализовался.

2. Молибден нормализует уровень мочевой кислоты

В случаях дефицита молибдена в организме нарушается функция ксантиноксидазы, что приводит к низким уровням мочевой кислоты в крови и моче.

Низкие уровни мочевой кислоты из-за дисфункции ксантиноксидазы могут привести к таким расстройствам, как:

• Рассеянный склероз
• Болезнь Альцгеймера
• Болезнь Хантингтона
• Болезнь Паркинсона

Мочевая кислота также действует как сильный антиоксидант и удаляет активные формы кислорода.

3. Молибден улучшает кровообращение

Молибден для организма действует как критический компонент нитратредуктазы. Это фермент, расщепляющий нитрат, который имеет решающее значение для производства оксида азота. Нитрат расщепляется до диоксида азота, прямого предшественника оксида азота.

Оксид азота имеет много преимуществ, в том числе:

• расширяет кровеносные сосуды
• регулирует рост клеток
• защищает кровеносные сосуды от травм

Молибден в организме поддерживает нормальный уровень оксида азота и способствует циркуляции крови.

4. Молибден уменьшает риск рака пищевода и прямой кишки

Население, проживающее на почвах с дефицитом молибдена, имеет более высокий уровень рака пищевода. Кроме того, низкий уровень молибдена является фактором риска развития рака пищевода и прямой кишки у женщин.

5. Молибден необходим для детоксикации алкоголя и других наркотиков

Молибден в организме необходим для правильного функционирования альдегидоксидазы и альдегиддегидрогеназы. Альдегиддегидрогеназа превращает ацетальдегид (вредный продукт алкоголя) в уксусную кислоту.

Альдегидоксидаза также участвует в метаболизме многих фармацевтических препаратов.

6. Молибден способен предотвратить разрушение зубов

Потребление молибдена связывают с более низким уровнем кариеса.

Проведены  исследования на эмали зубов у коров. Произведена обработка зубов фторидом с добавлением молибдена. В ходе чего наблюдалась повышенная заживляемость ротовой полости из-за увеличения скорости восстановления минералов.

Взаимодействие с другими веществами

Физиологическим антагонистом молибдена является другой металл, вольфрам. Полагают, что вольфрам вытесняет молибден из ферментов. Натрий и свинец также снижают его активность.  С серой и медью он тоже не дружит. Сульфат меди снижает содержание Мо в организме, т.к. усиливает его выведение вместе с желчью.

А молибденсодержащая соль тиомолибдат аммония ухудшает всасывание меди. Одновременно принимать его с железом тоже нельзя. Зато дефицит меди и железа приводит к повышению его уровня в организме. Мо совместим со многими витаминами – вит. А, С, D, Е, группы В за исключением Вит. В₁₂, который он разрушает.

Известные химические элементы

Основная статья: Периодическая система элементов

На декабрь 2016 года известно 118 химических элементов (с порядковыми номерами с 1 по 118), из них 94 обнаружены в природе (некоторые — лишь в следовых количествах), остальные 24 получены искусственно в результате ядерных реакций. Предпринимаются попытки синтеза следующих сверхтяжёлых трансурановых элементов, в том числе были заявления о синтезе элемента унбиквадий (124) и косвенные свидетельства об элементах унбинилий (120) и унбигексий (126), которые пока не подтверждены. Также было объявлено об обнаружении элемента экатория-унбибия (122) в образцах природного тория, однако это заявление впоследствии не подтверждено на основании последующих попыток воспроизведения данных с использованием более точных методов. Кроме того, есть сообщения об открытии в метеоритном веществе следов столкновений с частицами с атомными числами от 105 до 130, что может являться косвенным доказательством существования стабильных сверхтяжёлых ядер. Поиски сверхтяжёлых трансурановых элементов в природе, возможных согласно теории острова стабильности, пока не увенчались достоверным успехом, а синтезирование новых трансурановых элементов продолжается в российском, американских, немецком и японском центрах ядерных исследований силами международных коллективов учёных. Информация об ещё не открытых химических элементах доступна в статье Расширенная периодическая таблица элементов.

Синтез новых (не обнаруженных в природе) элементов, имеющих атомный номер выше, чем у урана (трансурановых элементов), осуществлялся вначале с помощью многократного захвата нейтронов ядрами урана в условиях интенсивного нейтронного потока в ядерных реакторах и ещё более интенсивного — в условиях ядерного (термоядерного) взрыва. Последующая цепочка бета-распадов нейтроноизбыточных ядер приводит к росту атомного номера и появлению дочерних ядер с атомным номером Z > 92. Таким образом были открыты нептуний (Z = 93), плутоний (94), америций (95), берклий (97), эйнштейний (99) и фермий (100). Кюрий (96) и калифорний (98) также могут быть синтезированы (и практически получаются) этим путём, однако открыты они были первоначально с помощью облучения плутония и кюрия альфа-частицами на ускорителе. Более тяжёлые элементы, начиная с менделевия (101), получаются только на ускорителях, при облучении актиноидных мишеней лёгкими ионами.

Право предложить название новому химическому элементу предоставляется первооткрывателям. Однако это название должно удовлетворять определённым правилам. Сообщение о новом открытии проверяется в течение нескольких лет независимыми лабораториями, и, в случае подтверждения, Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК; англ. International Union for Pure and Applied Chemistry, IUPAC) официально утверждает название нового элемента.

Все известные на декабрь 2016 года 118 элементов имеют утверждённые ИЮПАК постоянные названия. От момента заявки на открытие до утверждения названия ИЮПАК элемент фигурирует под временным систематическим названием, производным от латинских числительных, образующих цифры в атомном номере элемента, и обозначается трёхбуквенным временным символом, образованным от первых букв этих числительных. Например, 118-й элемент, оганесон, до официального утверждения постоянного названия носил временное название унуноктий и символ Uuo.

Неоткрытые или неутверждённые элементы часто называются с помощью системы, использованной ещё Менделеевым, — по названию вышестоящего гомолога в периодической таблице, с добавлением префиксов «эка-» или (редко) «дви-», означающих санскритские числительные «один» и «два» (в зависимости от того, на 1 или 2 периода выше находится гомолог). Например, до открытия германий (стоящий в периодической таблице под кремнием и предсказанный Менделеевым) назывался эка-кремнием, оганесон (унуноктий, 118) называется также эка-радоном, а флеровий (унунквадий, 114) — эка-свинцом.

В каких продуктах содержится молибден?

Молибденом богаты продукты питания растительного происхождения, такие как: бобовые, морковь, темно-зеленые листовые овощи, чеснок, соевые, неочищенное зерно, крыжовник, цветная капуста, дыня, арбуз, семена подсолнечника, хлебные злаки и выпечка, грибы, щавель, а также животного: печень и почки животных, молоко и молочные продукты, морепродукты.

Молибден в продуктах питания

Таблица содержания молибдена в продуктах питания

Название продукта	Кол-во молибдена (Mn) на 100 гр.
Мясо
Почки говяжьи	89.0 мкг
Индейка	29.0 мкг
Свиное сердце	20.0 мкг
Мозги говяжьи	19.2 мкг
Бекон	13.0 мкг
Мясо говяжье	11.6 мкг
Гусь	9.0 мкг
Утка	9.0 мкг
Мясо баранины	9.0 мкг
Кролик	4.5 мкг
Перепел	2.0 мкг
Рыба
Кальмар	20.0 мкг
Сабля	10.0 мкг
Кета	4.0 мкг
Горбуша	4.0 мкг
Анчоус	4.0 мкг
Судак	4.0 мкг
Щука	4.0 мкг
Треска	4.0 мкг
Скумбрия	4.0 мкг
Минтай	4.0 мкг
Навага	4.0 мкг
Салака	4.0 мкг
Сом	4.0 мкг
Креветка, мясо	4.0 мкг
Судак	4.0 мкг
Мойва	4.0 мкг
Пеламида	4.0 мкг
Тунец	4.0 мкг
Молочные и яйцепродукты
Белок, куриный	12.0 мкг
Молоко, овечье	8.0 мкг
Творог, 18% жирности	7.7 мкг
Молоко, козье	7.0 мкг
Яйцо куриное	6.0 мкг
Кефир	5.0 мкг
Простокваша	5.0 мкг
Молоко, коровье	5.0 мкг
Ацидофилин	5.0 мкг
Сливки,  пастеризованные, 20%	5.0 мкг
Сметана, 30%	5.0 мкг
Желток, куриный	4.0 мкг
Яйцо перепелиное	2.0 мкг
Бобовые
Соя	99.0 мкг
Горох, зерно	84.2 мкг
Чечевица, зерно	77.5 мкг
Фасоль, зерно	39.4 мкг
Крупы
Пшеница	42.0 мкг
Овес	39.0 мкг
Рис	26.7 мкг
Пшено шлифованное	18.5 мкг
Рожь	18.0 мкг
Перловая крупа	12.7 мкг
Кукурузная крупа	11.6 мкг
Манная крупа	11.3 мкг
Рисовая крупа	3.4 мкг
Овощи
Лук зеленый	20.0 мкг
Баклажаны	10.0 мкг
Свекла	10.0 мкг
Капуста белокочанная	10.0 мкг
Салат	9.0 мкг
Картофель	8.0 мкг
Томаты	7.0 мкг
Фрукты и ягоды
Черная смородина	24.0 мкг
Малина	15.0 мкг
Крыжовник	12.0 мкг
Земляника	10.0 мкг
Слива	8.0 мкг
Яблоки	6.0 мкг
Груша	5.0 мкг
Виноград	3.0 мкг
Вишня	3.0 мкг
Лимон	1.0 мкг

Применение молибдена

Жаропрочные сплавы

Техника сверхскоростных и космических полетов ставит перед металлургами задачу получать все более жаростойкие материалы. Прочность при высоких температурах зависит прежде всего от типа кристаллической решетки и, конечно, от химической природы материала. Температурный предел эксплуатации титановых сплавов 550-600°C, молибденовых — 860, а титано-молибденовых — 1500°C.

Чем объяснить столь значительный скачок? Его причина — в строении кристаллической решетки. В объемно-центрированную структуру молибдена внедряются посторонние атомы, на этот раз атомы титана. Получается так называемый твердый раствор внедрения, структуру которого можно представить так. Атомы молибдена, металла- основы, располагаются по углам куба, а атомы добавленного металла, титана, — в центрах этих кубов. Вместо объемноцентрированной кристаллической решетки появляется гранецентрированная, в которой процессы разупрочнения под действием температур происходят намного менее интенсивно.

В таком целенаправленном изменении кристаллической структуры металлов состоит один из основных принципов легирования.

Другая причина столь резкого увеличения жаропрочности кроется в том, что сплавляются очень непохожие металлы — молибден и титан. Это общее правило: чем больше разница между атомами легирующего металла и металла-основы, тем прочнее образующиеся связи. Металлическая связь как бы дополняется химической.

Легирование, однако, вовсе не последнее слово в решении проблемы жаропрочных сплавов. Уже в наше время обнаружены необычайные свойства нитевидных кристаллов, или «усов». Прочность их по сравнению с металлами, обычно используемыми в технике, поразительно велика. Объясняется это тем, что кристаллическая структура усов практически лишена дефектов, и техника сверхскоростных полетов берет на вооружение усы, создавая с их помощью композиционные жаропрочные материалы. Один из таких материалов — это окись алюминия, армированная молибденовыми усами, другой представляет собой начиненный той же арматурой технический титан. По сравнению обычным титаном этот материал может работать в жестких условиях в 1000 раз дольше.

Что можно противопоставить огненному смерчу, обрушивающемуся на космический корабль при входе в плотные слои атмосферы? Прежде всего теплозащитную обмазку и охлаждение. Да, охлаждение, подобное в принципе охлаждению автомобильных двигателей с помощью радиаторов. Только работать здесь должны более энергоемкие процессы. Много тепла нужно на испарение веществ, но еще больше на сублимацию — перевод из твердого состояния непосредственно в газообразное. При высоких температурах сублимировать способны молибден, вольфрам, золото.

Покрытие носовой части корабля молибденом или другим из перечисленных (более дорогих) металлов в значительной мере ослабит силу огненного смерча, через который надо пройти возвращаемому аппарату космического корабля.

Другие области применения молибдена

Сплав из молибдена с вольфрамом в паре с чистым вольфрамом можно использовать для измерения температуры до 2900°C в восстановительной атмосфере. Молибденовая проволока может служить обмоткой в высокотемпературных (до 2200°C) индукционных печах, но опять-таки только не в окислительной среде.

В технике используют и вредное в принципе свойство молибдена окисляться при повышенной температуре. Молибденом пользуются для очистки благородных газов от примеси кислорода. Для этого аргон или неон пропускают над нагретой до 600-900°C молибденовой поверхностью, и она жадно впитывает кислород.

Тугоплавкий, ковкий, не тускнеющий, обладающий приятным цветом молибден получил признание у ювелиров. Им иногда заменяют драгоценную платину.

В химической промышленности молибден и соли молибденовой кислоты применяют как катализаторы. Кожевенники добавляют некоторые соединения молибдена в дубильные растворы, чтобы улучшить качество натуральной кожи.

А молибденит, который 200 лет назад не отличали от графита, в наше время иногда применяют вместо графита как высокотемпературную смазку. Ведь по кристаллической структуре он действительно подобен графиту.

И еще молибден так же, как бор, медь, марганец, цинк, — жизненно необходимый микроэлемент, обладающий специфическим действием на растительные и животные организмы. Впрочем, это тема самостоятельного рассказа

А доказывать важность и необходимость этого элемента для техники после всего, что уже рассказано, вряд ли нужно. Нельзя считать его бесполезным и для науки XX в., хотя бы потому, что благодаря молибдену был, наконец, открыт первый искусственный элемент — технеций

Физиологическое действие

Физико-химические свойства молибдена

МОЛИБДЕН — (Molybdenum), Mo — химический элемент 6 (VI Б) группы периодической системы, атомный номер 42, атомная масса 95,94. Известен 31 изотоп молибдена с 83Мо по 113Мо. Из них стабильные: 92
Мо, 94
Мо — 98
Мо. Шесть этих изотопов и 100
Мо (Т½ = 1,00·1019
лет) встречаются в природе: 92
Мо (14,84%), 94
Мо (9,25%), 95
Мо (15,92%), 96
Мо (16,68%), 97
Мо (9,55%), 98
Мо (24,13%), 100
Мо (9,63%). Самые нестабильные изотопы элемента № 42 имеют периоды полураспада менее 150 нс. Наиболее устойчивая степень окисления +6.

Внешний вид металлического молибдена зависит от способа его получения. Компактный (в виде слитков, проволоки, листов, пластин) молибден — довольно светлый, но блеклый металл, а молибден, полученный в виде зеркала разложением, например, кабонила — блестящий, но серый.

Молибденовый порошок имеет темно-серый цвет. Плотность молибдена 10280 кг/м3. Температура плавления 2623° С, кипения 4639° С. Известна только одна (при обычном давлении) кристаллическая модификация металла с кубической объемноцентрированной решеткой.

В совершенно чистом состоянии компактный молибден пластичен, ковок, тягуч, довольно легко подвергается штамповке и прокатке. При высоких температурах (но не в окислительной атмосфере) прочность молибдена превосходит прочность большинства остальных металлов.

При загрязнении углеродом, азотом или серой молибден, подобно хрому, становится хрупким, твердым, ломким, что существенно затрудняет его обработку. Водород очень мало растворим в молибдене, поэтому не может заметно влиять на его свойства.

Молибден — хороший проводник электричества, он в этом отношении уступает серебру всего в 3 раза. Электропроводность молибдена больше, чем у платины, никеля, ртути, железа и многих других металлов. В обычных условиях молибден устойчив даже во влажном воздухе.

Его реакционная способность зависит от степени измельченности, и мелкий порошок все же медленно окисляется во влажном воздухе, давая так называемую молибденовую синь.

Энергичное взаимодействие молибдена с водяным паром начинается при 700° С, а с кислородом — при 500° С:

2Mo + 3O₂
= 2MoO₃
.

Молибден сгорает в атмосфере фтора уже при 50-60° С, реакции с другими галогенами протекают при более высоких температурах:

Mo + 3F₂
= MoF₆

2Mo + 5Cl₂
= 2MoCl₅
.

Разбавленные и концентрированные минеральные кислоты при нагревании растворяют молибден, но концентрированная HNO₃
пассивирует его. При повышенных температурах с молибденом взаимодействуют сера, селен, мышьяк, азот, углерод и многие другие неметаллы. Основным промышленным способом получения металлического молибдена является реакция MoO₃
с водородом:

MoO₃
+ 3H₂
= Mo + 3H₂
O.

Процесс проходит в две или три стадии. Сначала молибденовый ангидрид восстанавливается до MoO₂
, а затем до свободного металла. Первая стадия восстановления проводится при 550° С. Если вторая стадия протекает ниже 900° С, то получающийся металл содержит значительное количество кислорода и поэтому необходима третья стадия восстановления, при 1000-1100° С и выше. Получающийся таким способом металл вполне пригоден для обработки методами порошковой металлургии. Долгое время не удавалось получить молибден в компактном состоянии, и только в 1907 была предложена методика получения молибденовой проволоки. Порошок металла смешивался с органическим клеящим веществом (сахарным сиропом) и продавливался через отверстия матрицы для получения сформованных нитей. Через эти нити в атмосфере водорода пропускался постоянный электрический ток с маленькой разностью потенциалов, при этом происходил сильный разогрев, органическое вещество выгорало, а частицы металла спекались — получалась проволока. Для получения компактного металла сейчас используются приемы порошковой металлургии, позволяющие получать слитки при температурах значительно более низких, чем температура плавления металла. Порошкообразный молибден прессуется на гидравлических прессах в стальных матрицах, нагревается в атмосфере водорода при 1100-1300° С и спекается при 2200° С в атмосфере водорода в толстостенных молибденовых лодочках. Кроме того распространен метод плавления молибдена в вакууме, в электрической дуге, возникающей между стержнем из спрессованного порошка молибдена и охлаждаемым медным электродом при силе тока 7000А и небольшой разности потенциалов. Иногда применяется плавление в сфокусированном пучке электронов или аргоновой плазме.

Навигация