Какие свойства проявляет молибден
| Молибден | ||||
|---|---|---|---|---|
| ← Ниобий | Технеций → | ||||
| ||||
| Блестящий металл серебристо-белого цвета | ||||
| Название, символ, номер | Молибде́н / Molybdaenum (Mo), 42 | |||
| Атомная масса (молярная масса) | 95,96(2)[1] а. е. м. (г/моль) | |||
| Электронная конфигурация | [Kr] 4d5 5s1 | |||
| Радиус атома | 139 пм | |||
| Ковалентный радиус | 130 пм | |||
| Радиус иона | (+6e) 62 (+4e) 70 пм | |||
| Электроотрицательность | 2,16 (шкала Полинга) | |||
| Электродный потенциал | −0,2 | |||
| Степени окисления | 6, 5, 4, 3, 2 | |||
| Энергия ионизации (первый электрон) | 684,8 (7,10) кДж/моль (эВ) | |||
| Плотность (при н. у.) | 10,22 г/см³ | |||
| Температура плавления | 2623 °C | |||
| Температура кипения | 4885 K | |||
| Уд. теплота плавления | 28 кДж/моль | |||
| Уд. теплота испарения | ~590 кДж/моль | |||
| Молярная теплоёмкость | 23,93[2] Дж/(K·моль) | |||
| Молярный объём | 9,4 см³/моль | |||
| Структура решётки | кубическая объёмноцентрированая | |||
| Параметры решётки | 3,147 Å | |||
| Температура Дебая | 450 K | |||
| Теплопроводность | (300 K) 138 Вт/(м·К) | |||
| Номер CAS | 7439-98-7 | |||
Молибде́н — элемент шестой группы (по старой классификации — побочной подгруппы шестой группы) пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер 42. Обозначается символом Mo (лат. Molybdaenum). Простое вещество молибден — переходный металл светло-серого цвета. Главное применение находит в металлургии.
История и происхождение названия[править | править код]
Открыт в 1778 году шведским химиком Карлом Шееле, который, прокаливая молибденовую кислоту, получил МоО3. В металлическом состоянии впервые получен П. Гьельмом в 1781 году восстановлением оксида углём: он получил молибден, загрязнённый углеродом и карбидом молибдена[3]. Чистый молибден в 1817 году получил Й. Берцелиус восстановлением оксида водородом[4].
Название происходит от др.-греч. μόλυβδος, означающего «свинец». Оно дано из-за внешнего сходства молибденита (MoS2), минерала, из которого впервые удалось выделить оксид молибдена, со свинцовым блеском (PbS). Вплоть до XVIII века молибденит не отличали от графита из-за свинцового блеска, эти минералы носили общее название «молибден».
Нахождение в природе[править | править код]
Содержание в земной коре — 3⋅10−4 % по массе. В свободном виде молибден не встречается. В земной коре молибден распространён относительно равномерно. Меньше всего содержат молибдена ультраосновные и карбонатные породы (0,4—0,5 г/т). Концентрация молибдена в породах повышается по мере увеличения SiO2. Молибден находится также в морской и речной воде, в золе растений, в углях и нефти. Содержание молибдена в морской воде колеблется от 8,9 до 12,2 мкг/л[5] для разных океанов и акваторий. Общим является то, что воды вблизи берега и верхние слои меньше обогащены молибденом, чем воды на глубине и вдали от берега. Наиболее высокие концентрации молибдена в породах связаны с акцессорными минералами (магнетит, ильменит, сфен), однако основная масса его заключена в полевых шпатах и меньше в кварце. Молибден в породах находится в следующих формах: молибдатной и сульфидной в виде микроскопических и субмикроскопических выделений, изоморфной и рассеянной (в породообразующих минералах). Молибден обладает большим сродством с серой, чем с кислородом, и в рудных телах образуется сульфид четырёхвалентного молибдена — молибденит. Для кристаллизации молибденита наиболее благоприятны восстановительная среда и повышенная кислотность. В поверхностных условиях образуются преимущественно кислородные соединения Мо6+. В первичных рудах молибденит встречается в ассоциации с вольфрамитом и висмутином, с минералами меди (медно-порфировые руды), а также с галенитом, сфалеритом и урановой смолкой (в низкотемпературных гидротермальных месторождениях). Хотя молибденит считается устойчивым сульфидом по отношению к кислым и щелочным растворителям, в природных условиях при длительном воздействии воды и кислорода воздуха молибденит окисляется, и молибден может интенсивно мигрировать с образованием вторичных минералов. Этим можно объяснить повышенные концентрации молибдена в осадочных отложениях — углистых и кремнисто-углистых сланцах и углях.
Известно около 20 минералов молибдена. Важнейшие из них: молибденит MoS2 (60 % Mo), повеллит СаМоО4 (48 % Мо), молибдит Fe(MoO4)3·nH2O (60 % Mo) и вульфенит PbMoO4.
Месторождения[править | править код]
Крупные месторождения молибдена известны в США, Мексике, Чили, Канаде, Австралии, Норвегии, России[6]. В России молибден выпускают на Сорском ферромолибденовом заводе. Более 7 % от мировых запасов молибдена расположены в Армении[7], причем 90 % из них сосредоточены в Каджаранском медно-молибденовом месторождении.
В космосе[править | править код]
Аномально высокое содержание молибдена наблюдается в звёздных образованиях, состоящих из красного гиганта (или сверхгиганта), внутри которого находится нейтронная звезда — объектах Ландау — Торна — Житковой[8].
Добыча[править | править код]
| Страна | Залежи (тыс. т) | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2014 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| США | 2700 | 37,6 | 32,3 | 29,9 | 41,5 | 58,0 | 59,8 | 59,4 | 68,2 |
| Китай | 3000 | 28,2 | 30,33 | 32,22 | 29,0 | 40,0 | 43,94 | 46,0 | 103,0 |
| Чили | 1905 | 33,5 | 29,5 | 33,4 | 41,48 | 47,75 | 43,28 | 41,1 | 48,8 |
| Перу | 850 | 8,35 | 8,32 | 9,63 | 9,6 | 17,32 | 17,21 | 17,25 | 17,0 |
| Канада | 95 | 8,56 | 7,95 | 8,89 | 5,7 | 7,91 | 7,27 | 8,0 | 9,7 |
| Россия | 360 | 3,93 | 4,29 | 3,57 | 3,11 | 3,84 | 3,94 | 4,16 | 4,8 |
| Мексика | 135 | 5,52 | 3,43 | 3,52 | 3,7 | 4,25 | 2,52 | 4,0 | 14,4 |
| Армения | 635 | 3,4 | 3,6 | 3,5 | 3,0 | 2,75 | 3,0 | 3,0 | 7,1 |
| Иран | 120 | 2,6 | 2,4 | 2,4 | 1,5 | 2,0 | 2,0 | 2,5 | 4,0 |
| Монголия | 294 | 1,42 | 1,59 | 1,6 | 1,7 | 1,19 | 1,2 | 1,5 | 2,0 |
| Узбекистан | 203 | 0,58 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,57 | 0,6 | 0,5 | 0,5 |
| Болгария | 10 | 0,4 | 0,4 | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,4 | 0,4 | ? |
| Казахстан | 130 | 0,09 | 0,05 | 0,05 | 0,23 | 0,23 | 0,25 | 0,4 | — |
| Киргизия | 100 | 0,25 | 0,25 | 0,25 | 0,25 | 0,25 | 0,25 | 0,25 | ? |
| Прочие | 1002 | — | — | — | — | — | — | — | — |
| Итого | 11539 | 134,4 | 124,91 | 129,63 | 141,47 | 186,26 | 185,66 | 188,71 |
Генетические группы и промышленные типы месторождений[править | править код]
1. Контактово-метасоматические (скарновые).
2. Гидротермальные.
А. Высокотемпературные (грейзеновые).Б. Среднетемпературные.а. кварц-молибденитовые.б. кварц-сфалерит-галенит-молибденитовые.в. кварц-халькопирит-молибденитовые (меднопорфировые руды).г. настуран-молибденитовые.
Получение[править | править код]
Промышленное получение молибдена начинается с обогащения руд флотационным методом. Полученный концентрат обжигают до образования оксида МоО3:
который подвергают дополнительной очистке. Далее МоО3 восстанавливают водородом:
Полученные заготовки обрабатывают давлением (ковка, прокатка, протяжка).
Физические свойства[править | править код]
Молибден — светло-серый металл с кубической объёмноцентрированной решёткой типа α-Fe (a = 3,14 Å; z = 2; пространственная группа Im3m), парамагнитен, шкала Мооса определяет его твёрдость 4,5 баллами[10]. Механические свойства, как и у большинства металлов, определяются чистотой металла и предшествующей механической и термической обработкой (чем чище металл, тем он мягче). Обладает крайне низким коэффициентом теплового расширения. Молибден является тугоплавким металлом с температурой плавления 2620 °C и температурой кипения 4639 °C.
Изотопы[править | править код]
Природный молибден состоит из семи изотопов: 92Мо (15,86 % по массе),94Мо (9,12 %), 95Мо (15,70 %), 96Мо (16,50 %), 97Мо (9,45 %), 98Мо (23,75 %) и 100Мо (9,62 %). Шесть из них стабильны, 100Мо слаборадиоактивен (период полураспада 8,5⋅1018 лет, что в миллиард раз больше возраста Вселенной). Из искусственных изотопов самым стабильным является 93Мо, с периодом полураспада 4 тысячи лет, период полураспада остальных изотопов не превышает 3 суток.
Химические свойства[править | править код]
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 K0,26MoO3 и синяя К0,28МоО3. Эти соединения обладают металлической проводимостью и полупроводниковыми свойствами.
Применение[править | править код]
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 (T1/2 = 6,95 ч) и 99Mo (T1/2 = 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[11].
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)[12].
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[13].
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.
Биологическая роль[править | править код]
Физиологическое значение молибдена для организма животных и человека было впервые показано[кем?] в 1953 году, с открытием влияния этого элемента на активность фермента ксантиноксидазы. Молибден промотирует (делает более эффективной) работу антиокислителей, в том числе витамина С. Важный компонент системы тканевого дыхания. Усиливает синтез аминокислот, улучшает накопление азота. Молибден входит в состав ряда ферментов (альдегидоксидаза, сульфитоксидаза, ксантиноксидаза и др.), выполняющих важные физиологические функции, в частности, регуляцию обмена мочевой кислоты. Молибденоэнзимы катализируют гидроксилирование различных субстратов. Альдегидоксидаза окисляет и нейтрализует различные пиримидины, пурины, птеридины. Ксантиноксидаза катализирует преобразование гипоксантинов в ксантины, а ксантины — в мочевую кислоту. Сульфитоксидаза катализирует преобразование сульфита в сульфат.
Недостаток молибдена в организме сопровождается уменьшением содержания в тканях ксантиноксидазы. При недостатке молибдена страдают анаболические процессы, наблюдается ослабление иммунной системы. Тиомолибдат аммония (растворимая соль молибдена), является антагонистом меди и нарушает её утилизацию в организме.
Круговорот азота[править | править код]
Молибден входит в состав активного центра нитрогеназы — фермента для связывания атмосферного азота (распространён у бактерий и архей).
Микроэлемент[править | править код]
Микроколичества молибдена необходимы для нормального развития организмов, используется в составе микроэлементной подкормки, в частности, под ягодные культуры.
Влияет на размножение (у растений).
Стоимость[править | править код]
На 2016 год стоимость молибдена составляет около 11 750 USD за тонну[14].
Физиологическое действие[править | править код]
Пыль молибдена и его соединений раздражает дыхательные пути, при длительном вдыхании — неизлечимое и необратимое заболевание (пневмокониоз). Также могут развиться полиартралгии, артрозы, гипотония, в крови может снизиться концентрация гемоглобина, число эритроцитов и лейкоцитов[15].
См. также[править | править код]
- Спинифекс-Ридж — крупнейшее месторождение молибдена в Австралии.
- Каджаранское медно-молибденовое месторождение — самое крупное месторождение молибдена на территории бывшего СССР.
Примечания[править | править код]
- ↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Vol. 85, no. 5. — P. 1047—1078. — doi:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
- ↑ Химическая энциклопедия: в 5 т / Редкол.: Кнунянц И. Л. (гл. ред.). — Москва: Советская энциклопедия, 1992. — Т. 3. — С. 125. — 639 с. — 50 000 экз. — ISBN 5—85270—039—8.
- ↑ Emsley, John. Nature’s Building Blocks: an A–Z guide to the elements (англ.). — Oxford University Press, 2001. — ISBN 978-0-19-850341-5.
- ↑ Berzelius J. Gewicht der elementaren Maafstheile u.s.w (нем.) // Journal für Chemie und Physik. — Schrag’schen Buchhnadlung, 1818. — Bd. XXII. — S. 51—53.
- ↑ J. P. Riley, Skirrow G. Chemical Oceanography, V. 1, 1965.
- ↑ [www.xumuk.ru/encyklopedia/2669.html Молибден] в Химической энциклопедии.
- ↑ Результаты деятельности ЗАО «Зангезурский медно-молибденовый комбинат» (Армения) в I квартале 2005 г.
- ↑ Подтверждено существование сверхгиганта с нейтронной звездой внутри.
- ↑ ИнфоМайн исследовательская группа. Объединение независимых экспертов в области минеральных ресурсов, металлургии и химической промышленности. https://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/molybdenum/mcs-2016-molyb.pdf.
- ↑ Поваренных А. С. Твердость минералов. — АН УССР, 1963. — С. 197—208. — 304 с.
- ↑ Гуревич Ю. Г. Загадка булатного узора. — М.: Знание, 1985. — 192 с. — С. 15—19.
- ↑ Молибден-99 — текущее состояние дел. Доклад из США.
- ↑ Молибден // Энциклопедический словарь юного химика. 2-е изд. / Сост. В. А. Крицман, В. В. Станцо. — М.: Педагогика, 1990. — С. 147—148. — ISBN 5-7155-0292-6.
- ↑ Биржевые цены на молибден — Металл Торг.Ру.
- ↑ Лопина О. Д., Воробьёва Р. С., Овдиенко Н. И. Молибден // Большая медицинская энциклопедия : в 30 т. / гл. ред. Б. В. Петровский. — 3 изд. — Москва : Советская энциклопедия, 1981. — Т. 15. Меланома — Мудров. — 576 с. — 150 600 экз.
Литература[править | править код]
- Емельянов В. С. и др. Молибден в ядерной энергетике / Емельянов В. С., Евстюхин А. И., Шулепов В. И. и др.; Под ред. чл.-кор. АН СССР В. С. Емельянова и засл. деят. науки и техники РСФСР, проф. А. И. Евстюхина. — М.: Атомиздат, 1977. — 160 с.
- Молибден // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
Ссылки[править | править код]
- Молибден в Популярной библиотеке химических элементов
- Молибден на Webelements
- Молибден-99 начали производить в Димитровграде
- В ульяновской области начато производство молибдена-99
Некоторые внешние ссылки в этой статье ведут на сайты, занесённые в спам-лист. Эти сайты могут нарушать авторские права, быть признаны неавторитетными источниками или по другим причинам быть запрещены в Википедии. Редакторам следует заменить такие ссылки ссылками на соответствующие правилам сайты или библиографическими ссылками на печатные источники либо удалить их (возможно, вместе с подтверждаемым ими содержимым). Список проблемных доменов |
Нихром
Продукция
Описание
Цены
Стандарты
Статьи
Фото
Фехраль
Продукция
Описание
Цены
Стандарты
Статьи
Фото
Нихром в изоляции
Продукция
Цены
Стандарты
Статьи
Фото
Титан
Продукция
Описание
Цены
Стандарты
Статьи
Фото
Вольфрам
Продукция
Описание
Цены
Стандарты
Статьи
Фото
Молибден
Продукция
Описание
Цены
Стандарты
Статьи
Фото
Кобальт
Продукция
Описание
Цены
Стандарты
Статьи
Фото
Термопарная проволока
Продукция
Описание
Цены
Стандарты
Статьи
Фото
Провода термопарные
Продукция
Цены
Стандарты
Статьи
Фото
Никель
Продукция
Описание
Цены
Стандарты
Статьи
Фото
Монель
Продукция
Описание
Цены
Стандарты
Статьи
Фото
Константан
Продукция
Описание
Цены
Стандарты
Статьи
Фото
Мельхиор
Продукция
Описание
Цены
Стандарты
Статьи
Фото
Твердые сплавы
Продукция
Описание
Цены
Стандарты
Статьи
Фото
Порошки металлов
Продукция
Цены
Стандарты
Статьи
Фото
Нержавеющая сталь
Продукция
Описание
Цены
Стандарты
Статьи
Фото
Жаропрочные сплавы
Продукция
Описание
Цены
Стандарты
Статьи
Фото
Ферросплавы
Продукция
Описание
Цены
Стандарты
Статьи
Фото
Олово
Продукция
Описание
Цены
Стандарты
Статьи
Фото
Тантал
Продукция
Описание
Цены
Стандарты
Статьи
Фото
Ниобий
Продукция
Описание
Цены
Стандарты
Статьи
Фото
Ванадий
Продукция
Описание
Цены
Стандарты
Статьи
Фото
Хром
Продукция
Описание
Цены
Стандарты
Статьи
Фото
Рений
Продукция
Описание
Цены
Стандарты
Статьи
Фото
Молибден относится к классу тугоплавких металлов, что делает его применение уникальным в областях, связанных с высокими температурами. На странице представлено описание данного металла: физические, химические свойства, области применения, марки, виды продукции.
Основные сведения
Молибден (Mo) (Molybdenum) — химический элемент с атомным номером 42 в периодической системе, ковкий переходный металл серо-стального цвета в компактном состоянии и черно-серого — в диспергированном. Плотность 10,2 г/см3, tпл. = 2620°С, tкип. = 4630°С. Содержание в земной коре 3·10-4% по массе. В свободном виде молибден не встречается. Известно около 20 минералов. Важнейшие из них: молибденит МоS2, повеллит СаМоО4, молибдит Fe(MoO4)3·nH2O и вульфенит PbMoO4.
История открытия
Молибден был открыт в 1778 году шведским химиком Карлом Шееле — получен оксид МоО3. В 1782 г. П. Гьельм впервые получил Mo в металлическом состоянии, но загрязненный углеродом и карбидом молибдена. Чистый металл в 1817 году был получен шведским химиком Й. Берцелиусом.
Первые попытки использования молибдена в металлургии стали относятся к концу прошлого столетия. Его промышленное производство началось в 1909-1910 гг., когда были обнаружены особые свойства орудийных и броневых сталей, легированных этим металлом, а также была разработана технология получения компактных тугоплавких металлов методом порошковой металлургии.
Свойства молибдена
Молибден, как и вольфрам, в периодической системе элементов Д. И. Менделеева расположен в VI группе, но в 5-м периоде. Наиболее характерно для него шестивалентное состояние, хотя известны соединения, в которых он имеет другие валентности. Порядковый номер 42; атомная масса 95,95; плотность при комнатной температуре 10200 кг/м3. Молибден относится к тугоплавким металлам, является переходным элементом. Он плавится при 2620±10°С и кипит примерно при 4800 °С.
Mo и его сплавы отличаются также высоким модулем упругости, малым температурным коэффициентом расширения, хорошей термостойкостью, малым сечением захвата тепловых нейтронов. Электропроводность данного металла ниже, чем у меди, но выше, чем у железа. По механической прочности он несколько уступает вольфраму, но легче поддается обработке давлением.
Физические и механические свойства
| Свойство | Значение |
|---|---|
| Атомный номер | 42 |
| Атомная масса | 95,94 |
| Параметр элементарной ячейки, нм | 0,31470 |
| Атомный диаметр, нм | 0,272 |
| Плотность при 20°С, г/cм3 | 10,2 |
| Температура плавления, °С | 2610 |
| Температура кипения, °С | 4612 |
| Теплота плавления, кДж/моль: | 28 |
| Теплота испарения, кДж/моль: | 590 |
| Молярный объем, см³/моль: | 9,4 |
| Удельная теплоемкость, Дж/(г·К) | 0,256 |
| Теплопроводность, Вт/(м·К) | 142 |
| Коэффициент линейного расширения, 10-6 К-1 | 4,9 |
| Электросопротивление, мкОм·см | 5,70 |
| Модуль Юнга, ГПа | 336,3 |
| Модуль сдвига, ГПа | 122 |
| Коэффициент Пуассона | 0,30 |
| Твердость, НВ | 125 |
| Цвет искры | Короткий желтый прерывистый пучок искр |
| Группа металлов | Тугоплавкий металл |
Химические свойства
| 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 |
Марки молибдена и сплавов
Среди наиболее распространенных в промышленности марок молибдена можно выделить МЧ, МЧВП, МРН, МК, ЦМ, МР, МВ. Существует чистый Mo, Mo с различными присадками и сплавы Mo с другими металлами.
- МЧ — чистый молибден без присадок.
- МЧВП — чистый молибден без присадок, произведенный методом вакуумной плавки.
- МРН — молибден разного назначения, не содержит присадок, включает большее количество примесей по сравнению с марками МЧ и МЧВП.
- МК — содержит кремнещелочную присадку.
- ЦМ — в качестве присадки используются цирконий и/или титан.
- МР — сплав молибдена с рением.
- МВ — сплав молибдена с вольфрамом.
Достоинства / недостатки
- Достоинства:
- имеет высокую точку плавления, а следовательно — жаропрочность;
- т.к. плотность данного металла (10200 кг/м3) почти в два раза меньше плотности вольфрама (19300 кг/м3), то сплавы на основе молибдена
обладают значительно большей удельной прочностью (при температурах ниже 1370 °С); - имеет высокий модуль упругости;
- малый температурный коэффициент расширения;
- обладает хорошей термостойкостью;
- малое сечение захвата тепловых нейтронов;
- для молибдена характерна высокая коррозионная стойкость. Данный металл устойчив в большей части щелочных растворов, а также в серной, соляной и плавиковой кислотах при разных температурах и концентрациях.
- Недостатки:
- обладает небольшой окалийностью;
- высокая хрупкость сварных швов;
- малая пластичность при низких температурах;
- упрочнение нагартовкой можно использовать лишь до 700-800 °С, при более высоких температурах происходит разупрочнение из-за возврата.
Области применения молибдена
Молибден и его сплавы относятся к тугоплавким материалам. Для изготовления обшивки головных частей ракет и самолетов тугоплавкие металлы и сплавы на их основе используют в двух вариантах. В одном из вариантов эти металлы служат лишь тепловыми экранами, которые отделены от основного конструкцнонного материала теплоизоляцией. Во втором случае тугоплавкие металлы и их сплавы служат основным конструкционным материалом. Молибден занимает второе место после вольфрама и его сплавов по прочностным свойствам. Однако, по удельной прочности при температурах ниже 1350-1450°С Mo и его сплавы занимают первое место. Таким образом, наибольшее распространение для изготовлеиия обшивки и элементов каркаса ракет и сверхзвуковых самолетов получают молибден и ниобий и их сплавы, обладающие большей удельной прочностью до 1370°С по сравненню с танталом, вольфрамом и сплавами на их основе.
Из Mo изготовляют сотовые панели космических летательных аппаратов, теплообменники, оболочки возвращающихся на землю ракет и капсул, тепловые экраны, обшивку кромок крыльев и стабилизаторы в сверхзвуковых самолетах. В очень тяжелых условиях работают некоторые детали прямоточных ракетных и турбореактивных двигателей (лопатки турбин, хвостовые юбки, заслонки форсунок, сопла ракетных двигателей, поверхности управления в ракетах с твердым топливом). При этом от материала требуется не только высокое сопротивление окислению и газовой эрозии, но и высокая длительная прочность и сопротивление удару. При температурах ниже 1370°С для изготовления данных деталей используют молибден и его сплавы.
Молибден — перспективный материал для оборудования, работающего в среде серной, соляной и фосфорной кислот. В связи с высокой стойкостью данного металла в расплавленном стекле его широко используют в стекольной промышленности, в частности для изготовления электродов для плавки стекла. В настоящее время из молибденовых сплавов изготавливают прессформы и стержни машин для литья под давлением алюминиевых, цинковых и медных сплавов. Высокая прочность и твердость таких материалов при повышенных температурах обусловили их применение в качестве инструмента при горячей обработке сталей и сплавов давлением (оправки прошивных станов, матрицы, прессштемпели).
Молибден существенно улучшает свойства сталей. Присадка Mo значительно повышает их прокаливаемость. Небольшие добавки Mo (0,15-0,8 %) в конструкционные стали настолько увеличивают их прочность, вязкость и коррозионную стойкость, что они используются при изготовлении самых ответственных деталей и изделий. Для повышения твердости молибден вводят в сплавы кобальта и хрома (стеллиты), которые применяют для наплавки кромок деталей из обычной стали, работающих на износ (истирание).Также он входит в состав ряда кислотоупорных и жаростойких сплавов на основе никеля, кобальта и хрома.
Еще одной областью применения является производство нагревательных элементов электропечей, работающих в атмосфере водорода при температурах до 1600°С. Также молибден широко используется в радиоэлектронной промышленности и рентгенотехнике для изготовления различных деталей электронных ламп, рентгеновских трубок и других вакуумных приборов.
Соединения молибдена — сульфид, оксиды, молибдаты — являются катализаторами химических реакций, пигментами красителей, компонентами глазурей. Также данный металл как микродобавка входит в состав удобрений. Гексафторид молибдена применяется при нанесении металлического Mo на различные материалы. МоSi2 используется как твердая высокотемпературная смазка. Чистый монокристаллический Mo используется для производства зеркал для мощных газодинамических лазеров. Теллурид молибдена является очень хорошим термоэлектрическим материалом для производства термоэлектрогенераторов (термо-э.д.с 780 мкВ/К). Трехокись молибдена (молибденовый ангидрид) широко применяется в качестве положительного электрода в литиевых источниках тока. Дисульфид MoS2 и диселенид МоSе2 молибдена используют в качестве смазки трущихся деталей, работающих при температурах от -45 до +400°С. В лакокрасочной и легкой промышленности для изготовления красок и лаков и для окраски тканей и мехов в качестве пигментов применяют ряд химических соединений Mo.
Продукция из молибдена
Промышленностью выпускается большое разнообразие продукции. Наиболее распространены молибденовая проволока, прутки из молибдена, молибденовый порошок, штабик, лист.
Молибденовые прутки, а также проволока и лента применяются для изготовления нагревателей высокотемпературных электрических печей. Помимо этого прутки используются для изготовления вводов электровакуумных приборов. Проволока нашла применение при производстве высокотемпературных термопар, ламп накаливания, приемно-усил?