Андрей Смирнов
Время чтения: ~20 мин.
Просмотров: 0

Молибден

Анализ и синтез молибдена

Новый металл и его соединения заинтересовали химиков XIX столетия. Чистый молибден при хранении совершенно не изменялся, он прекрасно противостоял действию влаги и воздуха. Но так было лишь при невысоких температурах: стоило нагреть его, и он начинал реагировать с кислородом; при температуре около 500° С он превращался в окисел целиком. Это, конечно, огорчало. Металл с хорошими физико-механическими свойствами и к тому же тугоплавкий при сравнительно небольшом нагреве терял металлические свойства. Это обстоятельство (вместе со сложностью получения металлического молибдена) надолго отсрочило время, когда этот металл нашел первое практическое применение.

Соединения элемента № 42 стали применять намного раньше.
В 1848 г. русский химик Г. В. Струве вместе со шведом Л, Сванбергом изучал свойства молибденового ангидрида и образуемой им кислоты. Они растворили МоО3 в концентрированном растворе аммиака и к полученному раствору прилили винного спирта. Выпал осадок канареечно-желтого цвета — молибдат аммония. Этой соли суждено было сыграть большую роль в аналитической химии.

Как раз в эти годы возникала наука о плодородии, как раз в это время благодаря работам Либиха и других ученых довольно бурно развивалась агрохимия. Специальные фабрики стали вырабатывать удобрения, содержащие фосфор и азот. И сразу понадобились реактивы, с помощью которых можно было бы легко и точно определять содержание этих элементов в различных веществах.

Полученный Струве и Сванбергом молибдат аммония оказался прекрасным реактивом на фосфор — реактивом, полностью осаждающим фосфор из растворов, позволяющим определить его содержание в любых продуктах— туках, металлах,рудах. Реактив оказался настолько хорош, что я сегодня им охотно пользуются в аналитических лабораториях, когда нужно определить содержание фосфора в образце.
Молибдат аммония нашел и другое  применение.  Оказалось, что он губительно действует на микроорганизмы, и его стали применять в качестве дезинфицирующего средства. Первоначально шелковые и хлопчатобумажные ткани пропитывали этим веществом только ради того, чтобы продлить срок их службы. Но позже открылась еще одна особенность воздействия этого вещества на ткань.

Если пропитанную молибдатом аммония ткань протянуть затем через раствор восстановителя (хлористого олова), то она в зависимости от концентрации реактивов окрашивается в небесно-голубой или синий цвет. Это вообще характерно для кислых растворов солей молибденовой кислоты: под действием восстановителей они синеют. Такую краску называют молибденовой синью, или минеральным индиго. Было составлено много рецептов для окрашивания тканей молибденовыми солями не только в синий, но и в красный, желтый, черный, бурый цвета. Окрашивали этими солями шерсть, мех, кожу, дерево и резину. Использовали молибденовые соединения и для приготовления лаков, и для окраски керамики. Например, фарфор окрашивается в голубой цвет молибдатом натрия, а в желтый — все тем же молибдатом аммония. Очень ценится оранжевая краска из молибдата и хромата свинца.

А сернистый молибден, из которого в давние времена делали карандаши, стали добавлять к глине, окрашивая керамические изделия при обжиге в желтый или красный цвет (в зависимости от количества MoS2).

Вы читаете, статья на тему молибден история

Добыча

Залежи молибдена и его добыча по странам
Страна Залежи (тыс. т)
 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

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.

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 <sup>93</sup>Mo (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.

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.

Химический состав

Химический теоретический состав: Мо — 59,94; S — 40,06.
Большинство химических анализов дает почти точно теоретическое соотношение Mo и S, что указывает на большую чистоту минерала. Характерно присутствие Re в виде изоморфной примеси в количестве до 0,33%. Молибдениты месторождений центральной части Казахстана содержат от 1*10-4 до 5,6*10-4 Re; в молибденитах скарнов, высоко- и среднетемпературных молибденовых и молибдено-вольфрамовых месторождений меньше рения, чем в молибденитах относительно низкотемпературных медно-молибденовых месторождений.

Кристаллографическая характеристика

Сингония гексагональная.

Класс симметрии. Дигексагонально-бипирамидальный. Отношение осей. с/а = 3,899.

Кристаллическая структура 

Кристаллическая решетка слоистая.  Слои располагаются параллельно (0001), в связи с чем спайность весьма совершенная. Плоские сетки кристаллической решетки, образо­ванные ионами молибдена, располагаются между двумя слоями ионов серы, параллельно базальной плоскости. Характерно окружение Мо шестью атомами S по вершинам тригональной призмы с расстояниями Мо—S = 2,35 А.
Наблюдалась аномальная дифракция электронов, указывающая на полярность оси с.

Соединения молибдена с серой.

Для молибдена сернистые соединения и, в частности, сульфид четырехвалентного молибдена являются основной формой природного соединения.  Природный дисульфид молибдена ( минерал молибденит) применяют в технике в качестве смазочного материала. Однако присутствие примесей, в частности кварца, снижает качество природного дисульфида молибдена, вследствие чего его получают синтетическим путем. Состав синтетического дисульфида близок к теоретическому, а свойства мало отличаются от свойств природного молибдена. Еще один сульфид молибдена можно получить при продолжительном пропускании сероводорода в горячий кислый раствор молибдена. При этом большое значение имеет кислотность раствора, так как сульфид образуется только в кислотной среде, а в нейтральных растворах получаются легко растворимые сульфосоли. Из кислых растворов молибден может быть осажден сероводородом в присутствии вольфрама, Этот прием рекомендуется делать для отделения вольфрама от молибдена в количественном анализе.

Характеристика материала

Физические свойства. Молибден – редкоземельный металл серого цвета, внешне похож на свинец. Температура плавления 2619 ºС. 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 ºС, молибден не имеет конкурентов. Молибден имеет низкое значение коэффициента линейного расширения. При изменении температуры на 1000 ºС, 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 ºС.

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

Молибден инертен к водороду при температуре до 2620 ºС. 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.

Применение: от лампочки до ракеты

  • Большую часть продукции из молибдена потребляет радиоэлектроника.
  • Увеличивается использование металла в ракетной технике: для обшивки спускаемых ракет и капсул, в соплах ракетных двигателей, в ракетах на твердом топливе.
  • Молибденовую проволоку используют для производства термопар, ламп накаливания, нагревателей высокотемпературных электропечей.
  • Молибденовые ленты и проволока востребованы в светотехнической промышленности, из них делают электроды для плавки стекла.
  • Распространено применение молибдена и его сплавов в атомной энергетике, в производстве трубопроводов охлаждения, оболочек тепловыделяющих сборок.
  • Больше 2/3 произведенного металла используют в металлургии, как легирующую добавку к стали.
  • Сульфид молибдена — отличная высокотемпературная смазка для деталей, им покрывают пули, его используют при производстве керамических изделий как добавку в глину (для получения синего или красного цветов).

Обработка металла давлением проще, чем аналогичная обработка вольфрама.

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

Получение молибдена

Сырье, из которого производится металлический молибден – молибденовые концентраты. В их составе данного элемента содержится около 50%. Также в них содержатся: сера ~ 30%, оксид кремния (до 9%) и около 20% прочих примесей.

На следующем этапе удаляют примеси для получения чистого оксида молибдена. Применяются два способа:

  1. Возгонка при температуре 950 °С — 1100 °С.
  2. Химическое выщелачивание. Суть способа в том, что при взаимодействии с аммиачной водой устраняются примеси меди и железа и получается карбид молибдена, который кристаллизуют выпаркой или нейтрализацией. Далее карбид нагревают и выдерживают при температуре до 500°С. На выходе – чистый оксид МоО3, в котором содержание примесей всего 0,05%.

Производство молибдена основано на восстановлении МоО3. Процесс проводят в два этапа:

  1. В трубчатой печи при температуре 550°С — 700°С в потоке сухого водорода происходит отделение атомов кислорода.
  2. Далее температура поднимается до 900°С — 1000°С и происходит окончательное восстановление. Полученный металл находится в виде порошка.

Для получения монолитного металла пользуются плавлением или спеканием порошка. Плавку используют, когда получают заготовки массой от 500 кг. Процесс производят в дуговых печах с охлаждаемым тигелем, в который подается расходуемый электрод из ранее спеченных штабиков.

Получение молибдена

Порошковое спекание – это прессование в атмосфере водорода при высоких значениях давления (2000-3000 атмосфер) и температуры (1000°С — 1200°С). Полученные штабики, подвергаются спеканию при высоких температурах равных 2200°С — 2400°С. В дальнейшем молибдену придается необходимая форма за счет обработки давлением – ковкой, прокаткой, протяжкой.

Широко в промышленности используется ферромолибден, в котором до 60-70% молибдена, а оставшееся — железо. Его получают путем введения в сталь молибденовых присадок. Сплав получают путем восстановления огарка силикатом железа с добавками стальной стружки и железистой руды.

Свойства простого вещества.

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:

Mo + 2H2O = MoO2 + 2H2

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 + 3H2O.

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.

Химические свойства

Молибден, химические свойства которого приведены ниже, имеет следующие характеристики:

  • радиус валентности — 130·10-12 м;
  • ионный радиус — (+6e) 62 (+4e) 70·10-12 м;
  • электрическая отрицательность — 2,15;
  • потенциал электрический – 0;
  • валентности при окислении — 2-3-4-5-6
  • валентность молибдена – 6;
  • температура начала окисления — 400°С;
  • окисление до МоО3 при температуре — 600°С и выше;
  • реакция с водородом – нейтральная;
  • температура реакции с хлором – 250°С;
  • температура реакции с фтором – комнатная;
  • температура реакции с серой – 440°С;
  • температура реакции с азотом — 1500°С.

С кислородом элемент образует два основных оксида:

  • МоО3 – кристаллическая форма белого цвета
  • МоО2 – серебристого цвета.

Молибден MoS2

Свойства растворимости молибдена в химических растворах: растворим в щелочах и кислотах при нагревании. Это способствует получению различных соединений или его очищению.

Упругость пара молибдена характеризуются следующими цифрами:

Температура °C 3102 3535 3690 4109 4553 4804
Давление пара, мм рт.ст 1 10 20 60 100 400

Компактный молибден на воздухе при обыкновенной температуре не окисляется; при нагревании свыше 600 °C металл окисляется с образованием трехокиси. По отношению к кислотам молибден менее устойчив, чем другие тугоплавкие металлы: он медленно растворяется в соляной кислоте при температуре 110 °C. Легко растворяется в царской водке, в смеси плавиковой и азотной кислот, а также в смеси азотной и серной кислот. Холодные растворы щелочей не действуют на молибден.

При растворении трехокиси молибдена в растворах щелочи или аммиака образуются соли молибденовой кислоты — молибдаты. Практическое значение имеют нормальные молибдаты и парамолибдаты, в частности парамолибдат аммония.Молибдат натрия Na2MoO4 получается при растворении трехокиси молибдена в растворе едкого натра: MoO3+2NaOH→Na2MoO4+H2O. Эта реакция широко используется при переработке молибденовых концентратов. Молибдат аммония (NH4)2MoO4 получается при взаимодействии концентрированного раствора аммиака с трехокисью молибдена. Нормальный молибдат аммония уже при комнатной температуре частично отщепляет аммиак; при температурах свыше 90°C начинает выделяться вода, а выше 150 происходит полное разложение соли.

Молибдат кальция представляет собой белое кристаллическое вещество, практически нерастворимое в воде.Зависимость растворимости молибдата кальция от температуры показана на графике слева. Полученные данные показывают, что растворимость соли достигает максимума при температуре 80°C, состовляя при этом всего 10,9 мг молибденав 100г раствора.Реакция образования молибдата кальция используется при переработке молибденсодержащих щелоков. В виде молибдатов кальция и свинца молибден встречается в природе.

В настоящее время молибден, подобно вольфраму, и ванадию, приобрел исключительное значение при выплавке сталей специального назначения , сочетающих высокую вязкость и твердость,и во многих других областях народного хозяйства.

Шестивалентный молибден принадлежит к подгруппе мышьяка сероводородной группы элементов. Открытие молибдена по образованию перлов с бурой или фосфорной солью не имеет практической ценности. Другие методы обнаружения молибдена так называемым сухим путем также не получили признание. Открытие молибдена по окрашиванию пламени. Также молибден можно обнаружить по появлению характерного окрашивания при электролитическом восстановлении на платиновом катоде.

Нахождение в природе

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 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

Крупные месторождения молибдена известны в США, Мексике, Чили, Канаде, Австралии, Норвегии, России. В России молибден выпускают на Сорском ферромолибденовом заводе. Более 7 % от мировых запасов молибдена расположены в Армении, причем 90 % из них сосредоточены в Каджаранском медно-молибденовом месторождении.

В космосе

Аномально высокое содержание молибдена наблюдается в звездных образованиях, состоящих из красного гиганта (или сверхгиганта), внутри которого находится нейтронная звезда — объектах Ландау-Торна-Житковой.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации