Молибден и сферы его применения

Краткие сведения о молибдене
История открытия молибдена
Физические и механические свойства молибдена
Химические свойства молибдена
Физические характеристики
Марки молибдена и сплавов
Преимущества и недостатки молибдена
Сфера применения молибдена
Молибден и химическая промышленность
Продукция из молибдена

Молибден – тугоплавкий материал – металл, которому трудно найти достойную замену, когда речь заходит о работе в высокотемпературных средах. Предлагаем коротко ознакомиться с характеристиками молибдена, с областями его применения, а также с его марками и разновидностями продукции.

История и происхождение названия

Открыт в 1778 г. шведским химиком Карлом Шееле, который прокаливая молибденовую кислоту, получил оксид МоО₃. В металлическом состоянии впервые получен П. Гьельмом в 1782 г. восстановлением оксида углём: он получил молибден, загрязненный углеродом и карбидом молибдена. Чистый молибден в 1817 году получил Й. Берцелиус.

Название происходит от греч. μολυβδος , 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 в. молибденит не отличали от графита и свинцового блеска, эти минералы носили общее название «молибден».

История и происхождение названия

Открыт в 1778 году шведским химиком Карлом Шееле, который, прокаливая молибденовую кислоту, получил МоО₃. В металлическом состоянии впервые получен П. Гьельмом в 1781 г. восстановлением оксида углём: он получил молибден, загрязненный углеродом и карбидом молибдена. Чистый молибден в 1817 году получил Й. Берцелиус восстановлением оксида водородом.

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 в. молибденит не отличали от графита и свинцового блеска, эти минералы носили общее название «молибден».

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.

Читать еще: Методы закалки стали 40х и их особенности

С кислородом элемент образует два основных оксида:

МоО₃ – кристаллическая форма белого цвета
МоО₂ – серебристого цвета.

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

Физические и химические свойства

Молибден (лат. Molybdenum), Mo, – элемент побочной подгруппы VI группы периодической системы Менделеева. Атомный номер – 42, атомная масса – 95,94. В природе молибден представлен семью стабильными изотопами с массовыми числами 92, 94–98 и 100. Наиболее распространен 98 Mo (23,75 %).

Молибден – серебристо-белый тугоплавкий металл. Содержание в земной коре – 1,1 × 10 -4 % (по массе).

При комнатной температуре молибден химически устойчив, но при нагревании на воздухе превращается в белый порошок – молибденовый ангидрид МоО₃. В серной и соляной кислотах элемент растворим при температуре 80–100°С. Азотная кислота, перекись водорода и царская водка медленно растворяют металл на холоде и быстро при нагревании. Молибден хорошо растворим в смеси серной и азотной кислот. [7]

Содержание молибдена (в мг/кг) в почвах стран СНГ, согласно данным: [6]

Почва

Среднее содержание

Пределы колебаний

Подзолистые

Болотные

Серые лесные

Черноземы

Каштановые

Засоленные

Сероземы

Красноземы

Горные

Варианты применения молибдена

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

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

Читать еще: Советы по закалке стали в домашних условиях

Его даже добавляют в машинное масло, благодаря антикоррозионным свойствам. Например, его можно найти в масле вязкостью 10W40.

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

1500 – 2000 0 С. 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.

к содержанию ↑

Биологическая роль

Физиологическое значение молибдена для организма животных и человека было впервые показано [кем?] в 1953 г, 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.

Читать еще: При какой температуре начался процесс плавления?

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 ее утилизацию в организме.

Круговорот азота

Молибден входит в состав активного центра нитрогеназы — фермента для связывания атмосферного азота (распространён у бактерий и архей).

Микроэлемент

Микроколичества молибдена необходимы для нормального развития организмов, используется в составе микроэлементной подкормки, в частности, под ягодные культуры.

Влияет на размножение (у растений).