МОЛИБДЕН — универсальный металл


Родом из Швеции

История открытия металла родилась в Швеции. В середине XVIII века шведский химик А.Ф. Кронштедт предположил, что под именем Molybdaena скрываются разные вещества. После серии экспериментов К.В. Шееле (тоже швед) получил «Wasserbleyerde», особую белую землю, и дал ей название молибденовая кислота.

А в 1782 году П.Я. Гьельм (конечно, тоже швед) получил королек из молибденовой кислоты.

Молибден

Гьельм был счастлив:

«Радуюсь, что мы теперь обладаем металлом – молибденом!».

Свойства металла

Молибден, Molybdaenum (Mo) — элемент № 42, расположенный в шестой группе 5-го периода таблицы Менделеева. Его относят к переходным металлам.

Некоторые характеристики элемента:

  • плотность 10,2 г/см³;
  • кристаллическая решетка объемноцентрированная, кубическая;
  • температура плавления 2623°C;
  • парамагнитен;
  • твердость по шкале Мооса 4,5.

Химические свойства во многом обусловлены степенями окисления: +2, +3, +4, +5, +6 (последняя самая устойчивая).

С водородом и азотом металл практически не реагирует.

При нормальных условиях молибден не вступает в реакции с газами воздуха. Начинает окисляться при нагреве выше 400°С.

При воздействии восстановителей в слабокислой среде образует молибденовые сини. Эти вещества используют как красители (например, в окраске шелка).

Свойства атома
Название, символ, номерМолибде́н / Molybdaenum (Mo), 42
Атомная масса (молярная масса)95,96(2)[1] а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация[Kr] 4d5 5s1
Радиус атома139 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус130 пм
Радиус иона(+6e) 62 (+4e) 70 пм
Электроотрицательность2,16 (шкала Полинга)
Электродный потенциал−0,2
Степени окисления6, 5, 4, 3, 2
Энергия ионизации (первый электрон)684,8 (7,10) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)10,22 г/см³
Температура плавления2623 °C
Температура кипения4885 K
Уд. теплота плавления28 кДж/моль
Уд. теплота испарения~590 кДж/моль
Молярная теплоёмкость23,93[2] Дж/(K·моль)
Молярный объём9,4 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решёткикубическая объёмноцентрированая
Параметры решётки3,147 Å
Температура Дебая450 K
Прочие характеристики
Теплопроводность(300 K) 138 Вт/(м·К)
Номер CAS7439-98-7

Рекомендуем: РЕНИЙ — последний из стабильных изотопов

Новые Технологии

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 молибден имеет другие валентности. Его 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.

Молибден и его сплавы отличаются также высоким модулем упругости, малым температурным коэффициентом расширения, хорошей термостойкостью, малым сечением захвата тепловых нейтронов. Электропроводность молибдена 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 молибдена

СвойствоМолибден
Атомный номер42
Атомная масса95,94
Параметр элементарной ячейки, нм0,3147
Атомный диаметр, нм0,272
Плотность при 20°С, г/cм310,2
Температура плавления, °С2610
Температура кипения, °С5687
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-14,9
Электросопротивление, мкОм•см5,7
Модуль Юнга, ГПа336,3
Модуль сдвига, ГПа122
Коэффициент Пуассона0,3
Твердость, НВ125
Цвет искрыКороткий желтый прерывистый пучок искр
Группа металловТугоплавкий металл

Химические свойства молибдена

СвойствоМолибден
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

Достоинстава / недостатки молибдена

Достоинства:

имеет высокую точку плавления, а следовательно — жаропрочность;

т.к. плотность молибдена (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);

молибден имеет высокий модуль упругости;

малый температурный коэффицйент 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:

молибден обладает небольшой окалийностью;

высокая хрупкость сварных швов;

малая пластичность при низких температурах;

упрочнение молибдена нагартовкой можно использовать лишь до 700-800 °С, при более высоких температурах происходит разупрочнение из-за возврата.

Применение молибдена

Молибден применяют в качестве легирующей добавки к различным сплавам, в том числе к высококачественным сталям. Молибден и молибденовые сплавы используются в деталях, длительно работающих в вакууме до 1800°С (в соплах ракет и в электровакуумных приборах), как конструкционный материал в энергетических ядерных реакторах, для изготовления оборудования, работающего в агрессивных средах. Молибденовая проволока и молибденовая лента служит для изготовления высокотемпературных печей, вводов электрического тока в лампочках.

Молибден и его сплавы относятся к тугоплавким материалам. Для изготовления обшивки головных частей ракет и самолетов тугоплавкие металлы н 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 молибден 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 молибдена 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 прямоточиых 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 молибдена в расплавленном стекле его широко используют в стекольной промышленности, в частности для изготовления электродов для плавки стекла. В настояшее время из молибдеповых сплавов изготовляют прессформы и стержни машин для литья под давлением алюминиевых, цинковых и медных сплавов. Высокая прочность и твердость сплавов молибдена 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 молибдена 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 жаростойких и кислотоупорных сплавов на основе никеля, кобальта и хрома.

В чистом виде молибден применяют в виде ленты или проволоки, в качестве нагревательных элементов электропечей, работающих в атмосфере водорода при температурах до 1600°С. Молибденовая проволока и жесть широко используются 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 молибден как микродобавка входит в состав удобрений. Гексафторид молибдена применяется при нанесении металлического молибдена на различные материалы. МоSi2 используется как твердая высокотемпературная смазка. Чистый монокристаллический молибден 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.

Также находят применение и химические соединения молибдена. 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.

Марки молибдена и сплавовСтандартМаркаОснова %ДР. %Средн. содержание примес. и посадок % не более
ПРОВОЛОКА: ОСТ11 021.004-76,
ТУ48-19-203-76, ТУ11-77 Яе0.021.122ТУ,
ТУ11-77 Яе0.021.123ТУМЧМо осн.Al+Fe-0,018. Fe-0,009. Ca+Mg-0,005. Ni-0,005. Si-0,014. C-0,005.
ПРУТОК: ТУ11-77ЯеО.О21.О57ТУ.
ТУ48-19-203-76, ТУ48-19-247-77
ПЛЮЩЕНКА: ТУ11 Яе0.021.016.-75МЧМо осн.По статистич. данным K-0,0100. Са+Мg-0,0030. Al+Fe-0,014.
Ni-0,0030. Si-0,003. W-0,2000. C-0,300.
O-0,1000. N-0,0030. H-0,0005.
МЧ ЗАГОТОВКИ: ТУ48-19-88-78, ТУ48-19-250-77. ПОЛОСЫ: ТУ11-77 ЯеО.021.055, ТУ48-19-315-80, ТУ48-19-272-77,
ГОСТ 5.1820-73. ФОЛЬГА: ТУ48-19-245-76. ТРУБЫ: ТУ48-19-251-77.
ПРОВОЛОКА ДЛЯ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА ГОСТ 27266-87МЧМо 99,96Сумма примесей — 0,04.
ПРУТОК: ТУ11-77 Яе0.021.057ТУ,
ТУ48-19-203-76, ТУ48-19-247-77
ПЛЮЩЕНКА: ТУ11 ЯеО.02 1.016-75.МЧВПМо осн.По статистич. данным K-0,0100. Са+Мg-0,0030. Al+Fe-0,014.
Ni-0,0030. Si-0,003. W-0,2000.
C-0,300. O-0,1000. N-0,0030. H-0,0005.
МЧВП ЗАГОТОВКИ: ТУ48-19-88-78, ТУ48-19-250-77. ПОЛОСЫ: ТУ11-77 ЯеО.021.055, ТУ48-19-315-80, ГОСТ 5.1820-73.
ФОЛЬГА: ТУ48-19-245-76. ТРУБЫ: ТУ48-19-251-77.
ПОЛОСЫ: ТУ48-19-272-77МЧВПМо осн.Тi-0.007
В 0,005-0,025Fe+А1-0,018 Са+Мg-0,005. Ni-0,005. Si-0,014. С-0,003. N-0,005. О-0,005. Н-0,0008.

Содержание в соединениях тугоплавких металлов в %

ФормулаНазвание соединенияМолекулярный вес%
MoCl5Пятихлористый молибден273,2435,12
MoO2Двуокись молибдена127,9574,99
Mo03Молибденовый ангидрид143,9566,66
MoS2Двусернистый молибден160,0859,94
MoSi2Дисилицил молибдена152,1263,07
MoClХлорид молибдена131,3973,02
MoF6Фторид молибдена209,9445,7

Стандарты тугоплавких металлов

ГОСТы и ТУ на молибден

МоГОСТ 17434-72ЛИСТЫ. ПРУТКИ. ПОКОВКИ ИЗ ПОРОШКА М-МП
МоГОСТ 18905-73Проволока молибденовая. Сортамент
МоГОСТ 25442-82Полосы молибденовые отожженные для глубокой вытяжки.
МоГОСТ 27266-87Проволока молибденовая для источников света МЧ, МК, МРН.
МоГОСТ 4759-91Ферромолибден. Технические требования и условия поставки (ИСО 5452-80)
МоГОСТ 5.1820-73Полосы молибденовые
МоОСТ1 90022-71Сплавы молибденовые деформируемые
МоОСТ11 021.004-76ПРОВОЛОКА МОЛИБДЕНОВАЯ ДДЯ ИЭТ. ОТУ МЧ, МРН, МК, МС
МоСуО,021,001ТУ ТУ11-80ШТАБИКИ МОЛИБДЕНОВЫЕ МЧ, МРН, МК, МС
МоСуО,021,118ТУПРОВОЛОКА МОЛИБДЕНОВАЯ КАРБИДИРОВАННАЯ ИЗ ПРОВОЛ. ТУ48-9-47-66 И ОТОЖЖЕННАЯ В ВОДОРОДЕ
МоСуО,021,141ТУ ТУ11-77ЗАГОТОВКИ ИЗ МОЛИБДЕНА НЕШЛИФОВАННЫЕ МЧ, МК, МРН

Добыча, месторождения

Молибден — металл редкий. В природе его нахождение в чистом виде исключено.

Известно почти два десятка молибденсодержащих минералов:

МинералСодержание рудообразующего металла
Молибденит57-60%
Ферримолибдит40-60%
Повелит48%
Вульфенит27–46%
ЗейригитДо 24%

Другие содержащие молибден руды (чиллагит, комозит, кехлинит, иордизит и другие) не представляют интереса для промышленного использования.

Значимые месторождения металла принадлежат:

  • США;
  • Чили;
  • Канаде;
  • Казахстану;
  • Перу;
  • Китаю.

Рейтинг добычи молибденовых руд возглавляет Китай, на втором месте с большим отрывом США, на третьем месте Чили.

В Госбалансе запасов полезных ископаемых РФ числятся 34 месторождения молибдена.

Происхождением молибденовые руды из скарновых, грейзеновых, гидротермальных месторождений.

Содержание редкого металла в земной коре всего 0,02%. А ведь он необходим для существования человека, как биологического вида. Зато в космосе молибдена подозрительно много. Особенно им богаты красные гиганты — звезды-старики, у которых «все в прошлом».

Как получить Molybdaenum

Получение молибдена можно разделить на несколько стадий:

  1. Методом флотации обогащают руду. В результате получают молибденовые концентраты, их три марки.
  2. Производство из концентратов MoO3, т.н. «огарка», из огарка путем возгонки или химической переработки выделяют чистый молибденовый ангидрид. Чистота продукта не менее 99,975%.
  3. Молибденовый порошок с размером зерен 0,5-2 мкм получают восстановлением ангидрида водородом.
Марки молибденаОсобенности
МЧ, МЧВПМеталл без присадок
МРНПрисадок нет, но есть примеси
МКСодержит кремнещелочную присадку
ЦМПрисадка — цирконий и/или титан
МРСплав с рением
МВСплав с вольфрамом

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-усилительных и генераторных ламп, рентгеновских трубок. Листы применяются в качестве конструкционного материала для производства изделий авиационной и космической отраслей. Молибденовый порошок выступает в качестве легирующей добавки к различным сталям и сплавам. Также он является исходным сырьем для получения компактного молибдена.

Плюсы и минусы металла

Свойства молибдена диктуют его хорошие и плохие стороны.

ДостоинстваНедостатки
Высокая удельная прочностьСварные швы очень хрупкие
Высокий модуль упругостиМаленькая пластичность при низких температурах
Прекрасная термостойкостьНевысокая окалийность
Большая коррозионная устойчивостьУпрочнение наклепкой возможно при температуре до 800°С
Низкий коэффициент расширения при нагреве

Молибденовая трубка
Молибденовая трубка

Физические свойства молибдена:

400Физические свойства
401Плотность*10,28 г/см3 (при 20 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело),
9,33 г/см3 (при температуре плавления 2623 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – жидкость)
402Температура плавления*2623 °C (2896 K, 4753 °F)
403Температура кипения*4639 °C (4912 K, 8382 °F)
404Температура сублимации
405Температура разложения
406Температура самовоспламенения смеси газа с воздухом
407Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл)*37,48 кДж/моль
408Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHкип)*598 кДж/моль
409Удельная теплоемкость при постоянном давлении0,251 Дж/г·K (при 25 °C), 0,272 Дж/г·K (при 0-100 °C)
410Молярная теплоёмкость*24,06 Дж/(K·моль)
411Молярный объём9,4 см³/моль
412Теплопроводность138 Вт/(м·К) (при стандартных условиях),
138 Вт/(м·К) (при 300 K)
413Коэффициент теплового расширения4,8 мкм/(М·К) (при 25 °С)
414Коэффициент температуропроводности
415Критическая температура
416Критическое давление
417Критическая плотность
418Тройная точка
419Давление паров (мм.рт.ст.)
420Давление паров (Па)
421Стандартная энтальпия образования ΔH
422Стандартная энергия Гиббса образования ΔG
423Стандартная энтропия вещества S
424Стандартная мольная теплоемкость Cp
425Энтальпия диссоциации ΔHдисс
426Диэлектрическая проницаемость
427Магнитный тип
428Точка Кюри
429Объемная магнитная восприимчивость
430Удельная магнитная восприимчивость
431Молярная магнитная восприимчивость
432Электрический тип
433Электропроводность в твердой фазе
434Удельное электрическое сопротивление
435Сверхпроводимость при температуре
436Критическое магнитное поле разрушения сверхпроводимости
437Запрещенная зона
438Концентрация носителей заряда
439Твёрдость по Моосу
440Твёрдость по Бринеллю
441Твёрдость по Виккерсу
442Скорость звука
443Поверхностное натяжение
444Динамическая вязкость газов и жидкостей
445Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом, % объёмных
446Взрывоопасные концентрации смеси газа с кислородом, % объёмных
446Предел прочности на растяжение
447Предел текучести
448Предел удлинения
449Модуль Юнга
450Модуль сдвига
451Объемный модуль упругости
452Коэффициент Пуассона
453Коэффициент преломления

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).

Рекомендуем: СЕРЕБРО — лунный металл от любой нечисти

Обработка металла давлением проще, чем аналогичная обработка вольфрама.

Добыча

Залежи молибдена и его добыча по странам

СтранаЗалежи (тыс. т)20012002200320042005200620072014
США270037,632,329,941,558,059,859,468,2
Китай300028,230,3332,2229,040,043,9446,0103,0
Чили190533,529,533,441,4847,7543,2841,148,8
Перу8508,358,329,639,617,3217,2117,2517,0
Канада958,567,958,895,77,917,278,09,7
Россия3603,934,293,573,113,843,944,164,8
Мексика1355,523,433,523,74,252,524,014,4
Армения6353,43,63,53,02,753,03,07,1
Иран1202,62,42,41,52,02,02,54,0
Монголия2941,421,591,61,71,191,21,52,0
Узбекистан2030,580,50,50,50,570,60,50,5
Болгария100,40,40,20,20,20,40,4?
Казахстан1300,090,050,050,230,230,250,4
Киргизия1000,250,250,250,250,250,250,25?
Прочие1002
Итого11539134,4124,91129,63141,47186,26185,66188,71

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.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 4 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: