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[источник не указан 55 дней]. В России молибден выпускают на Сорском ферромолибденовом заводе. Более 7 % от мировых запасов молибдена расположены в Армении[6], 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[7].
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[9]. 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[10].
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)[11].
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[12].
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[13].
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[14].
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.
- ↑ 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 |
Источник
Bведение
Одной из значимых задач современной электроники, является поиск новых материалов. Не смотря на бурное и значительное развитие кремниевой технологии, спектр требований и задач, стоящих перед современной электроникой настолько широк, что для его удовлетворения необходимы новые материалы и технологии.
Одной из перспективных групп веществ, для практического применения, являются оксиды переходных металлов. Переходные металлы, благодаря незаполненным электронным оболочкам, обладают переменной валентностью и образуют целый ряд соединений с кислородом.
Тонкие пленки оксидов переходных металлов находят широкое применение в качестве материалов для элементов электронной техники и в ряде случаев несут функциональную нагрузку. Оксиды ниобия, вольфрама, молибдена известны как вещества с электро и фотохромными свойствами. Практически все переходные металлы, в соединении с кислородом, проявляют свойства электронных переключателей, обладают фазовым переходом металл-диэлектрик.
Реализация эффекта переключения связана с формовкой или обратимым электрическим пробоем, при котором формируется проводящий канал в диэлектрической матрице основного вещества. Изучение явления переключения, не смотря на активные исследования, продолжается, и накопление экспериментальных данных способствует решению вопросов о создании устойчивых технических конструкций на основе плёночных структур с переключением и памятью. Кроме того, исследование явления переключения интересно с точки зрения решения ряда проблем связанных с механизмом фазового перехода металл-полупроводник.
Актуальность данной работы выражается поиском новых материалов для практического применения, а также исследованием и накоплением экспериментальных данных в области изучения фазовых переходов в твёрдом теле.
Целью работы было получение плёночных структур, на основе оксида молибдена, с последующим исследованием их свойств электрическими и оптическими методами.
Литературный обзор
Свойства молибдена и его оксидов
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.
Оксид молибдена (II) MoO0,93-0,97. При действии парок калия на кислородные соединения молибдена образуется ряд продуктов, содержащих К1,5MoО3, К0,6MoО2. Под действием воды или спирта они превращаются в растворимый молибдат, кислород и черный мало растворимый осадок, обладающий сильными восстановительными свойствами и отвечающий составу среднему между MoО0,93 и MoО0,97.
Оксид молибдена (III) Mo2O3. Матово-черный порошок. Плотность равна 7,07 г/см3. Мало растворим в воде. Получают дегидратацией гидроксида молибдена (III), восстановлением жидким калием или водородом триоксида молибдена.
Оксид молибдена (IV) MoO2. Серый аморфный порошок или фиолетово-коричневые парамагнитные моноклинные кристаллы. Плотность равна 6,47 г/см3. Устойчив на воздухе, медленно сублимируется в вакууме при 1100°С. Обладает свойствами полупроводников. Мало растворим в воде, кислотах и щелочах. Растворяется в растворах кислот окислителей. Получают окислением металлического молибдена смесью паров воды и водорода при 700-800оС, легким нагреванием порошкообразного металлического молибдена на воздухе, восстановлением триоксида молибдена водородом, цинком, кадмием при нагревании.
Оксид молибдена (V) Mo2O5. Получается в виде темно-фиолетового порошка при дегидратации гидроксида молибдена в токе газообразного СO2 (или азота), а также разложением соединений Mo2O(SO4)2, Mo2O(C2O4)2 в токе азота.
Оксид молибдена (VI) MoO3. Слабо парамагнитные двулучепреломляющие белые и блестящие, как снег (желтеющие при нагревании), орторомбические кристаллы слоистой структуры. tпл=795°С, tкип=1255°С, плотность равна 4,69 г/см3. Растворяется в воде, в избытке растворов щелочей или карбонатов щелочных металлов. Получают прокаливанием молибдена на воздухе при 570оС.
Кроме того, получены оксиды промежуточного между МоО3 и МоО2 состава: Мо8О23, Мо9О26, Мо4О11, Мо17О47. характер связи в оксидах в основном ионный, частично ковалентный. Оксид МоО2 более тугоплавок и термодинамически устойчив чем оксид МоО3.
Поскольку молибден относится к металлам, то его оксиды должны проявлять основные свойства. Но оксиды МоО3, и МоО2 проявляют не основные свойства, а кислотные. Они дают ряд соединений общей формулой Н2МоО4 и Н2МоО3. основные свойства проявляет оксид Мо2О3.
По химическим свойствам оксид проявляет тем более основные свойства, чем больше разница электроотрицательностей между элементом и кислородом. Электронегативность молибдена по Полингу равна 1,8 а кислорода 3,5. как видно разница электроотрицательностей элементов равна 3,5 – 1,8 = 1,7.
Основные свойства оксидов молибдена можно подтвердить их взаимодействием с растворами кислот и щелочей.
Молибден имеет большое значение в современной технике. Из всего его количества, потребляемого промышленностью, до 80% используется в черной металлургии для производства жаропрочных, жаростойких антикоррозионных, инструментальных, быстрорежущих, магнитных, конструкционных сталей, жаропрочных и жаростойких чугунов. Молибден повышает прочность сталей на холоду и содействует ее сохранению при высокой температуре, повышает жаростойкость сталей и чугуна, улучшает способность принимать закалку, 1 вес. ч. Мо повышает прочность стали эквивалентно 2 – 2,5 вес. ч. вольфрама.
Источник