Молібден

Молібден (Mo)
Атомний номер	42
Зовнішній вигляд простої речовини	сріблясто-білий твердий метал
Властивості атома
Атомна маса (молярна маса)	95,94 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома	139 пм
Енергія іонізації (перший електрон)	684,8(7,10) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація	[Kr] 4d^5 5s^1
Хімічні властивості
Ковалентний радіус	130 пм
Радіус іона	(+6e)62 (+4e)70 пм
Електронегативність (за Полінгом)	2,16
Електродний потенціал	0
Ступені окиснення	6, 5, 4, 3, 2, 0
Термодинамічні властивості
Густина	10,22 г/см³
Молярна теплоємність	0,251 Дж/(К·моль)
Теплопровідність	(138) Вт/(м·К)
Температура плавлення	2890 К
Теплота плавлення	28 кДж/моль
Температура кипіння	4885 К
Теплота випаровування	~590 кДж/моль
Молярний об'єм	9,4 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки	кубічна об'ємноцентрована
Період ґратки	3,150 Å
Відношення с/а	n/a
Температура Дебая	380,00 К
Інші властовості
Критична точка	н/д
H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og * La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu ** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Молібден у Вікісховищі

Молібде́н^[1] (лат. molybdenum, від грец. mόλυβδος — «свинець»; названий за схожість його руд зі свинцевими)^[2] — хімічний елемент з атомним номером 42, який належить до 6-ї групи 5-го періоду (за старою класифікацією VI група побічної підгрупи). Є d-елементом. Має сім ізотопів, що зустрічаються в природі: ⁹²Mo, ⁹⁴Mo, ⁹⁵Mo, ⁹⁶Mo, ⁹⁷Mo, ⁹⁸Mo, ¹⁰⁰Mo, найпоширенішим з яких є ⁹⁸Mo. Ступені окиснення від +6 до -2. Галіди Mo⁶⁺ — полімерні з Mо–Mо зв'язками. У нижчих ступенях окиснення типовими є фосфінові і карбонільні похідні. З донорними атомами, зокрема з О- та S-лігандами, утворює комплекси у вищих ступенях окиснення. Оксиди МоО₂, МоО₃.

Утворює просту речовину — молібден. t_пл = 2620 °С; t_кип = 4600 °С. Його густина 10220 кг/м³. Окиснюється на повітрі з утворенням захисної оксидної плівки.

Загальна характеристика

Молібден було відкрито Карлом Шеєле 1778 р., та його почали активно використовувати тільки в ХХ ст.

Основна галузь застосування Молібдену— металургія (85–90%), де він входить до складу легованих сталей і сплавів з ванадієм (V), вольфрамом (W), міддю (Cu), нікелем (Ni) кобальтом (Co), залізом (Fe) і вуглецем (C).

Сплави, утворені завдяки нікелю та кобальту мають назву стеліти, — а сплави з вуглецем (С) — карбіди.

Леговані сталі і сплави використовуються для верстатобудування, нафтогазової, хімічної і електротехнічної промисловості і транспортного машинобудування, а також для виробництва броньованих плит і бронебійних снарядів. Крім того, молібден використовується в електротехніці, радіотехніці, термотехніці, хімічній і нафтопереробній промисловості і як мікроелемент добрив. Важливий конструкційний матеріал електровакуумної, ракетної, авіаційної техніки, ядерної енергетики. Основна сировина для виробництва молібдену та його сплавів і сполук — молібденітові концентрати, що містять 45–52% Мо, 28–32% S і домішки ряду хімічних елементів. Технічними умовами на молібденовий концентрат передбачено, що при вмісті Мо 47–50% кількість Cu не повинна перевищувати 0,5–2,0%, Р — 0,07–0,15%, As — 0,07%, Sn — 0,07%, кварцу 5-9%. Молібден отримують з молібденових, вольфрам-молібденових, мідно-молібденових і уран-молібденових руд.

Відомі особливості

Молібден — метал перехідної групи елементів. Чистий метал має сріблясто-білий колір, досить м'який. Чистий метал має тенденцію до розшаровування при механічній обробці. В малих кількостях молібден використовується для ефективного зміцнення сталі.

Молібден займає важливу роль у вирощуванні рослин, а також його наявність є необхідною в їжі тварин та людей. Виявлено, що він відіграє активну роль у деяких ферментах, наприклад ксантиноксидаз.

Застосування

Виробництво (видубуток) молібдену у світі у відсотках для кожної окремо взятої країни в 2005 році порівняно з лідером США (100 % = 68 900 тони).

Більш ніж дві третини всього молібдену використовується в сплавах. Використання Молібдену зросло впродовж Першої світової війни, коли не задовольнялись потреби у вольфрамі, який використовувався для виготовлення коштовної вогнетривкої та високоміцної сталі.

В сучасні часи молібден досі використовується у високоміцних сплавах та у жаростійких сталях. Спеціальні сплави, що містять молібден, наприклад гастелой, є особливо стійкими до високих температур та корозії. Молібден використовується в нафтопроводах, в частинах літаків і ракет та у волокнах. Також Молібден знаходить використання як каталізатор у нафтовій промисловості, особливо в каталізаторах з метою видалення органічної сірки з нафтопродуктів. Іноді його застосовують для формування аноду у рентгенівських трубках, особливо для мамографії. Металічний Молібден знайшов застосування в електроніці як провідний шар у тонкоплівкових транзисторах (TFT).

Дисульфід молібдену — суха мастильна речовина, особливо при високих температурах. Ізотоп Mo-99, отриманий у ядерній промисловості, використовується як індикаторний елемент. Молібденові пігменти від червоно-жовтого до яскраво-червоного жовтогарячого використовуються у фарбах, чорнилах, пластмасах та гумових матеріалах.

Історія

У чистому вигляді в природі Молібден не було знайдено, і сполуки, що містили молібден до кінця 18-го сторіччя змішувалися зі сполуками інших елементів, таких як вуглець та свинець. У 1778 році Карл Вільгельм Шеєле зміг визначити, що молібден відрізняється від графіту і свинцю, та виділив оксид металу з молібденіту. У 1782-му Єльм отримав неочищений екстракт металу, відновлюючи оксид із вуглецем. Молібден рідко використовувався та залишався в лабораторіях до кінця 19-го сторіччя. Згодом французька компанія Schneider and Co. спробувала застосовувати молібден як легуючий агент у броньовому покритті сталі і відзначила його користь як зміцнювача сталі.

Знаходження в природі

Зустрічається у вигляді мінералу молібденіту. Молібден — малопоширений елемент. Варіації концентрацій у породах різного складу незначні — (0,4–3,5)·10^-4 % за масою. Основні мінерали, у яких наявний Молібден: молібденіт, молібдит і повеліт.

Головним промисловим джерелом молібдену є молібденіт (MoS₂). Молібден видобувається безпосередньо, а також як побічний продукт видобутку міді. Молібден присутній у рудах від 0,01 % приблизно до 0,5 %. Сукупно Китай, США та Чилі володіють більш ніж двома третинами світових запасів молібденових руд. 90 % світового видобутку молібденових руд припадає на родовища промислового типу, представлені штокверками кварцово-молібденітових і кварцово-халькопіритових руд.

Каджаранське мідно-молібденове родовище — одне з найбільших за запасами у світі родовище мідно-молібденових руд. Розташоване у Вірменії.

Отримання

Промислове одержання Молібдену починається зі збагачення руд флотаційним методом. Отриманий концентрат обпалюють до утворення оксиду МоО₃:
${\displaystyle {\ce {2MoS2 + 7O2 -> 2MoO3 + 4SO2}}}$,
— якого потім піддають додатковому очищенню. Далі МоО₃ відновлюють воднем:
${\displaystyle {\ce {MoO3 + 3H2 -> Mo + 3H2O}}}$.

Елементарний молібден в шматочках

Біологічна роль

Молібден відіграє значну роль у біохімічних процесах всіх класів організмів. Наразі, це з'ясовано для двох груп ферментів, нітрогеназ та ферментів молібдоптерин (молібдоптеріноксидоредуктоза).

Нітрогенази знайдені в бактеріях, і залучені у зв'язуванні​ азоту. Бактерії можуть бути знайдені всередині рослин. Атом молібдену присутній в кластері (див. хімію кластерів), який включає атоми сірки та заліза. Назва молібдоптерин вводить в оману, оскільки група ферментів включає утримуючі вольфрам ферменти, і слово «molybdopterin» фактично не відноситься​ до атому металу. Група може також згадуватися як «одноядерні ферменти молібдену», оскільки атом металу відсутній у кластері. Ця група ферментів залучена в різні процеси, як частина глобальних сірчаних, азотних та вуглецевих циклів, та, як правило, залучена як частина процесу в переміщення атому кисню.

При вирощуванні рослин існує потреба в незначній кількості молібдену. Дефіцит молібдену призводить до непродуктивності ґрунтів. Рослини і тварини мають молібден в кількостях декількох частин на мільйон. У тварин молібден є діючим кофактором оксидази ксантину, ферменту, який залучений в розкладання пурину та формування сечової кислоти. У деяких тварин, додавання малих кількостей молібдену до їжі підсилює ріст^{[джерело?]}.

Фізіологічне значення молібдену для організму тварин і людини вперше було показано 1953 р. з відкриттям впливу цього елемента на активність ферменту ксантиноксидази. Молібден входить до складу ферментів (альдегідоксидаза, сульфітоксидаза, ксантиноксидаза тощо), які виконують важливі фізіологічні функції, зокрема регуляцію обміну сечової кислоти. Нестача молібдену в організмі супроводжується зменшенням в тканинах ксантиноксидази. Відомо, що молібден відіграє важливу роль у процесі включення фтору в зубну емаль та стимуляції процесу кровотворення.

Ізотопи

Молібден має шість стійких ізотопів та приблизно двадцять радіоізотопів, значна кількість яких має період напіврозпаду, що його вимірюють в секундах. Mo-99 використовують, щоб отримувати гамма-випромінювальний ізотоп технецію Tc-99m, який зазвичай використовують в ядерній медицині.

Запобіжні заходи

Пил молібдену та його сполук, таких як триоксид молібдену і розчинні у воді молібдати, можуть мати незначну токсичність при вдиханні або потраплянні всередину. Лабораторні тести свідчать, що такий молібден, у порівнянні з багатьма важкими металами, має відносно низьку токсичність. Гостра токсичність у людей малоймовірна, оскільки доза для ураження повинна бути винятково великою. Існує ризик накопичення молібдену в організмах людей, які працюють у видобувній промисловості та на збагаченні руд, у хімічній промисловості, але досі не було повідомлень про такі ураження. Хоча розчинні у воді сполуки молібдену можуть мати невелику токсичність, ті, які є нерозчинними, типу мастильного дисульфіду молібдену, як показує практика, є неотруйними.

Однак події в екологічних ланцюгах, які пов'язані з молібденом, можуть скінчитися серйозними наслідками для здоров'я. У 1996 році, внаслідок збільшення кислотних дощів поблизу Уппсали, Швеція відбулось виснаження в природних харчових продуктах американського лося в сусідніх сільських районах. Це змусило американських лосів вживати вівсяне зерно з полів фермерів, ґрунти яких були оброблені вапном з метою компенсування впливу кислоти. Вапно викликало зміни у рівнях кадмію та інших металів з невеликою кількістю в ґрунті, та привело до значного збільшення кількості молібдену у зерні вівса. Приймання в їжу вівса сотнями американських лосів викликало серйозне порушення відношення молібдену до міді в печінці, що призвело до виснаження, волосяного знебарвлення, виразки, діареї, конвульсій, сліпоти, остеопорозів і, в кінцевому результаті до зупинки серця.

Див. також

• Молібденові руди

• Мідно-молібденові руди

• Ресурси і запаси молібдену
• Кислоти молібдену
• Ураліди

Література

• Глосарій термінів з хімії / укладачі: Й. Опейда, О. Швайка ; Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Донецьк : Вебер, 2008. — 738 с. — ISBN 978-966-335-206-0.
• Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2007. — Т. 2 : Л — Р. — 670 с. — ISBN 57740-0828-2.

Примітки

1. Молібден // Словник української мови : в 11 т. — Київ : Наукова думка, 1970—1980.
2. Molybdenum. www.etymonline.com. Архів оригіналу за 1 грудня 2017.