Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Поиск репетиторов
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


МОЛИБДЕН

МОЛИБДЕН (от греч. molybdos-свинец; лат. Molybdae-num) Mo, хим. элемент VI гр. периодич. системы, ат. н. 42, ат. м. 95,94. В природе семь стабильных изотопов с маc. ч. 92 (15,86%), 94 (9,12%), 95 (15,70%), 96 (16,50%), 97 (9,45%), 98 (23,75%), 100 (9,62%). Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов для прир. смеси изотопов 2,4•10-28м2. Конфигурация внеш. электронной оболочки атома 4d55sl; степени окисления от +2 до +6 (последняя наиб. характерна); энергия ионизации при последоват. переходе от Мо к Моб+ соотв. равны 7,10, 16,155, 27,13, 40,53, 55,6 и 71,7 эВ; работа выхода электрона 4,3 эВ; электроотрицательность по Полингу 1,8; атомный радиус 0,14 нм, ионные радиусы (нм; в скобках указаны координац: числа) Мо3+ 0,083 (6), Мо4+ 0,079 (6), Мо5+ 0,075 (6), Мо6+ 0,055 (4), 0,064 (5), 0,073 (6) и 0,087 (7).

Молибден мало распространен в природе. Содержание его в земной коре ~3•10-4 % по массе. Известно ок. 20 минералов молибдена, важнейший из них - молибденит MoS2; пром. значение имеют также повеллит СаМоО4, молибдит Fe2 (MoO4)3 • nН2О и вульфенит РbМоО4. Важнейшие месторождения молибденита связаны с гидротермальными образованиями, особенно широко распространены в кварцевых жилах и окварцованных породах. В рудах молибден ассоциируется с шеелитом, вольфрамитом, касситеритом, сульфидами Сu и Fe, иногда с бериллом. Часто содержит в виде изоморфной примеси редкий металл Re (0,04-0,0001%). Кроме собственно молибденовых руд, содержащих обычно 0,1-1% молибдена, источниками молибдена служат нек-рые медные и медно-свинцово-цинковые руды. Крупные месторождения их находятся в США, Мексике, Чили, Канаде, Норвегии, Австралии, СССР.

Свойства. Молибден-светло-серый металл; кристаллич. решетка кубич. объемноцентрированная типа a-Fe, a = 0,314нм, z = 2, пространств. группа IтЗm; т. пл. 2623 °С, т. кип. ок. 4800°С; плотн. 10,2 г/см3; С° 23,93 Дж/(моль•К); DH0пл 40 кДж/моль, DH0возг 656 кДж/моль (298 К); S0298 28,57 кДж/(моль • К); давление пара над твердым молибденом (Па): 3,19•10-6 (1627°С), 2,5•10-5 (1727°С), 8,44•10-4 (1927°С), 1,54•10-2 (2127°С); теплопроводность 145 Вт/(м•К) при 20°С и 79,1 Вт/(м•К) при 1600°С; температурный коэф. линейного расширения (5,8-6,2)•10-6 К-1 (293-973 К); r5,2•10-6 Ом•см, температурный коэф. р 0,00479 К-1 (20-2600 °С). Излучат. способность (Вт/см2): 0,55 (730 °С), 6,3 (1330 °С), 19,2 (1730 °С), 70 (2330 °С). Молибден парамагнитен, магн. восприимчивость +9•10-5. Т-ра перехода в сверх-проводящее состояние 0,916 К.

Мех. св-ва молибдена определяются чистотой металла и предшествующей мех. и термич. обработкой. Так, твердость по Бринеллю 1,5-1,6 ГПа для т. наз. спеченного штабика, 2-2,5 ГПа для кованого прутка и 1,40-1,85 ГПа для отожженной проволоки; sраст 800-1200 МПа для отожженной проволоки. Модуль упругости для молибдена 285-300 ГПа. Молибден более пластичен, чем W, он не становится хрупким после рекристаллизующего отжига.

На воздухе при обычной т-ре молибден устойчив. Начинает окисляться (появляются т. наз. цвета побежалости) при 400 °С. Выше 600 °С быстро окисляется до триоксида МоО3 (см. Молибдена оксиды). С парами воды выше 700 °С интенсивно взаимод., давая диоксид МоО2. При комнатной т-ре молибден устойчив к действию соляной и серной к-т, слабо реагирует с ними при 80-100 °С. Царская водка, HNO3 и Н2О2 медленно взаимод. с молибденом на холоду, быстрее-при нагревании. Хорошо реагирует молибден со смесью HNO3 и H2SO4. Вольфрам в этой смеси не растворяется. В холодных р-рах щелочей молибден устойчив, но медленно корродирует при нагревании.

С водородом молибден при нагр. образует твердые р-ры (при 1000 °С поглощается 0,5 см3 Н2 в 100 г молибдена). Выше 1500 °С с N2 дает нитрид (вероятного состава Mo2N). Углерод, углеводороды, а также СО при 1100-1200 °С взаимод. с молибденом с образованием карбида Мо2С (т. пл. 2400 °С, с разл.). Окисляется СО2 (выше 1200 °С) и SO2 (при 700-800 °С). При нагр. с F2, Cl2 и Вr2 образует молибдена галогениды. С парами S выше 440 °С и с H2S выше 800 °С дает дисульфид MoS2 (см. Молибдена сульфиды), с Si выше 1200 °С-силицид.

Б о р и д ы: Мо2В (т. пл. 2270°С, с разл.), МоВ (т. пл. 2550 °С), Мо2В5 (т. пл. 2200 °С, с разл.). Серые кристаллы; не раств. в воде и орг. р-рителях. Получают восстановлением оксидов Мо карбидом бора в вакууме, спеканием простых в-в. Борид Мо2В-материал для подогревных катодов электроннолучевых приборов, МоВ и Мо2В5-компоненты керметов, Мо2В5-также огнеупорный материал. ПДК для пыли 4 мг/м3.

Г е к с а к а р б о н и л Мо(СО)б-кристаллы с ромбич. решеткой (а=1,123нм, b= 1,202 нм, с = 0,648 нм, z = 4, пространств. группа Р2пb); заметно возгоняется выше 40 °С, т. пл. 148 °С, т. кип. 155 °С; не раств. в воде, р-рах щелочей, разлагается конц. H2SO4, соляной к-той, HNO3. Получают действием СО на МоСl5 в присут. стружки Fe при 200 °С и давлении 28 МПа. Применяют его для нанесения покрытий Мо на металлы, керамику, графит (молибденирование).

Д и с е л е н и д MoSe2 - темно-серое в-во со слоистой структурой типа MoS2; т. разл. 900 °С (в вакууме); не раств. в воде, окисляется HNO3. Получают взаимод. паров Se или H2Se с Мо или МоО3. MoSe2-твердая смазка.

Т р о й н ы е х а л ь к о г е н и д ы (т. наз. фазы Шеврёля) М„Мо6Х8, где M-Ag, Сu, Pb, Sn и др., X-S, Se, Fe, 1<= n <=4. Не раств. в воде и орг. р-рителях. Получают спеканием простых в-в, конденсацией паров в вакууме, взаимод. молибденовой проволоки с парами сначала элемента X, затем М при 800-900 °С. Фазы Шеврёля-сверхпроводники с критич. т-рами до 15 К; обладают наиб. высокими критич. магн. полями (ок. 50 Тл при 4,2 К и ок. 60 Тл при ~0 К). Перспективны для использования в высокополевых магн. системах.

Д и с и л и ц и д MoSi2-темно-серые кристаллы с тетрагон. решеткой (а = 0,3197 нм, с - 0,787 нм, z = 2, пространств. группа I4/mmm); т. пл. ок. 2030 °С; устойчив на воздухе до 1500-1600 °С; микротвердость 14,1 ГПа; не раств. в воде, соляной к-те, H2SO4, разлагается в смеси HNO3 с фтористоводородной к-той. Получают нагреванием смеси порошков Мо и Si при 1000-1100°С. MoSi2-материал для нагревателей электропечей. Его применяют также для нанесения защитных покрытий на изделия из молибдена

К а р б и д ы: Мо2С (т. пл. 2690°С, микротвердость 14 ГПа) и МоС (т. пл. 2570 °С) - кристаллы с гексагон. решеткой (для Мо2С: а = 0,3012 нм, с = 0,4735 нм; для МоС: а = 0,2901 нм, с = 0,2768 нм). Получают при нагр. Мо или МоО3 с углеродом, в атмосфере СО или смеси СН4 и Н2. Применяют в качестве добавок к углеграфитовым материалам для изменения прочностных, электрич. и др. св-в.

М о л и б д е н о в ы е с и н и-ярко-синие в-ва переменного состава, напр. Мо8О23•8Н2О, Мо4О11•Н2О, Мо2О5•Н2О. Получают действием восстановителей (SO2, Zn, Al, Mo или SnCl2) на слабокислые суспензии МоО3, Н2МоО4 или р-ры молибдатов. В слегка подкисленной воде (рН ок. 4) образуют коллоидные р-ры, применяемые для крашения шелка, меха и. волос. Р-цию образования молибденовых синей используют в качеств. анализе для обнаружения Mo(VI).

См. также Молибдаты.

Получение. Флотацией молибденовых руд получают молибденовые концентраты с содержанием 85-90% MoS2 (47-50% Мо, 28-32% S, 3-5% SiO2, присутствуют также примеси минералов Fe, Сu, Са и др. элементов). Концентрат вначале подвергают окислит. обжигу при 550-600 °С в многоподовых печах или в печах с кипящим слоем. Если в концентрате содержится Re, при обжиге образуется летучий оксид Re2O7, к-рый удаляют вместе с печными газами. Продукт обжига (т. наз. огарок) представляет собой загрязненный примесями МоО3. Чистый МоО3, необходимый для произ-ва металлич. Молибден, получают из огарка возгонкой при 950-1000 °С или хим. методом. По последнему способу огарок выщелачивают аммиачной водой, полученный р-р молибдата аммония очищают от примесей Сu, Fe и др., выпариванием и кристаллизацией выделяют полимолибда-ты аммония, гл. обр. парамолибдат (NH4)6 [Mo7O24] x х 4Н2О. Прокаливанием парамолибдата аммония при 450-500 °С получают чистый МоО3, содержащий не более 0,05% примесей.

Иногда вместо обжига молибденитовый концентрат разлагают HNO3, при этом осаждают молибденовую к-ту МоО3 • Н2О, к-рую растворяют в аммиачной воде и получают, как описано выше, парамолибдат аммония. Часть молибдена остается в маточном р-ре, из к-рого молибден извлекают ионным обменом или экстракцией. При переработке низкосортных концентратов (содержат 10-20% молибдена) огарки выщелачивают р-рами Na2CO3, из полученных р-ров Na2MoO4 осаждают СаМоО4, используемый в черной металлургии. По др. способу с помощью ионного обмена или жидкостной экстракции р-р Na2MoO4 переводят в р-р (NH4)2MoO4, из к-рого затем выделяют парамолибдат аммония.

Металлич. молибден получают первоначально в виде порошка восстановлением МоО3 в токе сухого Н2 в трубчатых печах сначала при 550-700 °С, затем при 900-1000 °С. Заготовки из компактного металла сечением 2-9 см2 и длиной 450-600 мм производят методом порошковой металлургии. Порошок молибдена прессуют в стальных прессформах под давлением 0,2-0,3 МПа, а затем спекают сначала при 1000-1200 °С в атмосфере Н2, а затем при 2200-2400 °С. Полученные заготовки-спеченные штабики обрабатывают давлением (ковка, протяжка, прокатка). Заготовки массой 100-200 кг м. б. получены при использовании гидростатич. прессования в эластичных оболочках. Заготовки массой 500-2000 кг производят дуговой плавкой (в печах с охлаждаемым медным тиглем и расходуемым электродом, представляющим собой пакет спеченных штабиков) либо электроннолучевой плавкой.

Перспективен способ произ-ва молибдена алюминотермич. восстановлением МоО3; полученные по этому методу слитки рафинируют вакуумной плавкой в дуговых печах. Молибден производят также восстановлением MoF6 или МоСl5 водородом, а также электролитически в солевых расплавах. Ферромолибден (сплав с Fe, содержащий 50-70% Мо) получают восстановлением огарка, полученного после обжига молиб-денитового концентрата, ферросилицием в присут. Fe3O4.

Определение. Молибден обнаруживают по образованию красного комплексного соед. Мо5+ с KNCS или NH4NCS (Mo6+ восстанавливают до Мо5+ тиомочевиной, SnCl2 и др.), по образованию красно-фиолетового комплексного соед. Мо6+ с этилксантогенатом в слабокислом р-ре. Для определения молибдена в рудах и рудных концентратах навеску материала разлагают сплавлением с NaOH или Na2O2 с послед. выщелачиванием сплава водой или применяют обработку HNO3, отделяя затем железо от молибдена осаждением аммиаком. При малых содержаниях молибдена (десятые доли %) обычно применяют колориметрич. роданидный метод определения. Для устранения влияния примеси W в р-р добавляют винную к-ту. Большие кол-ва молибдена (напр., в рудных концентратах, сплавах, солях) определяют гравиметрически путем осаждения РbМоО4 (в уксуснокислом р-ре) или MoS2 (в слабокислом р-ре). Иногда используют волюмометрич. метод определения молибдена, к-рый состоит в восстановлении Мо6+ цинком или амальгамами и послед. титрованием соед. молибдена низшей валентности перманганатом.

Применение. Молибден используют для легирования сталей (80-85% производимого молибдена), как компонент жаропрочных сплавов для авиац., ракетной и атомной техники, антикоррозионных сплавов для хим. машиностроения (см. Молибдена сплавы). Из молибденовой проволоки, ленты и прутков изготовляют аноды, сетки, катоды, вводы тока, держатели, нити накаливания и др. детали для электроламп и электровакуумных приборов. Молибденовую проволоку и ленту используют в качестве нагревателей для высокотемпературных печей. Радиоактивные изотопы 93Мо (T1/2 6,95 ч) и 99Мо (Т1/2 66 ч)-изотопные индикаторы.

Мировое произ-во молибдена (без СССР) составило в 1981, 1982 и 1983 соотв. 98, 80 и 45 тыс. т.

Молибден открыл в 1778 К. Шееле, выделивший молибденовую к-ту и нек-рые ее соли. П. Гьельм в 1790 впервые выделил металлич. молибден, к-рый был, однако, загрязнен углеродом и карбидом молибдена. Чистый металл получил И. Берцелиус в 1817.


===
Исп. литература для статьи «МОЛИБДЕН»: Норкотт Л., в кн.: Молибден, пер. с англ., М., 1959; Зелик-ман А. Н., Молибден, М., 1970; Rollinson С. L., The chemistry of chromium, molybdenum and tungsten. Pergamon text in inorganic chemistry, v. 21, Oxf.-[a.o.], 1975; Мохосоев М. В., Базарова Ж. Г., Сложные оксиды молибдена и вольфрама с элементами I-IV групп, М., 1990. А.Н. Зеликман.

Страница «МОЛИБДЕН» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

Еще по теме:

     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн