Densitatea molibdenului, proprietățile sale fizice și mecanice, compuși, aplicații. Molibden - caracteristici ale funcțiilor și rolului elementului în corpul uman; lista produselor care conțin acest metal

S-a întâmplat abia în ultimul sfert al secolului trecut. În 1885, oțelul a fost topit la uzina Putilov, care conținea 0,52% carbon și 3,72% molibden. Proprietățile sale s-au dovedit a fi aproape aceleași cu cele ale oțelului de tungsten; În primul rând, am fost atras de duritatea sa mare și, ca urmare, de adecvarea sa pentru fabricarea sculelor de tăiere a metalelor. Doar 0,3% molibden a crescut duritatea oțelului în aceeași măsură cu 1% wolfram, dar acest lucru a fost descoperit abia mai târziu.

De asemenea, afectează calitatea fontei. Adaosul de molibden face posibilă obținerea de fontă fin-cristalină cu rezistență și rezistență la uzură crescute.

În 1900, la Expoziția Mondială a Industriei de la Paris, a fost expus oțel care conținea și avea o proprietate remarcabilă: tăietorii fabricați din acesta erau căliți în timpul funcționării. Și cu 10 ani mai devreme, în anul centenarului descoperirii elementului nr. 42, a fost dezvoltat un proces de topire a feromolibdenului, un aliaj de molibden cu fier. Adăugând anumite cantități din acest aliaj în topitură, au început să producă clase speciale de oțel. împreună cu crom, nichel și cobalt, este utilizat pe scară largă ca element de aliere, iar oțelul este de obicei aliat nu cu molibden tehnic, ci cu feromolibden - acest lucru este mai profitabil.

Între timp, se apropia primul război mondial. Departamentele militare ale puterilor europene cereau de la industrie armuri puternice pentru nave și fortificații, și mai ales oțel puternic pentru tunuri. Butoaiele de arme au început să fie fabricate din oțeluri crom-molibden și nichel-molibden, caracterizate printr-o limită elastică ridicată și, în același timp, susceptibile la strunjire cu un grad ridicat de precizie. Obuzele care străpunge armura, puțurile navelor și alte părți importante au fost fabricate din crom-molibden.

Compania Winchester a folosit acest oțel pentru fabricarea țevilor de pușcă și a receptoarelor. Au apărut din ce în ce mai multe motoare grele. Aveau nevoie de rulmenți mari cu bile și role care să reziste la sarcini grele. Și oțelurile crom-molibden și nichel-molibden erau potrivite în acest scop. În zilele noastre, când milioane de tone de minereuri de molibden sunt extrase anual din intestinele Pământului, 90% din tot molibdenul este absorbit de metalurgia feroasă.

Molibden și aviație

Când avioanele nu mai erau făcute din lemn și pânză, era nevoie nu doar de motoare puternice și foi de metal ușoare, ci și de un cadru rigid din tuburi metalice. La început, aviația s-a mulțumit cu țevi de oțel carbon, dar dimensiunea aeronavelor a continuat să crească... Erau necesare țevi cu un diametru mult mai mare, dar cu o grosime a peretelui subțire. Țevile din oțel crom-vaniu ar putea fi, în principiu, potrivite, dar acest oțel nu a rezistat să fie atras la dimensiunile cerute, iar în locurile de sudare, astfel de țevi s-au „relaxat” la răcire și și-au pierdut rezistența.

S-a putut ieși din acest impas datorită oțelului crom-molibden. Țevile din el au fost trase bine, sudate perfect și, cel mai important, în secțiuni subțiri nu s-au „calit” în timpul sudării, ci, dimpotrivă, s-au autoîntărit în aer. Cantitatea de molibden din oțelul din care au fost extrase a fost extrem de mică: 0,15-0,30%.

Inginerie electrică și radio

Filamentele lămpilor electrice convenționale sunt fabricate din wolfram, care este mai refractar decât toate celelalte și oferă cea mai mare putere de lumină. Dar dacă lipiți un filament de wolfram într-o tijă de sticlă în centrul unui bec, acesta se va crăpa în curând din cauza expansiunii termice a filamentului.

Când au fost studiate proprietățile fizice ale molibdenului, s-a descoperit că acesta are un coeficient de dilatare termică neglijabil. Când este încălzită de la 25 la 500° C, dimensiunile părții din molibden vor crește cu doar 0,0000055 din valoarea inițială. Și chiar și atunci când este încălzit la 1200 ° C, molibdenul se extinde cu greu. Prin urmare, filamentele de wolfram au început să fie suspendate pe cârlige de molibden lipite. Ulterior, molibdenul a jucat un rol și mai mare în tehnologia vacuumului electric. Curentul electric este furnizat dispozitivelor de vid prin tije de molibden, lipite într-una specială care are același coeficient de dilatare termică ca și molibdenul (acesta se numește molibden).

Aliaje rezistente la căldură

Tehnologia zborurilor ultra-rapide și spațiale pune sarcina metalurgiștilor de a obține materiale din ce în ce mai rezistente la căldură. Rezistența la temperaturi ridicate depinde în primul rând de tipul rețelei cristaline și, desigur, de natura chimică a materialului. Limita de temperatură de funcționare pentru aliajele de titan este de 550-600 ° C, aliajele de molibden - 860 și aliajele de titan-molibden - 1500 ° C!

Cum putem explica un salt atât de important? Motivul său este în structura rețelei cristaline. Atomii străini sunt introduși în structura centrată pe corp a molibdenului, de data aceasta atomi de titan. Rezultatul este o așa-numită soluție solidă interstițială, a cărei structură poate fi reprezentată după cum urmează. Atomii de molibden, metalul de bază, sunt localizați la colțurile cubului, iar atomii de metal adăugat, titanul, sunt localizați în centrele acestor cuburi. În locul unei rețele cristaline centrate pe corp, apare una centrată pe față, în care procesele de înmuiere sub influența temperaturilor au loc mult mai puțin rapid.

Această schimbare intenționată a structurii cristaline a metalelor este unul dintre principiile de bază ale alierei.

Un alt motiv pentru o creștere atât de puternică a rezistenței la căldură constă în faptul că sunt topite cele foarte diferite - molibden și. Aceasta este o regulă generală: cu cât diferența dintre atomii metalului de aliere și metalul de bază este mai mare, cu atât legăturile formate sunt mai puternice. Legătura metalică este, parcă, completată de legătura chimică.

Alierea, însă, nu este ultimul cuvânt în rezolvarea problemei aliajelor rezistente la căldură. Deja în vremea noastră, au fost descoperite proprietățile extraordinare ale cristalelor sub formă de fir, sau „muștați”. Rezistența lor, în comparație cu metalele utilizate în mod obișnuit în tehnologie, este uimitor de mare. Acest lucru se explică prin faptul că structura cristalină a mustaților este practic lipsită de defecte, iar tehnologia zborurilor ultra-rapide pune în funcțiune mustații, creând cu ajutorul lor materiale compozite rezistente la căldură. Unul dintre aceste materiale este oxid de aluminiu ranforsat cu mustati de molibden, celalalt este un blat umplut cu armatura tehnica. În comparație cu titanul convențional, acest material poate rezista de 1000 de ori mai mult în condiții dure.

Ce se poate opune unei tornade de foc care lovește o navă spațială la intrarea în straturile dense ale atmosferei? În primul rând, învelișul de protecție împotriva căldurii și răcirea. Da, răcire, asemănătoare în principiu cu răcirea motoarelor de mașini folosind radiatoare. Aici trebuie să funcționeze doar procese care consumă mai multă energie. Este nevoie de multă căldură pentru evaporarea substanțelor, dar și mai mult pentru sublimare - transfer de la o stare solidă direct la o stare gazoasă. La temperaturi ridicate, molibden și

Nu mulți oameni știu că molibdenul este un element chimic din a șasea grupă a tabelului periodic, aparținând metalelor de tranziție. În structura de clasificare se află lângă crom și wolfram. Se distinge printr-o culoare gri bogată și un luciu metalic specific. Acest element refractar este utilizat pe scară largă în industria metalurgică.

Scurt istoric al descoperirii

Nu au supraviețuit prea multe informații până în prezent despre descoperirea molibdenului. Acest lucru se datorează faptului că elementul nu este foarte comun. Cu toate acestea, prima mențiune despre ea a fost făcută în 1778, când chimia analitică nu intrase încă în epoca sa de maturitate. Mai întâi, substanța a fost izolată sub formă de oxid.

Deși elementul chimic a fost descoperit în 1778, numele folosit în prezent a apărut mult mai devreme. A fost adesea menționată pentru mineralele care datează din Evul Mediu.

Prezența în mediu

Deși molibdenul nu este un element foarte comun, acesta este distribuit relativ uniform în scoarța terestră. Nu se găsește în formă liberă. Cele mai mici cantități din acest metal includ roci carbonatice și ultramafice. O anumită proporție din substanță se găsește în apa de râu și de mare. Există mult mai puțin metal în straturile superioare decât în ​​adâncime.

Există două forme de apariție:

• sulfură;
• molibdat

Ele apar sub formă de descărcare microscopică. Cristalizarea molibdenitei are loc la aciditate ridicată și prezența unui mediu reducător. Compușii de oxigen se formează de obicei la suprafață. În ceea ce privește minereurile primare, molibdenitul poate fi găsit în ele împreună cu mineralele de cupru, bismutin și wolframit. Metalul se găsește în cantități mari în depozitele sedimentare.

Depozite mari în Rusia

În Federația Rusă, molibdenul este utilizat în multe domenii de activitate. Țara are una dintre cele mai mari baze de resurse minerale pentru extracția acestui metal de pe întreg globul. Ponderea principală a întreprinderilor este concentrată în partea de sud a Siberiei.

În ceea ce privește rezervele, Rusia este pe locul doi după trei țări - SUA, China și Chile. Cea mai mare parte a bazei de resurse minerale este reprezentată de zăcăminte de stocuri, care conțin mai mult de 87% din resursele explorate. Cu toate acestea, zăcămintele rusești sunt caracterizate de minereuri de nu foarte înaltă calitate.

Tabelul prezintă cele mai mari depozite.

Uz practic

În forma sa pură, molibdenul este utilizat în producția de fire sau benzi concepute pentru a rezista la temperaturi ridicate. Astfel de produse pot acționa ca elemente de încălzire pentru cuptoare electrice, lămpi electronice sau

Metalul prezentat îmbunătățește semnificativ caracteristicile oțelurilor. După introducerea acestuia în compoziție, calitățile lor de rezistență și rezistența la coroziune cresc, ceea ce este necesar în fabricarea pieselor importante. Adesea, cu adăugarea de molibden, sunt produse și care sunt și rezistente la acizi.

Compușii cu acest metal sunt utilizați în mod activ la fabricarea pielii frontale a aeronavelor și a rachetelor. Aliajele sunt folosite la producerea panourilor de tip fagure pentru aeronave, iar rezistența lor la temperaturi ridicate permite utilizarea produselor care conțin molibden pentru prelucrarea oțelurilor. Mulți compuși acționează ca catalizatori pentru reacțiile chimice.

Proprietati fizice si chimice

Molibdenul este un metal de culoare gri deschis, cu o rețea cubică cu centrare în volum. Proprietățile sale mecanice sunt determinate de puritatea materialului în sine, precum și de tratamentul preliminar și termic. Proprietățile fizice sunt discutate mai detaliat în tabelul de mai jos.

În condiții normale, componenta tabelului periodic este rezistentă la multe substanțe. Procesul de oxidare începe să aibă loc la temperaturi peste 400 de grade. Soluțiile alcaline au un efect lent asupra molibdenului. Rezistența la umiditate fără aerare este destul de mare.

Legături cu alte metale

Calitatea aliajelor de molibden rezultate depinde în mare măsură de proporție, precum și de capacitatea impurităților utilizate și a componentului de bază de a interacționa cu substanța. Tehnologia de aliere joacă un rol important. Cu toate acestea, anumite tipuri de conexiuni ridică îndoieli în rândul experților cu privire la adecvarea lor pentru utilizare ulterioară.

Molibdenul nu se combină bine cu wolfram. Când este introdus, rezistența la căldură a materialului crește semnificativ, dar, în același timp, rezistența la deformare se deteriorează. Probleme similare apar în combinațiile cu alte metale, astfel încât aceste tipuri de aliere au încetat să mai fie efectuate.

În ciuda dificultăților existente, a fost încă posibil să se găsească unii compuși care pot crește pragul termic pentru utilizarea molibdenului. În același timp, ductilitatea, rezistența la deformare și alte caracteristici sunt la același nivel.

Mărci din industrie

Procesul de producție implică utilizarea materialului nu numai în forma sa pură, ci și cu adăugarea de impurități. Mai jos sunt clasele de molibden care sunt comune în industrie.

Procesul de primire

Pentru producerea de molibden, minereul este preparat, incluzând până la 50% din substanța principală, o cantitate semnificativă de sulf, o concentrație mică de siliciu și alte componente. Se arde la temperaturi de la 570 la 600 de grade în cuptoare speciale. După expunerea termică se formează un concentrat care conține oxid de molibden cu impurități.

Puteți obține o masă fără substanțe străine în două moduri:

1. Prin metoda influenţelor chimice succesive. Când se folosește apă cu amoniac, cenzura rezultată se transformă într-o stare lichidă. Impuritățile străine sunt îndepărtate din soluția rezultată. După procesare, valoarea acestora nu trebuie să depășească 0,05 la sută.
2. Prin sublimare, care este procesul de transformare a unui compus solid într-o stare gazoasă. Cu această opțiune, faza lichidă este ocolită.

Oxidul de molibden, purificat din impurități, este prelucrat în cuptoare tubulare folosind hidrogen. Rezultă o pulbere care este transformată direct în metal prin topire și introducere de substanțe speciale. Forma semifabricatelor va depinde de tehnologia de producție utilizată.

Produse fabricate din molibden

Cel mai comun tip de produs sunt tijele. Ele nu pot fi folosite numai independent, ci pot servi și ca bază pentru producția de sârmă. Tijele de molibden cu o secțiune transversală pătrată de cel mult 40 mm acționează ca materie primă de pornire pentru fabricarea produselor.

În procesul de obținere a tijelor se efectuează forjarea rotativă, care are loc în mai multe etape. La fiecare etapă, sunt produse tije cu o secțiune transversală specifică. Condițiile de forjare variază în funcție de diametrul piesei de prelucrat primite. Dezavantajele tehnologiei includ intensitatea muncii a procesului de producție.

Molibdenul este, de asemenea, folosit pentru a face sârmă specială. Producătorii îl formează din tije pregătite corespunzător, al căror diametru nu depășește 3 mm. Cu această secțiune transversală, produsele sunt înfășurate cu ușurință pe o bobină pentru producția ulterioară de sârmă.

Procesul de fabricație folosește metoda broșării, care include patru etape principale. Firul primește în cele din urmă diametrul final, care a fost stabilit în avans. Condițiile de temperatură în timpul procesului de producție pot varia de la 300 la 700 de grade.

După tragere, sârma este curățată prin recoacere într-un mediu cu hidrogen. În acest caz, temperatura ajunge la 1300-1400 de grade. Uneori, curățarea se face prin gravare electrolitică cu azot.

Foile și benzile solide pot fi fabricate din molibden. Ele pot fi obținute prin forjare și laminare. În producție, se folosesc ciocane pneumatice și mori cu două role. Grosimea benzii rezultate după laminarea la cald depinde de secțiunea transversală a plăcii originale.

După producție, benzile de molibden sunt supuse curățării chimice. Ele sunt plasate într-un mediu special de substanțe active. În continuare, laminarea la rece se efectuează la temperatură normală. În etapa finală, curelele sunt curățate din nou și, dacă este necesar, lustruite.

Există standarde de producție pentru produse metalice fabricate din molibden. GOST 18905-73 stabilește cerințele pentru fabricarea de sârmă. Reflectă abaterile admise de masă și diametru.

Producători de molibden din Rusia

Pe teritoriul Federației Ruse se dezvoltă în principal depozitele de skarn, stocwork și filon. Calitatea minereului extras nu este cu mult inferioară materiilor prime străine, dar are totuși anumite caracteristici legate de structură.

În Rusia, cei mai mari producători de molibden sunt două companii:

• Sorsk Mining and Processing Plant LLC.
• JSC Zhirekensky GOK.

Întreprinderile listate furnizează până la 95 la sută din producția internă de metal.

În concluzie despre rolul elementului pentru corpul uman

Molibdenul acționează ca o substanță importantă necesară pentru funcționarea normală a oamenilor. Se găsește în multe organe și țesuturi osoase. Necesarul zilnic pentru un element chimic este în medie de 70-300 mcg. Cu deficiența sa, acești indicatori cresc.

Molibdenul participă la metabolism, precum și la procesul de curățare a organismului de aldehide, acizi și alți compuși. Promovează utilizarea fierului, permițându-vă să eliminați rapid consecințele diferitelor tipuri de otrăvire. Microelementul curăță eficient organismul de substanțe toxice.

Studiile au arătat că molibdenul ameliorează durerea în artrită și alte boli, are un efect pozitiv în prezența astmului și reduce riscul de cancer la nivelul intestinelor și stomacului. Cea mai mare parte a substanței se găsește în legume cu frunze, hrișcă, orz, ficat, ouă, lapte, agrișe și coacăze negre.

Firele de plumb din molibden în lămpile incandescente au apărut la începutul secolului al XX-lea.
Molibdenul a fost ales pentru aceasta pentru stabilitatea și rezistența sa la temperaturi ridicate.
De la această primă aplicare, oamenii de știință și inginerii au descoperit că celelalte proprietăți ale molibdenului îl fac un material indispensabil pentru multe aplicații de inginerie. Molibdenul și aliajele sale sunt utilizate pe scară largă în industrie și electronică, în special în industria siderurgică pentru aliajele la temperatură înaltă.

Mulți folosesc rezistența molibdenului și stabilitatea la temperaturi ridicate, la fel ca primul fir conductor dintr-un bec incandescent. Cu toate acestea, molibdenul are multe alte proprietăți care îl fac atractiv pentru uz industrial și industrial, inclusiv ca componentă tradițională a aliajelor industriale de înaltă temperatură. Puteți cumpăra un creuzet de molibden de pe link la un preț foarte atractiv.

Principalele proprietăți ale molibdenului:

Conductivitate termică ridicată;
. Conductivitate electrică ridicată;
. Coeficient scăzut de dilatare termică;
. Rezistent la metalul topit;
. Compatibil cu majoritatea compozițiilor de sticlă;
. Rezistenta termica;
. Rigiditate ridicată și aderență puternică la sticlă folosită la lămpi și dispozitive electronice;

Deoarece multe dintre proprietățile sale sunt atractive pentru ingineri și designeri, metalul molibden și aliajele sale sunt utilizate în:

Iluminat;
. Aparate electrice si electronice;
. Echipament medical;
. Echipamente de prelucrare a materialelor;
. Cuptoare de înaltă temperatură și echipamente aferente pentru pulverizarea termică a acoperirilor;
. Componente aerospațiale și de apărare;

Aplicațiile în toate aceste domenii necesită combinații unice de mai multe proprietăți. Molibdenul și aliajele sale, precum și materialele compozite care utilizează molibden metal, oferă combinații unice de conductivitate termică și electrică, dilatare termică, rezistență la temperaturi ridicate și rezistență la fluaj, presiune a aburului, stabilitate de mediu,
rezistență la abraziune și uzură ceea ce le face ideale.

Acest articol își propune să ajute cititorul să înțeleagă de ce acest material unic are aplicații într-o varietate atât de mare de aplicații. De asemenea, furnizează câteva informații despre utilizarea și fabricarea echipamentelor fabricate din molibden și aliajele acestuia.

Cum sunt fabricate produsele din metal molibden

Deoarece molibdenul pur se topește la temperaturi foarte ridicate și pentru că se oxidează la temperaturi relativ scăzute, procesele tradiționale de topire nu pot extrage metalul din minereu. În schimb, minereul este procesat printr-o serie de etape de măcinare și separare pentru a izola MoS (disulfura de molibden) de alte componente. Acest material izolat, care conține până la aproximativ 90% MoS, este „prăjit” în aer pentru a produce MoO (oxid de molibden) și (dioxid de sulf). Dioxidul de sulf este transformat în acid sulfuric și poate fi vândut pentru aplicații chimice.

Oxidul tehnic conține aproximativ 57% Mo și mai puțin de 0,1% S, dar aceasta nu este o problemă pentru marea majoritate a tehnologiilor de producție care utilizează oxid, inclusiv producția de aliaj de oțel molibden.

Cu toate acestea, oxidul comercial trebuie să fie purificat chimic pentru a fi utilizat la producerea molibdenului metalic. Oxidul este mai întâi dizolvat în hidroxid de sodiu sau de amoniu și apoi acesta
soluția este tratată prin precipitare și filtrare, supusă extracției cu solvent sau o combinație a ambelor pentru a îndepărta impuritățile.

Proprietăți și aplicații ale molibdenului

Există o legătură inextricabilă între proprietățile unui material și aplicarea acestuia.

În unele cazuri, aplicarea unei proprietăți specifice (cum ar fi conductivitatea electrică) este

de o importanță capitală. În alte țări, o combinație de proprietăți vă permite să faceți cea mai bună alegere.

Optim este un cuvânt important în acest context. Aceasta înseamnă că, în timp ce alte materiale pot

au un avantaj într-o proprietate sau alta, o combinație de proprietăți oferă cea mai bună soluție la problemele de proiectare inginerească.

Uneori, soluția optimă este să nu folosiți un singur material, ci o combinație de materiale sau un material compozit, care permite proiectantului să adapteze proprietățile de interes pentru a rezolva o anumită problemă.

În toate cazurile, soluțiile rentabile sunt cele care în cele din urmă câștigă competiția. Aceasta înseamnă că materialele realizate din metalul molibden, care este destul de scump ca material structural în comparație cu standardele biroului de proiectare general acceptate, trebuie să demonstreze un avantaj semnificativ față de concurenți. De exemplu, aliajele de molibden oferă o rezistență mai mare decât molibdenul pur și ajută la menținerea acestei rezistențe la temperaturi mai mari decât le poate tolera molibdenul pur.

Aparate electrice și electronice și producție

În electronică, aliajele de molibden sunt utilizate pe scară largă de producători în tuburile vidate, folosind molibden pentru suporturi de filament și grile datorită temperaturii sale ridicate.
rezistență și stabilitate mecanică.

Proiectanții de dispozitive în stare solidă au descoperit alte proprietăți decât rezistența la căldură, care au făcut compușii de molibden indispensabili în fabricarea dispozitivelor electronice.

Molibdenul are proprietăți similare cu siliciul și are o conductivitate termică și electrică excelentă. Aceste proprietăți îl fac ideal ca substrat pentru dispozitivele cu curele fragile. Molibdenul oferă o bază puternică, rigidă, care conduce electricitatea către și dinspre dispozitiv și disipează eficient căldura. CTE scăzut minimizează tensiunile diferențiale de dilatare.

Fabricarea semiconductorilor

Echipamentele de fabricare a semiconductoarelor au folosit de mult componente din molibden, necesitând rezistență la temperatură și compatibilitate cu mediile de proces agresive. Procesul de implantare ionică este utilizat pentru a dopa plăci de siliciu cu atomi pentru a crea dispozitive semiconductoare.

Utilizare în metalurgie

Prelucrare la temperaturi ridicate

Lucrabilitatea la cald, rezistența la căldură și rezistența la deformare sunt proprietăți importante
pentru echipamente de lucru la cald. Aliajul de molibden permite formarea unui regim de temperatură mai ridicat
1100° C. Aliajele de molibden sunt ideale pentru extrudarea alamei, turnarea metalelor, prelucrarea metalelor lichide și chiar turnarea prin injecție a plasticului.

DEFINIȚIE

Molibden- metal solid gri deschis (Fig. 1), având o structură cubică centrată pe corp. Paramagnetic Conduce bine electricitatea, este foarte dur și zgârie sticla.

Proprietățile mecanice ale molibdenului sunt puternic influențate de prezența impurităților: metalul pur este ductil, dar care conține chiar și o mică proporție de impurități de azot și oxigen este fragil și fragil.

Orez. 1. Molibden. Aspect.

La temperatura camerei nu se schimbă în aer, dar când este încălzit este oxidat în trioxid alb MoO 3. Acidul clorhidric și acidul sulfuric diluat la temperatura camerei nu au niciun efect asupra molibdenului; se dizolvă în acid azotic sau sulfuric concentrat fierbinte.

Principalele constante ale molibdenului sunt date în tabelul de mai jos.

Tabelul 1. Proprietățile fizice și densitatea molibdenului.

Găsirea molibdenului în natură

Molibdenul este clasificat ca metale rare și urme: conținutul său în scoarța terestră este de 3 × 10 -3% (masă). Principala formă de molibden din natură este feldspații și piroxenii. Dintre mineralele de molibden, molibdenitul MoS 2 este cel mai important, în principal datorită faptului că nu conține cantități semnificative de alte metale, ceea ce facilitează foarte mult prelucrarea minereului. Produsele oxidării sale în condiții naturale sunt wulfenita PbMoO 4 și powellita CaMoO 4 .

Scurtă descriere a proprietăților chimice și a densității molibdenului

În ciuda faptului că molibdenul se află la stânga hidrogenului în seria de tensiune, el, ca și alte metale grele de tranziție, nu interacționează cu acizii neoxidanți. Cu toate acestea, șapte acizi azotic și fluorhidric concentrați îl aduc în soluție:

Mo + 8HF + 2HNO3 = H2MoF8 + 2NO + 4H2O.

Molibdenul este, de asemenea, foarte solubil în soluții concentrate fierbinți de acid azotic sau sulfuric, precum și în acva regia. Este stabil în soluții alcaline, dar în prezența agenților de oxidare (KNO 3, KClO 3) se dizolvă în topituri alcaline:

Mo + 3KNO 3 + 2KOH = K 2 MoO 4 + 3KNO 2 + H 2 O (t, o C).

Când este încălzit, molibdenul reacționează cu nemetale: în cele mai multe cazuri, molibdenul este oxidat la starea de oxidare +6. Astfel, pulberea de metal, atunci când este încălzită în oxigen la aproximativ 800 o C, se aprinde și arde până la oxidul MoO 3. Într-o atmosferă de fluor, molibdenul este transformat în fluor superior MoF 6, iar în timpul clorării se formează MoCl 5. Sulful molibden este oxidat la disulfură MoS 2. Cu azot și carbon, formează nitruri foarte dure și rezistente la căldură (Mo 2 N, Mo 5 N 2, MoN etc.) și carburi (Mo 2 C, MoC etc.).

Mo + 3F2 = MoF6;

2Mo + 5CI2 = 2MoCI5;

2Mo + 3O2 = 2MoO3;

Mo + 2S = MoS 2.

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1

EXEMPLUL 2

Exercițiu	Densitatea elementară a azotului gazos în aer este de 0,9655. Calculați masa molară a azotului și formula acestuia.
Soluţie	Raportul dintre masa unui gaz dat și masa altui gaz luată în același volum, la aceeași temperatură și aceeași presiune se numește densitatea relativă a primului gaz față de al doilea. Această valoare arată de câte ori primul gaz este mai greu sau mai ușor decât al doilea gaz. Masa molară a unui gaz este egală cu densitatea acestuia față de alt gaz, înmulțită cu masa molară a celui de-al doilea gaz: Greutatea moleculară relativă a aerului este considerată 29 (ținând cont de conținutul de azot, oxigen și alte gaze din aer). Trebuie remarcat faptul că conceptul de „masă moleculară relativă a aerului” este utilizat condiționat, deoarece aerul este un amestec de gaze. Apoi, masa molară a azotului gazos va fi egală cu: M gaz = D aer × M(aer) = 0,9655 × 29 = 28 g/mol. Masa atomică relativă a azotului este de 14,0067 amu. Apoi, molecula de azot conține M gaz / A r (N) atomi de azot: M gaz / A r (N) = 28 / 14,0067 = 2. Aceasta înseamnă că formula moleculei de azot este N2.
Răspuns	Masa molară a azotului este de 28 g/mol, iar formula moleculei de azot este N2

Metalul molibden își datorează numele asemănării exterioare a disulfurei de molibden cu minereul de plumb - galena (denumirea greacă a plumbului este molybdos).

Istoria descoperirii elementelor

În Evul Mediu în Europa, molibdenul era numele dat celor trei minerale care erau diferite ca compoziție, dar aproape asemănătoare ca culoare și structură - galena (Pbs), molibdenitul (MoS 2) și grafitul (C). Apropo, mineralul „strălucire de molibden” (un alt nume pentru molibdenit) a fost folosit ca plumb pentru creioane, care a lăsat o urmă gri-verzuie pe foaie.

Suedia este considerată pe bună dreptate locul de naștere al metalului molibden, al 42-lea element periodic. În 1758, un chimist și mineralolog din această țară, descoperitorul nichelului, Axel Kronstedt, a sugerat că mineralele de mai sus au naturi complet diferite. Două decenii mai târziu, compatriotul său, un chimist farmaceutic din Köping, Karl Scheele, a obținut acidul molibdic sub formă de precipitat alb („pământ alb”) prin fierbere molibdenită în acid azotic concentrat. Omul de știință a înțeles intuitiv că dacă acidul molibdic este calcinat cu cărbune, metalul poate fi izolat. Neavând un cuptor potrivit, i-a trimis mostre lui Peter Gjelm, care a izolat un nou metal cu un număr mare de impurități de carbură în 1782. Colegii au numit elementul „molibden” (formula din tabelul periodic este Mo).

Un metal relativ pur a fost obținut abia în 1817 de către președintele Academiei Suedeze de Științe, Jens Berzelius.

Caracteristicile unei substanțe simple

Metoda de producție are o mare influență asupra proprietăților fizice ale molibdenului și a aspectului acestuia. Metalul pulbere, semifabricatele și barele înainte de sinterizare sunt de culoare gri închis. Paleta de produse laminate prelucrate este mult mai bogată - de la aproape negru la argintiu deschis. Densitatea molibdenului este de 10,28 t/m3. Metalul se topește la o temperatură de 2623 °C și fierbe la 4639 °C. Molibdenul absolut pur are o maleabilitate și o ductilitate remarcabile, ceea ce garantează laminare și ștanțare ușoară. O piesa de prelucrat cu un diametru de până la 12 mm, chiar și la temperatura camerei, poate fi legată liber cu un nod dublu sau rulată pe o folie subțire. Metalul are o conductivitate electrică bună. Prezența impurităților crește duritatea și fragilitatea și determină în mare măsură proprietățile mecanice ale molibdenului.

Conexiuni importante

Ca parte a substanțelor complexe, elementul prezintă grade diferite de oxidare de la +2 la mai mare (acești din urmă compuși sunt cei mai stabili), ceea ce determină proprietățile chimice ale molibdenului. Acest metal se caracterizează prin compuși cu oxigen și halogeni (MoO 3, MoCl5) și molibdați (săruri ale acidului molibdic). Reacțiile de oxidare sunt posibile numai la temperaturi ridicate (de la 600˚C). O creștere suplimentară va forța molibdenul să interacționeze cu carbonul, fosforul și sulful. Se dizolvă bine în acid azotic sau sulfuric încălzit.

Acizii fosforici, arsenic, boric și silicic formează compuși complecși cu molibdenul. Cea mai cunoscută și răspândită sare este fosfomolibdatul de amoniu. Substanțele care conțin molibden se disting printr-o paletă largă de culori și diverse nuanțe.

Tehnologia de îmbogățire a minereului de molibden

Producția industrială de molibden absolut pur a fost dezvoltată numai în secolul XX. Prelucrarea chimică a minereului de molibden este precedată de îmbogățirea acestuia: după măcinarea în concasoare și mori cu bile, metoda principală este flotarea de cinci sau șase ori. Ca rezultat, se obține o concentrație mare (până la 95%) de bisulfură de molibden în materia primă.

Următoarea și cea mai importantă etapă este tragerea. Aici, impuritățile nedorite de apă, sulf și reactivii de flotație reziduali sunt îndepărtate și disulfura de molibden este oxidată la trioxid. Curățarea ulterioară este posibilă în mai multe moduri, dar cele mai populare sunt următoarele:

• metoda amoniacului, în care compușii de molibden sunt complet dizolvați și impuritățile sunt îndepărtate;
• sublimare la temperaturi de la 900 la 1100 CU. Rezultatul este că concentrația de MoO 3 crește la 90-95%.

Producția industrială de metal molibden

Prin trecerea hidrogenului prin trioxid de molibden purificat (în laboratoare, gazele care conțin carbon sau carbon, aluminiu și siliciu sunt adesea folosite pentru reducere), se obține pulbere de metal. Procesul are loc în cuptoare tubulare speciale cu o creștere treptată a temperaturii de la 500 la 1000 ˚С.

Lanțul tehnologic pentru producția de molibden metalic compact include:

• Presare. Procesul are loc sub presiune de până la 300 MPa. Componenta de legare este o soluție alcoolică de glicerină. Secțiunea transversală maximă a semifabricatelor (stuburi) nu depășește 16 cm 2, iar lungimea este de 600 cm. Pentru cele mai mari se folosesc matrițe din cauciuc sau polimer. Presarea are loc în camerele de lucru în care lichidul este injectat sub presiune ridicată.
• Sinterizarea. Se întâmplă în două etape. Primul este la temperatură joasă, care durează 30-180 de minute (în funcție de dimensiunea piesei de prelucrat), efectuat în cuptoare cu mufă în atmosferă de hidrogen la o temperatură de 1200 ˚C. În a doua etapă (sudare), piesa de prelucrat este încălzită la o temperatură apropiată de punctul de topire (2400-2500 ˚C). Ca urmare, porozitatea scade și densitatea molibdenului crește.

Piesele mari de prelucrat cu o greutate de până la 3 tone sunt sinterizate în cuptoare cu inducție, cu fascicul de electroni sau cu arc. Procesul se încheie cu prelucrarea mecanică a produselor sinterizate.

Cele mai bogate depozite

Molibdenul este un element destul de rar în scoarța terestră și în Univers în ansamblu. Din cele două duzini de minerale existente în natură, doar molibdenitul (MoS 2) are o importanță industrială semnificativă. Resursele sale nu sunt nesfârșite, iar tehnologiile de extragere a metalului din powellite și molibdați au fost deja dezvoltate. În funcție de compoziția minerală și forma corpurilor de minereu, zăcămintele sunt împărțite în filon, veinlet-disseminated și skarn.

Rezervele dovedite ale elementului la nivel mondial se ridică la 19 milioane de tone, cu aproape jumătate în China. Cel mai mare zăcământ de molibden din 1924 este considerat a fi mina Climax (SUA, Colorado) cu un conținut mediu de până la 0,4%. Adesea, extracția minereurilor de molibden se realizează simultan cu extracția cuprului și wolframului.

În Rusia, rezervele de molibden se ridică la 360 de mii de tone. Din cele 10 zăcăminte explorate, doar 7 au fost dezvoltate industrial:

• Sorskoye și Agaskyrskoye (Khakassia);
• Bugdainskoye și Jirekenskoye (Transbaikalia de Est);
• Orekitkanskoe (Buriația);
• Labash (Karelia);
• Tyrnyauzskoe (Caucazul de Nord).

Exploatarea se desfășoară atât prin metode deschise, cât și prin metode închise.

Misterul săbiilor de samurai

Timp de câteva secole, armurierii și oamenii de știință europeni s-au luptat cu misterul ascuțișului și al puterii săbiilor antice japoneze de la începutul mileniului al doilea, încercând fără succes să producă aceleași arme cu tăișuri de înaltă calitate. Abia la final În secolul al XIX-lea, după ce au descoperit impurități de molibden în oțelul japonez, a fost posibil să se rezolve acest mister.

Compania a stăpânit pentru prima dată utilizarea industrială a molibdenului ca aditiv de aliaj pentru a îmbunătăți calitatea oțelului (dându-i duritate și duritate) în 1891. Schneider & Co din Franța.

Primul Război Mondial a servit ca un stimulent semnificativ pentru dezvoltarea metalurgiei molibdenului. Este semnificativ faptul că grosimea armurii frontale, ușor pătrunsă de obuzele germane de același calibru, a fost redusă de la 75 mm la 25 mm prin adăugarea de 1,5-2% molibden la oțelul plăcilor de blindaj. În același timp, puterea mașinii a crescut semnificativ.

Aplicații ale molibdenului

Peste 80% din tot molibdenul utilizat în industrie provine din metalurgia feroasă. Fără el, producția de fontă rezistentă la căldură, oțeluri structurale și pentru scule este de neconceput. O parte de greutate a elementului îmbunătățește calitatea oțelului echivalent cu două părți de greutate de wolfram. Deoarece densitatea molibdenului este de două ori mai mică, aliajele sale sunt semnificativ superioare ca calitate față de aliajele de tungsten la temperaturi de funcționare sub 1370 °C. Oțelurile cu molibden sunt mai potrivite pentru carburare.

Molibdenul este solicitat în industria electronică, chimică și a vopselei. În inginerie mecanică este folosit ca material rezistent la căldură. În agricultură, soluțiile slabe de compuși elementare îmbunătățesc semnificativ absorbția nutrienților de către plante. Trebuie avut în vedere faptul că, în doze mari, molibdenul are un efect toxic asupra organismelor vii și vegetale și afectează negativ mediul.

Semnificație biologică

În alimentația oamenilor și a animalelor, molibdenul este unul dintre cele mai importante microelemente. Sub forma unei forme biologice active - coenzima molibdenului - (Moco), este necesar pentru implementarea proceselor catabolice în țesuturile vii.

Cercetările asupra activității anticanceroase a molibdenului arată foarte promițătoare. Incidența mare a cancerului de tract digestiv în rândul populației orașului Lin Xian (provincia Honan, China) a fost redusă semnificativ după adăugarea în sol a îngrășămintelor minerale care conțin molibden.

În cazuri rare de deficiență a elementului în corpul uman, se pot dezvolta dezorientare în spațiu, defecte ale creierului, abateri mentale și alte boli nervoase severe. Doza zilnică de molibden pentru un adult este de la 100 la 300 mcg. Când o crește la 5-15 mg, otrăvirea toxică este inevitabilă, iar până la 50 mg - moartea. Cele mai bogate în molibden sunt legumele cu frunze, cerealele, leguminoasele și fructele de pădure (coacăze negre, agrișe), produsele lactate, ouăle, ficatul și rinichii animalelor.

Aspecte de mediu

Caracteristicile biologice ale molibdenului impun cerințe sporite pentru eliminarea deșeurilor din prelucrarea materialului minereu, respectarea strictă a procesului tehnologic la întreprinderi pentru a preveni efectele negative asupra sănătății personalului de lucru și a mediului.

Trebuie luate toate măsurile pentru a preveni pătrunderea produselor prelucrate în apele subterane. Trebuie luat în considerare faptul că plantele au capacitatea de a absorbi și acumula molibden, astfel încât conținutul acestuia în lăstari și frunze poate depăși concentrațiile admise. Această masă verde poate fi periculoasă pentru animale. Pentru a preveni răspândirea rocii uzate de către vânturi, haldele sunt acoperite cu un strat de pământ.

Tendințele pieței globale de molibden

De la debutul crizei financiare globale, consumul global de molibden a scăzut cu 9%. Excepție a fost China, unde s-a înregistrat o creștere de până la 5%. Reacția la scăderea bruscă a cererii de consum în 2009 a fost o scădere a volumelor de producție. A fost posibil să se apropie de nivelul anterior de producție doar patru ani mai târziu, iar în 2014 a fost stabilit un nou maxim de 245 de mii de tone. China rămâne principalul consumator și producător de molibden și produsele sale.

Densitatea molibdenului și proprietățile uimitoare l-au făcut indispensabil pentru oțel și aliaje în structuri care necesită o combinație de greutate redusă, rezistență ridicată și rezistență la coroziune a materialelor. Creșterea preconizată a numărului de centrale nucleare, a altor instalații energetice și industriale, precum și dezvoltarea de noi zăcăminte de petrol și gaze în condițiile dure ale Nordului Îndepărtat și Arcticului va duce inevitabil la o creștere a cererii de molibden și derivații săi. .