Химия элементов Молибден

История открытия

История открытия молибдена связана с изучением минерала молибденита (дисульфида молибдена, MoS₂) и развитием химической науки.

Минерал молибденит был известен древним грекам и римлянам. До середины XVIII века его не отличали от графита и свинцового блеска (галенита, PbS) из-за внешнего сходства. Мягкость молибденита позволяла использовать его в качестве грифеля. 

В средневековой Европе эти три минерала (PbS, MoS₂ и графит) имели одно название — Molybdaena (от греч. μόλυβδος, обозначавшего как свинец, так и любой другой мягкий материал). 
В 1778 году шведский химик Карл Вильгельм Шееле исследовал молибденит. Прокаливая молибденовую кислоту, он получил оксид неизвестного элемента — MoO₃. Шееле предположил, что в этом соединении содержится новый химический элемент, и назвал его молибденом. 
Чистый молибден в 1817 году получил шведский химик и минералог Й. Берцелиус путём восстановления оксида водородом. Он также установил атомный вес молибдена и исследовал его свойства. 

Полная электронная конфигурация: 42Mo 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d⁵5s¹

Молибде́н  — химический элемент 6-й группы , пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 42. атомная масса 95,94. Наиболее устойчивая степень окисления +6.

Молибден — это мягкий пластичный блестящий переходный металл. Механические свойства, как и у большинства металлов, определяются чистотой металла и предшествующей механической и термической обработкой (чем чище металл, тем он мягче). Молибден — тугоплавкий металл с температурой плавления 2620 °C и температурой кипения 4639 °C.

Молибден в природе

Содержание в земной коре ‒ 3,0·10–4 % масc,

в морской воде ‒ (8,9-12,2) мкг/л

Известно более 20 минералов молибдена (сульфидные, оксидные,в ассоциации с минералами вольфрама, меди и др.)

Наиболее важные минералы:

молибденит – MoS2,

повеллит – CaMoO4,

молибдит – Fe(MoO4)3∙n H2O,

вульфенит – PbMoO4 и др.

Крупные месторождения ‒ в США, Мексике Чили, Канаде, Норвегии, Австралии, России.

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.

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.

Химические свойства.

При комнатной температуре на воздухе молибден устойчив. Начинает окисляться при 400 °C.

Молибден хорошо растворим в горячих концентрированных растворах азотной или серной кислот, а также царской водке.

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.

Применение молибдена и его соединений

Главное применение находит в металлургии, является легирующей добавкой множества марок легированных сталей

Молибден, легированный титаном, цирконием, ниобием, вольфрамом, используется в авиации и ракетной технике для изготовления газовых турбин и деталей двигателей.

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. Mo входит в состав микроудобрений.  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.

Молибден-99 используется для получения технеция-99, который используется в медицине при диагностике онкологических и некоторых других заболеваний. стоимость молибдена-99 — 46 млн долларов за 1 грамм (470 долларов за 1 Ки).

Чистый монокристаллический молибден используется для производства зеркал для мощных газодинамических лазеров.   Из молибдена изготовляются крючки-держатели тела накала ламп накаливания, в том числе ламп накаливания общего назначения.

Биологическая роль молибдена

Молибден - один из основных микроэлементов в питании человека и животных. Он содержится во многих живых тканях и необходим для поддержания активности некоторых ферментов, участвующих в катаболизме пуринов и серосодержащих аминокислот. Недостаток молибдена вызывает тяжелые заболевания. Наиболее богатые элементом № 42 пищевые продукты: бобовые и злаковые растения, листовые овощи, молоко, фасоль, печень и почки.

Молибден и вольфрам относятся к редким и рассеянным металлам.