Chemia jest podstawą naszego życia. Wszystkie artykuły gospodarstwa domowego składają się ze związków pierwiastków układu okresowego. W każdej minucie w ludzkim ciele zachodzą złożone przemiany, w które zaangażowane są chemikalia. W tym artykule omówimy taki metal jak molibden: gdzie jest używany, jego właściwościach i roli w ludzkim ciele.
Głęboko w historię
Minerały zawierające molibden były znane w starożytnej Grecji. Te naturalne związki miały strukturę zbliżoną do grafitu. Dlatego były często używane wraz z nim do tworzenia leadów. Molibdenit MoS₂ miał szaro-zielony odcień, gdy był pisany na papierze. Ze względu na swój charakterystyczny blask nadano mu nazwę molibdaena – „jak ołów”.
Karl Wilhelm Scheele prowadził badania, dzięki którym zsyntetyzował trójtlenek MoO₃, ale ze względu na brak odpowiedniego pieca nie mógł wyizolować metalu w czystej postaci. Jöns Jakobowi Berzeliusowi udało się pozyskać molibden w 1817 r. przezredukcja tlenku nie węglem, ale wodorem. Zsyntetyzowany pierwiastek chemiczny został dokładnie przebadany i opisany w pracach naukowca.
Właściwości fizyczne
Co to jest molibden? Jest to jasnoszary metal, który w czystej postaci jest odporny na utlenianie (w normalnych warunkach). Wraz ze wzrostem temperatury do 400-600 stopni zdolność ta maleje i powstaje trójtlenek MoO₃.
Molibden jest ciągliwy i plastyczny, łatwo stemplowany. Gęstość metalu 10,2 g/cm3, temperatura topnienia 2620 ⁰С, temperatura wrzenia - 4800 ⁰С. Z tych wskaźników widać, że jest dość ogniotrwały. Obecność zanieczyszczeń węglowych, azotowych lub siarkowych wpływa na właściwości fizyczne, w szczególności substancja staje się krucha i krucha. Molibden jest paramagnetyczny. Wraz ze wzrostem temperatury jego wytrzymałość znacznie wzrasta.
Otrzymywanie naturalnych związków molibdenu
Powinieneś wiedzieć, że molibden nie występuje w czystej postaci, w naturze występuje tylko w związkach z innymi pierwiastkami. Przybliżona zawartość metalu w skorupie ziemskiej wynosi 3∙10-4%. Istnieje około 15 minerałów, z których najpopularniejsze to:
- disiarczek MoS2 – molibdenit;
- CaMoO4 – powellite;
- PbMoO4 – wulfenit.
Główne złoża tych związków są ściśle związane z procesami wytrącania w kominach hydrotermalnych.
Dwusiarczek molibdenu jest wydobywany do celów przemysłowych. Jego zastosowanie do uzyskania czystego metalu jest bardzoważny. Dzieje się to za pomocą wzbogacania rudy przez flotację. W ten sposób uzyskuje się koncentrat, który jest następnie wypalany.
2MoS2+7O2=2MoO3+4SO 2
Wyizolowany tlenek jest oczyszczany i redukowany suchym strumieniem wodoru o temperaturze 700 stopni. Produktem reakcji jest proszek molibdenu. W przyszłości może być używany w czystej postaci lub jako materiał do tworzenia wyrobów walcowanych i tłoczonych.
Produkcja stali stopowych
Metalurgia żelaza wykorzystuje proszek molibdenu. Gdzie jest stosowany? Do stali stopowych i żeliw. Dodatek tego pierwiastka do składu stopów znacząco poprawia ich jakość. Zwiększa elastyczność, odporność na zużycie, odporność na uderzenia. Do stali konstrukcyjnych dodaje się około 0,5% molibdenu, dzięki czemu ich struktura staje się drobnoziarnista i bardziej jednorodna, a kruchość wyrobów końcowych spada.
Dodanie innych substancji umożliwia uzyskanie specjalnych kompozycji szeroko stosowanych w różnych gałęziach przemysłu. Stopy, w skład których wchodzi kob alt i nikiel (50-60%), a także chrom (około 20-28%) są stapiane przez dodanie molibdenu. Gdzie jest używany ten materiał? Odpowiedź tkwi w jego specjalnych właściwościach - wysokiej odporności na ciepło. Jest używany do produkcji części poszycia samolotów i rakiet.
Zastosowanie stopów molibdenu
Po dodaniu niobu, tytanu i innych metali ciężkich do molibdenu wzrasta odporność na ciepłostopy. Taka kompozycja może być wykorzystana do tworzenia części do turbin gazowych i komór spalania w nauce rakietowej.
W stopach o wysokiej zawartości molibdenu (17-28%) wzrasta odporność na korozję. Nie boją się nawet interakcji z dowolnym kwasem (z wyjątkiem kwasu fluorowodorowego).
Właściwości ogniotrwałe molibdenu i jego zastosowanie w tworzeniu specjalnych rur mają ogromne znaczenie w energetyce jądrowej. Takie produkty są w stanie wytrzymać działanie stopionego litu. Działa jako chłodziwo w reaktorach uranowych. Ponadto sam molibden w postaci izotopu Mo-99 znalazł zastosowanie jako wskaźnik w przemyśle jądrowym.
Ze względu na nietopliwość molibdenu, molibden jest używany do tworzenia form do odlewania części z miedzi, aluminium i cynku. Wysoka wytrzymałość metalu pozwala na procesy pod wysokim ciśnieniem.
Walcowanie i tłoczenie, zastosowanie
Z półfabrykatów uzyskanych przez wytop proszku powstają produkty walcowane - pręty i drut. Składają się z czystego metalu zwanego molibdenem. Gdzie jest używany ten produkt? Najczęściej stosuje się go do produkcji termopar, które służą do pomiaru temperatur powyżej 2000 ⁰C. Haki i rdzenie do nawijania żarnika wolframowego w lampie żarowej są również wykonane z drutu molibdenowego. Przewody katodowe i elektrody ogniskujące w lampach rentgenowskich i lampach generatorowych muszą być niezawodne i spełniać wymagania wysokiej ogniotrwałości metali. Do tych celów doskonale nadaje się molibden walcowany.
Pręty i talerzesą stosowane zamiast elektrod w wysokotemperaturowych piecach do topienia. Muszą znajdować się w specjalnym środowisku składającym się z argonu, wodoru lub próżni. Ze względu na to, że molibden nie wchodzi w reakcje chemiczne ze szkłem, wykorzystuje się go do wyrobu elementów pieca do topienia.
Zastosowanie w innych branżach
Molibden znalazł zastosowanie w przemyśle naftowym. Tam jest stosowany jako katalizator zdolny do czyszczenia produktów z zanieczyszczeń siarkowych. Smary produkowane są na bazie dwusiarczku glinu. Stabilizują pracę różnych urządzeń i chronią powierzchnie przed naprężeniami mechanicznymi w wysokich temperaturach. Posiada takie właściwości smarne i antykorozyjne.
W produkcji farb i lakierów, gdzie używany jest molibden i jego tlenki, uzyskuje się trwałe pigmenty o żółto-pomarańczowych odcieniach. Synteza włókien sztucznych również nie działa bez tej substancji. W celu zwiększenia zawartości azotu w glebie stosuje się mikronawozy, w tym molibden.
Rola molibdenu w organizmie
Molibden odgrywa znaczącą rolę w ludzkim ciele. Bierze udział w syntezie metabolizmu hemoglobiny, azotu i puryn. Odpowiada za przyswajanie żelaza i witaminy C, jest silnym przeciwutleniaczem. Pierwiastek śladowy ma działanie onkoochronne, odmładzające.
Żywność bogatą w molibden to rośliny strączkowe i zboża, warzywa liściaste. Wymagana ilość mikroelementów dzienniewchodzi do organizmu, jeśli dobrze się odżywiasz. Jej brak można uzupełnić za pomocą kompleksów mineralnych.
