Молибден представляет собой серебристо-белый металл, который является пластичным и обладает высокой устойчивостью к коррозии. Он имеет одну из самых высоких температур плавления среди всех чистых элементов - только элементы тантала и вольфрама имеют более высокие температуры плавления. Молибден также является микроэлементом, необходимым для жизни.
Как переходный металл, молибден легко образует соединения с другими элементами. Молибден составляет 1,2 части на миллион (ppm) земной коры по весу, но он не обнаружен в природе свободным. Основной молибденовой рудой является молибденит (дисульфид молибдена), но его также можно найти в вульфените (молибдат свинца) и пауэллите (молибдат кальция).
Он добывается как побочный продукт при добыче меди или вольфрама. Молибден добывается в основном в Соединенных Штатах, Китае, Чили и Перу. Мировое производство составляет около 200 000 тонн в год, по данным Королевского химического общества (RSC).
Только факты
- Атомный номер (количество протонов в ядре): 42
- Атомный символ (в периодической таблице элементов): Мо
- Атомный вес (средняя масса атома): 95,96
- Плотность: 10,2 грамм на кубический сантиметр
- Фаза при комнатной температуре: Твердый
- Температура плавления: 4753 градусов по Фаренгейту (2623 градусов по Цельсию)
- Точка кипения: 8 382 градусов по Фаренгейту (4639 градусов по Цельсию)
- Количество изотопов (атомов одного и того же элемента с различным числом нейтронов): 24, периоды полураспада которых известны с массовыми числами от 86 до 110.
- Наиболее распространенные изотопы: Мо-98 (24,1 процента); Мо-96 (16,7 процента); Мо-95 (15,9 процента); Мо-92 (14,8 процента); Мо-97 (9,6 процента); Мо-100 (9,6 процента); Мо-94 (9,2 процента).
Открытие
Мягкий черный минерал молибденит (сульфид молибдена) часто принимался за графит или свинцовую руду до 1778 года, когда анализ немецкого химика Карла Шееле показал, что он не был ни одним из этих веществ, и фактически был совершенно новым элементом. Но поскольку у Шееле не было подходящей печи для восстановления белого твердого вещества до металла, пройдет еще несколько лет, прежде чем этот элемент будет фактически идентифицирован, согласно Chemicool. На самом деле, Шееле позже стал известен как «Шееле с трудом», потому что он сделал ряд химических открытий - в том числе и кислорода - но заслуга всегда была отдана кому-то другому.
В течение следующих нескольких лет ученые продолжали предполагать, что молибденит содержит новый элемент, но его все равно оказалось очень трудно идентифицировать, так как никто не смог превратить его в металл. Однако некоторые исследователи превратили его в оксид, при котором при добавлении в воду образуется молибденовая кислота, но сам металл остается неуловимым.
В конце концов, шведский химик Питер Джейкоб Хьельм измельчил молибденовую кислоту с углеродом в льняном масле, чтобы получить пасту. Паста допускала тесный контакт между углеродом и молибденитом. Затем Хьельм нагрел смесь в закрытом тигле, чтобы получить металл, который он затем назвал молибден, после греческого слова «молибдос», что означает свинец. По сообщению Королевского химического общества, новый элемент был объявлен осенью 1781 года.
Пользы
Большая часть коммерческого молибдена используется в производстве сплавов, где его добавляют для повышения твердости, прочности, электропроводности и устойчивости к износу и коррозии.
Небольшие количества молибдена можно найти в самых разных продуктах: ракеты, детали двигателя, дрели, пильные полотна, нити электронагревателя, присадки к смазочным маслам, чернила для печатных плат и защитные покрытия в котлах. Он также используется в качестве катализатора в нефтяной промышленности. По данным Королевского химического общества, молибден производится и продается в виде серого порошка, и многие из его продуктов образуются путем прессования порошка под чрезвычайно высоким давлением.
Благодаря высокой температуре плавления молибден невероятно хорошо работает при очень высоких температурах. Это особенно полезно в продуктах, которые должны оставаться смазанными при этих экстремальных температурах. Таким образом, в тех случаях, когда некоторые смазочные материалы и масла могут разлагаться или загораться, смазочные материалы с сульфидами молибдена могут справляться с высокой температурой и при этом поддерживать движение.
Кто знал?
- Молибден является 54 наиболее распространенным элементом в земной коре.
- Атом молибдена имеет половину атомного веса и плотности как вольфрам. Из-за этого молибден часто заменяет вольфрам в стальных сплавах, предлагая тот же металлургический эффект только с половиной меньшего количества металла, согласно Британской энциклопедии.
- «Большая Берта», немецкая 43-тонная пушка, использовавшаяся во Второй мировой войне, содержала молибден, а не железо, в качестве важнейшего компонента своей стали из-за своей гораздо более высокой температуры плавления.
- Молибденит, или молибдена, - это мягкий черный минерал, который когда-то использовался для изготовления карандашей. Считалось, что минерал содержал свинец и часто путался с графитом.
- Молибденит используется в некоторых сплавах на основе никеля, таких как Hastelloys - запатентованные сплавы, которые очень устойчивы к нагреванию, коррозии и химическим растворам.
Питательный микроэлемент
Молибден является микроэлементом, необходимым для жизни, но слишком много его токсично.
Молибден присутствует в десятках ферментов. Одним из этих важных ферментов является нитрогеназа, которая позволяет азоту в атмосфере поглощаться и превращаться в соединения, которые позволяют бактериям, растениям, животным и людям синтезировать и использовать белки.
По словам Drweil.com, основная функция молибдена - служить катализатором ферментов и расщеплять аминокислоты в организме человека. В растениях молибден является важным микроэлементом, необходимым для фиксации азота и других метаболических процессов.
Молибден обладает уникальным качеством: он менее растворим в кислых почвах и более растворим в щелочных почвах (как правило, наоборот для других микроэлементов). Поэтому доступность молибдена для растений довольно чувствительна к pH и условиям дренажа. Например, в щелочных почвах некоторые растения могут содержать до 500 ч / млн молибдена, согласно Lenntech. Напротив, другие земли бесплодны из-за нехватки молибдена в почве.
Необходимо для эволюции
Еще одним интересным применением молибдена является его роль в научных исследованиях. Молибдена сегодня очень много в океане, но в прошлые времена его было намного меньше. Это позволяет ему служить отличным индикатором древней океанической химии. Например, ученые в области биогеологии изучают количество молибдена в древних породах, чтобы оценить, сколько кислорода могло присутствовать в океане и / или атмосфере в течение определенного периода времени.
Несколько лет назад исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде подозревали, что недостаток кислорода и молибдена мог быть причиной значительного отставания в эволюции. Они знали, что около 2,4 миллиардов лет назад было увеличение кислорода на поверхности Земли, и что кислород смог достичь поверхности океана, чтобы поддерживать микроорганизмы. Однако разнообразие живых организмов оставалось очень низким. На самом деле, животные появились только спустя почти 2 миллиарда лет - или около 600 миллионов лет назад - согласно пресс-релизу исследования в Science Daily.
Будучи лишенными молибдена, бактерии не могут превращать азот в форму, полезную для живых существ. И если бактерии не могут преобразовать азот достаточно быстро, то эукариоты не могут процветать, потому что эти одноклеточные формы жизни не способны самостоятельно преобразовывать азот, согласно Science Daily.
Для исследования, опубликованного в журнале Nature, исследователи измерили уровень молибдена в черном сланце, тип осадочных пород, богатых органическим веществом и часто встречающихся в глубине океана. Это помогло им оценить, сколько молибдена могло раствориться в морской воде, где образовался осадок.
Действительно, исследователи нашли убедительные доказательства того, что в океане в это время не хватало важного молибдена. Это могло бы оказать негативное влияние на развитие ранних эукариот, которые, как полагают ученые, породили всех животных (включая людей), растения, грибы и одноклеточных животных, таких как протисты.
