Молибден 
  Молибден 
    Историческая справка. 
    Название  элемента  №42  происходит  от  латинского  слова  molybdaena, 
которым в средние века обозначали все минералы способные оставлять  след  на 
бумаге: и графит, и галенит Pbs, и даже сам свинец. И ещё  минерал,  который 
сейчас  называют  молибденитом,  или  молибденовым   блеском.   Впоследствии 
оказалось, что этот минерал тогда  ещё  неизвестного  элемента  №42.  Но  до 
середины 18-го века молибденит  и  графит  не  различали,  лишь  в  1758  г. 
известный шведский химик и минералог Аксель Фредерик Кронстедт  предположил, 
что это самостоятельных вещества, но прошло  ещё  20  лет,  прежде  чем  это 
сумели доказать на опыте. 
     Минерал, которым писали, попал в лабораторию другого большого  химика, 
Карла Вильгельма Шееле. Первое, что он сделал, это исследовал, как  на  этот 
минерал действуют  крепкие  кислоты.  В  концентрированной  азотной  кислоте 
минерал растворился, но при этом в колбе выпал белый осадок. Высушив  его  и 
исследовав, Шееле установил, что  особая  белая  земля  обладает  свойствами 
кислотного окисла. 
    В то время химики  ещё  не  имели  чёткого  представления  о  том,  что 
ангидрид(«кислота-вода») – это  соединение  элемента  с  кислородом.  Однако 
собственный опыт подсказывал учёному: чтобы  выделить  элемент  из  «земли», 
нужно прокалить её с чистым углем. Но для этого у Шееле не  было  подходящей 
печи. И он попросил проделать этот опыт другого химика, Гьельма, у  которого 
такая печь была. Гьельм согласился. 
    Лишённый чувств зависти, беззаветно преданный науке, Шееле с  волнением 
ждал результата. И когда опыты завершились получением неизвестного  металла, 
Шееле  написал  Гьельму:  «Радуюсь,  что  мы  теперь  обладаем  металлом   – 
молибденом». 
    Это было в 1790 г. Новый металл получил имя –  чужое  имя,  потому  что 
латинское  molibdaena  происходит  от  древнегреческого  названия  свинца  – 
????????. В этом есть парадокс – трудно найти  металлы  более  несхожие  чем 
молибден и свинец. 
    Но металл полученный Шееле и Гьельмом, не был чистым: при  прокаливании 
с углем трёхокиси молибдена МоО3 невозможно  получить  чистый  Мо,  т.к.  он 
реагирует с углем, образуя карбид. 
    Уже после смерти обоих первооткрывателей их знаменитый  соотечественник 
Берцелиус восстановил молибденовый ангидрид не углем, а  водородом,  получил 
чистый молибден,  установил  его  атомный  вес  и  подробно  исследовал  его 
свойства. 
Распространение в природе и месторождения молибдена. 
    Молибден  принадлежит   к   малораспространённым   элементам.   Среднее 
содержание его в земной коре  составляет  3*10-4%(по  массе).   Концентрация 
молибдена в рудах незначительна. Эксплуатируются руды, содержащие десятые  и 
даже сотые доли процента молибдена. 
    Различают несколько видов молибденовых руд: 
    1. простые кварцево-молибденовые руды,  в которых молибденит залегает в 
       кварцевых жилах. 
    2.  Кварцево-молибдено-вольфрамитовые   руды,   содержащие   наряду   с 
       молибденитом вольфрамит. 
    3. Скарновые руды. В рудах этого типа молибденит  часто  с  шеелитом  и 
       некоторыми  сульфидами(перит,  халькоперит)  залегают  в   кварцевых 
       жилах, заполняющих трещины в скарнах(окременённых известняках). 
    4.  Медно-молибденовые  руды,  в  которых   молибденит   сочетается   с 
       сульфидами меди и железа. Это  наиболее  важный  источник  получения 
       молибдена. 
      Наиболее значительные месторождения  молибденовых  руд  в  зарубежных 
странах сосредоточены в западной части  США,  Мексике,  Чили,  юго-восточной 
части Канады, южной Норвегии и восточных штатах Австралии. 
    В  России  эксплуатируется   ряд    месторождений   молибденовых   руд, 
обеспечивающих потребность  отечественной  промышленности  в  молибдене(  на 
Северном Кавказе и Закавказье, Красноярском крае и др. районах). 
    Производство молибдена. 
    Все способы получения вольфрама применимы и  для  получения  молибдена. 
Трёхокись  молибдена  может  быть  восстановлена   до   металла   водородом, 
углеродом и  углесодержащими  газами,  а  также  металлотермическим  методом 
алюминием и кремнием. 
    Промышленный способ производства  чистого  порошкообразного  молибдена, 
превращаемого затем в компактный металл, состоит в восстановлении  трехокиси 
молибдена водородом. 
    Чистую  трехокись  молибдена,  необходимую  для  производства  металла, 
получают прокаливанием при 450 – 500?С  парамолибдата  аммония  в  муфельных 
печах с вращающейся трубой. 
    При восстановлении трёхокиси молибдена водородом  отчётливо  выявляются 
две стадии восстановления: 
    МоО3 + Н2       МоО2 + Н2О; 
    МоО2 + 2Н2              Мо + 2Н2О; 
    Промежуточные окислы( Мо4О 11 и др.), вероятно, образуются в результате 
вторичного взаимодействия между МоО3 и МоО2 . 
    Реакция первой стадии восстановления экзотермическая: 
    ?Н?298 = -20,3ккал; ?G?= -21,289ккал. 
    Реакция второй стадии восстановления экзотермическая: 
    ?Н?298 =+25,2ккал. 
    В соответствии с высокими значениями Кр  первую  стадию  восстановления 
проводят при низких температурах  459  -  550?С.  вторую  стадию  вследствие 
малых значений Кр при  высоких  температурах(900  -  1100?С)  остроосушённым 
водородом. 
    Восстановление трёхокиси молибдена в производственных условиях ведут  в 
две или три стадии. Первую  стадию(  МоО3           МоО2)  осуществляют  при 
подъёме температуры вдоль трубы печи, по которой передвигаются  лодочки,  от 
450 -  650?С,  причём  образование  двуокиси  молибдена  должно  в  основном 
закончиться  до  достижения  550?С,  так  как  промежуточный   окисел   даёт 
легкоплавкую эвтектику с  МоО3  ,  плавящуюся  при  550  -  600?С.  скорость 
продвижки  лодочек  примерно  20  мм/мин.  Расход  водорода  на  одну  трубу 
диаметром 51 мм  0,5  –  0,7мі/час.  На  второй  стадии  восстановления(МоО2 
   Мо) температуру вдоль печи изменяют от 650 - 950?С,  причем  используется 
хорошо осушенный водород  росы(-40)ч(-50?С).  после  второго  восстановления 
порошки молибдена ещё  содержат  0,5  –  1,5%  кислорода  в  зависимости  от 
скорости продвижения лодочек. Скорость движения лодочек на второй  стадии  в 
2 – 2,5 раза ниже, чем на первой, а расход водорода в 1,5  –  2  раза  выше. 
Для снижения содержания кислорода  обычно  применяют  дополнительное  третье 
восстановление при 1000 - 1100?С. 
    Вместимость лодочек на второй стадии восстановления примерно в  2  раза 
выше, а на третьей – в 5 раз выше, чем на первой, что объясняется  различием 
в  насыпной  массе  МоО3  (0,4   -  0,5г/смі),  МоО2  (1  –  1,5  г/смі)   и 
Мо(~2,5г/смі). 
    Первую и вторую стадию восстановления ведут в печах с 9 – 11 трубами из 
хромоникелевой стали. 
    При 1000 - 1100?С стойкость труб из хромоникелевой стали  и  нихромовых 
электронагревателей  при  соприкосновении  с  воздухом  заметно   снижается. 
Поэтому третье восстановление  проводят  в  трубчатых  печах  с  герметичным 
кожухом,  заполненных  водородом  для  защиты   труб   и   нагревателей   от 
окисления. 
    После третьего восстановления порошки молибдена содержат примерно  0,25 
– 0,3% кислорода. 
    Средний размер частиц порошков  молибдена  0,5-2мкм.  Они  мельче,  чем 
частицы  порошка  вольфрама,  что  объясняется  низкой  температурой  первой 
стадии восстановления, при которой окислы заметно не испаряются. 
    В последнее время для первой  стадии  восстановления  начали  применять 
барабанные печи непрерывного действия. 
                             Свойства молибдена 
    По физическим, механическим и химическим свойствам молибден (Мо) близок 
вольфраму (W), хотя несколько отличается от него. 
    Физические свойства Мо приведены ниже. 
|Атомный номер                           |42         | 
|атомная масса                           |95,95      | 
|плотность, г/см3                        |10,2       | 
|тип и период решётки                    |ОЦК        | 
|                                        |           | 
|температура плавления, С                |2620       | 
|температура кипения, С                  |4800       | 
|температура перехода в сверхпроводящее  |0,9-0,98   | 
|состояние,       К                      |           | 
|теплота плавления, кал/г                |50         | 
|теплота сублимации, кал/г               |1620       | 
|удельная теплоёмкость(при 20-100град),  |0,065      | 
|кал/(г*С )                              |           | 
|теплопроводность(при 20град С),         |0,35       | 
|кал/(см*с*С)                            |           | 
|коэффициент расширения(25-700град С)    |5,8-6,2*10 | 
|                                        |           | 
|работа выхода электронов, эВ            |4,37       | 
|сечение захвата тепловых нейтронов, барн|2,6        | 
|                                        |           | 
|модуль упругости для проволоки, кгс/мм2 |28500-30000| 
    Молибден  относится  к  тугоплавким  металлам.  Полее   высокие   точки 
плавления имеют только вольфрам, рений и  тантал.  Среди  других  физических 
свойств  молибдена  необходимо  отметить  высокую  температуру   кипения   и 
электропроводность (меньше чем у меди, нобольше, чем у железа  и  никеля)  и 
сравнительно малый коэффициент линейного расширениия( примерно 30% от  коэфф 
расширения меди). Твёрдость и предел прочности ниже,  чем  у  вольфрама.  Он 
легче потдаётся обработке давлением. Механические  свойства  сильно  зависят 
от  чистоты  металла  и  предшествующей  механической  и   термической   его 
обработки. Важное  свойство  молибдена  –  малое  сечение  захвата  тепловых 
нейтронов, что делает возможным его применение  в  качестве  кострукционного 
материала в ядерных реакторах. 
    На  воздухе  при  обычной  температуре  Мо  стоек.   Легкое   окисление 
наблюдается при 400?С. выше 600?С металл быстро  окисляется  с  образованием 
МоО3 .  пары воды выше 700?С интенсивно окисляют Мо  до  двуокиси  молибдена 
МоО2. 
    С водородом молибден химически не взаимодействует вплоть до  плавления. 
Однако при нагревании металла во водороде  происходит  некоторое  поглощение 
газа с образованием твёрдого растврора. 
    При обычной температуре молибден стоек в соляной и серных кислотах , но 
несколько растворяется при 80  -  100?.  Азотная  кислота  и  царская  водка 
медленно растворяют молибден на холоде и быстро при нагревании. 
    Металл растворяется в перекиси водорода с образованием  пероксо  кислот 
Н2МоО6  и Н2МоО11. 
    В плавиковой кислоте  молибден  устойчив,  но  в  смеси  ее  с  азотной 
кислотой быстро растворяется. Хорошим растворителем молибдена  служит  смесь 
пяти объёмов азотной кислоты, трёх объёмов серной кислоты,  и  двух  объёмов 
воды. Эта смесь  используется  для  растворения  молибденовых  кернов  после 
навивки вольфрамовых спиралей. 
    В холодных растворах щелочей молибден стоек, но  несколько  разъедается 
горячими растворами. Металл интенсивно окисляется  расплавленными  щелочами, 
особенно в присутствии окислителей, образуя соли молибденовой кислоты. 
   Министерство Высшего Профессионального Образования Российской Федерации 
                                    УГАТУ 
Кафедра Химии 
               Контролируемая самостоятельная работа студента 
                                                       Выполнил:  Мистер Икс 
                                                                      ЛП-1** 
                                                      Проверил: Беляева Л.С. 
                                 Уфа – 200* 
   
  |