Химия является фундаментом нашей жизни. Все предметы обихода состоят из соединений элементов таблицы Менделеева. Ежеминутно в организме человека происходят сложнейшие превращения, в которых участвуют химические вещества. В этой статье будет рассказано о таком металле, как молибден: где применяется, его свойства и роль в организме человека.
Углубимся в историю
Минералы, имеющие в своём составе молибден, были известны ещё в Древней Греции. Эти природные соединения имели структуру, подобную графиту. Поэтому часто использовались наряду с ним для создания грифелей. Молибденит MoS₂ обладал серо-зелёным оттенком при письме на бумаге. За характерный блеск ему было дано название molybdaena – «подобный свинцу».
Карл Вильгельм Шееле проводил исследования, благодаря которым синтезировал трехокись MoO₃, но из-за отсутствия соответствующей печи не смог выделить металл в чистом виде. Йёнсу Якобу Берцелиусу удалось в 1817 году получить молибден путём восстановления оксида не с углём, а с водородом. Синтезированный химический элемент был тщательно исследован и описан в трудах учёного.
Физические свойства
Что такое молибден? Это светло-серый металл, который в чистом виде устойчив к окислению (при нормальных условиях). С повышением температуры до 400—600 градусов эта способность снижается, и образуется трехокись MoO₃.
Молибден пластичен и ковок, легко подвергается штамповке. Плотность металла 10,2 г/см3, температура плавления 2620 ⁰С, кипения - 4800 ⁰С. Из этих показателей видно, что он довольно тугоплавок. Присутствие углеродных, азотных или серных загрязнений влияет на физические свойства, в частности, вещество становится хрупким и ломким. Молибден является парамагнетиком. С возрастанием температуры его прочность значительно увеличивается.
Природные соединения молибдена, получение
Следует знать, что в чистом виде молибден не встречается, он присутствует в природе исключительно в соединениях с другими элементами. Примерное содержание металла в земной коре 3∙10-4%. Существует около 15 минералов, из которых наиболее распространены:
- дисульфид MoS2 – молибденит;
- CaMoO4 – повеллит;
- PbMoO4 – вульфенит.
Основные месторождения данных соединений тесно связаны с процессами осаждения в гидротермальных источниках.
В промышленных целях добывается дисульфид элемента молибден. Применение его для получения чистого металла очень важно. Происходит это с помощью обогащения руд методом флотации. Так получают концентрат, который в дальнейшем подвергают обжигу.
2MoS2+7O2=2MoO3+4SO2
Выделенный оксид очищают и восстанавливают сухим током водорода при температуре 700 градусов. Продуктом реакции является порошок молибдена. В дальнейшем он может использоваться в чистом виде или в качестве материала для создания прокатных и штампованных изделий.
Производство легированных сталей
Чёрная металлургия использует порошок вещества молибден. Где применяется он? Для легирования сталей и чугунов. Добавление этого элемента в состав сплавов значительно улучшает их качества. Повышается упругость, сопротивление износу, устойчивость к ударам. В конструкционные стали добавляют около 0,5% молибдена, от этого их структура становится мелкозернистой и более однородной, снижается хрупкость конечных изделий.
Добавление других веществ позволяет получить особенные составы, широко применяемые в различных отраслях промышленности. Сплавы, в которые входят кобальт и никель (50—60%), а также хром (около 20—28%) легируют, добавляя молибден. Где применяется такой материал? Ответ кроется в его особенных свойствах – высокой жаропрочности. Его используют при изготовлении деталей обшивки самолётов и ракет.
Применение сплавов с молибденом
При добавлении к молибдену ниобия, титана и других сверхпрочных металлов повышается жароустойчивость сплавов. Такой состав можно использовать для создания деталей газовых турбин и камер сгорания в ракетостроении.
В сплавах с содержанием большого количества молибдена (17—28%) повышается коррозионная устойчивость. Им не страшно даже взаимодействие с любой кислотой (кроме плавиковой).
Тугоплавкие свойства молибдена и применение его в создании специальных труб имеют огромное значение в ядерной энергетике. Такая продукция способна выдержать воздействие расплавленного лития. Он выполняет роль теплоносителя в урановых реакторах. Кроме того, сам молибден в виде изотопа Mo-99 нашёл применение в качестве индикатора в ядерной промышленности.
Благодаря тугоплавкости молибдена из него создают пресс-формы для отливки деталей из меди, алюминия и цинка. Высокая прочность металла позволяет проводить процессы под большим давлением.
Прокат и штамповка, применение
Из заготовок, получаемых при выплавке порошка, создают прокатные изделия – прутки и проволоку. Они состоят из чистого металла под названием молибден. Где применяется такая продукция? Наиболее часто её используют в изготовлении термопар, которые служат для измерения температур свыше 2000 ⁰C. Крючки и керны для навивки вольфрамовой нити в лампе накаливания также делают из молибденовой проволоки. Вводы катодов и фокусирующие электроды в рентгеновских трубках и генераторных ламп должны быть надёжными и отвечать требованиям высокой тугоплавкости металла. Для этих целей отлично подходит прокат молибдена.
Прутки и пластины используются вместо электродов в высокотемпературных плавильных печах. Они должны находиться в специальной среде, состоящей из аргона, водорода либо вакуума. Благодаря тому, что молибден не вступает со стеклом в химические реакции, он применяется для изготовления деталей плавильной печи.
Применение в других отраслях промышленности
Молибден нашёл применение в нефтяной промышленности. Там его используют в качестве катализатора, способного очистить продукцию от примеси серы. На основе дисульфида алюминия изготавливают смазочные материалы. Они стабилизируют работу различных аппаратов и защищают поверхности от механического воздействия при высоких температурах. Обладает такая смазка и антикоррозионными свойствами.
При изготовлении лакокрасочных материалов, где применяется молибден и его оксиды, получают стойкие пигменты жёлто-оранжевых тонов. Синтез искусственных волокон также не проходит без этого вещества. Для повышения содержания азота в почве используют микроудобрения, в состав которых входит молибден.
Роль молибдена в организме
Молибдену отводится немалая роль в организме человека. Он участвует в синтезе гемоглобина, азотистом и пуриновом обмене. Отвечает за усвоение железа и витамина C, является мощным антиоксидантом. Микроэлемент оказывает онкопротекторное, омолаживающее действие.
Продукты, богатые молибденом, – это бобовые и злаковые культуры, листовые овощи. Необходимое количество микроэлемента ежедневно поступает в организм, если вы правильно питаетесь. Его нехватку можно восполнить, используя минеральные комплексы.
