Molibdēna daudzās sejas: kur tas tiek izmantots, īpašības, bioloģiskā loma cilvēka organismā. Molibdēna pielietojums un tā īpašības

Pateicoties tā īpašībām, molibdēna izmantošana rūpniecībā ir plaši izplatīta Krievijā un pasaulē. Metalurģija, aviācijas rūpniecība, mašīnbūve, lauksaimniecība - tas nav viss saraksts, kur tiek izmantots šis stratēģiskais metāls. Tas ir tik pieprasīts, ka molibdēna cena gadu no gada nepārtraukti pieaug.

Materiālu īpašības

Fizikālās īpašības. Molibdēns ir pelēks retzemju metāls, pēc izskata līdzīgs svinam. Kušanas temperatūra 2619 ºС.
Tas izceļas ar palielinātu plastiskumu. Younga modulis ir 336 GPa, kas ir 1,5 reizes vairāk nekā tēraudam. Blīvums ir 10,2 g/cm3. Volframs tiek uzskatīts par karstumizturīgāko metālu. Bet attiecībā uz īpatnējo karstumizturību temperatūrā līdz 1400 ºС molibdēnam nav konkurentu. Molibdēnam ir zems lineārās izplešanās koeficients. Kad temperatūra mainās par 1000 ºС, tā izmērs palielināsies tikai par 0,0049 mm.

Siltumvadītspēja ir 300 W/m K. Elektriskā pretestība ir 5,6 μΩ cm Pēc iepriekšējas mehāniskās un termiskās apstrādes metāla stiprība var būt 20-23 kg/mm2. Piemīt paramagnētiskas īpašības.

Starp trūkumiem mēs atzīmējam zemo plastiskumu temperatūrā, kas zemāka par -30 ºС.

Ķīmiskās īpašības. Molibdēns ir pilnīgi izturīgs pret uzbrukumu vidi normālos atmosfēras apstākļos. Oksidācijas process sākas 420 ºC, veidojot zemas cietības savienojumu, molibdēna oksīdu.

Molibdēns ir inerts pret ūdeņradi temperatūrā līdz 2620 ºС. Neitrāls pret tādiem elementiem kā ogleklis, fluors, silīcijs, slāpeklis, sērs. Molibdēns neietilpst ķīmiskās reakcijās ar galvenajiem skābju veidiem: sālsskābi, sērskābi, slāpekļskābi, fluorskābi.

Tehnoloģiskās īpašības. Istabas temperatūras apstākļos molibdēna apli ar rādiusu 5 mm var sasiet mezglā, neizmantojot īpašs aprīkojums vai arī jāizrullē līdz 0,1 mm biezumam. Šī metāla kaļamība veicina iegūšanu dažādi veidi profila velmējumi.

Molibdēnu var viegli apstrādāt, griežot, ar nosacījumu, ka tiek izmantots griešanas šķidrums uz sēra bāzes.

Molibdēns neizceļas ar metināto šuvju kvalitāti. Pieder 3. metināmības grupai. Metināšanas process tiek veikts, izmantojot loka metodi. Lai metinātajiem savienojumiem nodrošinātu lielāku elastību, saskares zonai jāatrodas aizsargājošās gāzes vidē. Priekšroka šeit tiek dota hēlijam vai argonam.

Bioloģiskās īpašības. Molibdēns cilvēka organismā ir 8-10 mg robežās. Pirmkārt, tas ietekmē anabolisko procesu gaitu. Pastiprina C vitamīna iedarbību, tādējādi stiprinot imūnsistēmu. Molibdēns ir vara regulators un novērš tā uzkrāšanos asinīs.

Molibdēna sakausējumiem ir raksturīgs ķīmiskais sastāvs - zems leģējošu elementu procentuālais daudzums. Tikai divkomponentu cieto šķīdumu sastāvā ir ievērojams volframa procents (līdz 50%).

Galvenie vietējie molibdēna sakausējuma zīmoli ir:

• Molibdēna sakausējums TsM-2A. Leģējošās piedevas ir titāns (0,07-03%) un cirkonijs (0,07-0,15%). Papildus šiem elementiem tas var ietvert karbīda fāzes (līdz 0,004%). Stiepes izturība ir 30 kg/mm2. Pārsniedzot temperatūras slieksni 1200 C, tas ievērojami pazeminās. Galvenās sakausējuma priekšrocības ir izgatavojamība un elastība, kas ļauj no tā iegūt rūpnieciskus pusfabrikātus.
• Molibdēna sakausējums VM-1 būtiski neatšķiras no iepriekš aprakstītā sakausējuma. Tam ir līdzīgi ķīmisko un mehānisko īpašību rādītāji.
• Molibdēns VM-2 satur lielāku cirkonija procentuālo daudzumu, padarot to karstumizturīgāku. Tas ļauj tai izturēt apkārtējās vides temperatūru 1300-1400 C. Tā stiepes izturība ir 48 kg/mm2, kas ir 1,6 reizes lielāka nekā TsM-2A.
• VM-3 molibdēna sakausējuma papildu sakausēšana ar titānu (1,3%), cirkoniju (0,6%) un niobiju (1,8%) noved pie turpmākas karstumizturības palielināšanās. Iztur slodzi līdz 27 kg/mm2 temperatūrā līdz 1360 C. Tomēr VM-3 ir samazināts elastības līmenis. Tas padara to tehnoloģiski mazāk attīstītu un ierobežo tā izmantošanu ražošanā.

Molibdēna pielietošanas iespējas

Kā karstumizturīgs un korozijizturīgs materiāls tiek izmantots dažāda veida rūpniecības mehānismu un konstrukciju visvairāk noslogoto daļu ražošanā. Starp tā galvenajiem mērķiem jāatzīmē:

• Pielietojums aviācijas nozarē dažādu turbopropelleru reaktīvo dzinēju komponentu ražošanā: gaisa ieplūdes atveres, turbīnu lāpstiņas utt.
• Raķešu un kosmosa rūpniecība ražošanā izmanto molibdēnu atsevišķas daļas gaisa kuģa sastāvdaļas: deguna konusi, siltuma atstarotāji, stūres, šūnveida paneļi, āda utt. Tas notiek siltuma pretestības un blīvuma attiecības dēļ. Lai gan molibdēns absolūtā karstumizturībā ir zemāks par volframu, tas ir priekšā īpatnējās pretestības ziņā. Tāpēc temperatūrā, kas zemāka par 1350, ir izdevīgāk izmantot molibdēnu, jo konstrukcijas svars ir ievērojami samazināts.
• Izmanto metalurģijā kā leģējošu piedevu. Molibdēns uzlabo tērauda graudu struktūru, tādējādi nostiprinot to. Turklāt palielinās izturība pret koroziju, rūdāmība un cietība. 0,3% molibdēna pievienošana tēraudam palielina tā izturību 3 reizes.
• Elektrotehnikā to izmanto kvēlspuldžu volframa kvēldiega turētāju ražošanā. Šis lietojums ir saistīts ar molibdēna īpašībām, kas nodrošina lineāro izmēru saglabāšanu paaugstinātā temperatūrā.
• Mašīnbūvē molibdēnu izmanto kā materiālu slīdgultņu uzmavām un rites gultņu lodītēm. Griešanas instrumentu uzgaļi: iegremdēšana, urbji, virpošanas instrumenti, frēzes.
• Molibdēna elektrodi tiek izmantoti elektriskās krāsnīs stikla kausēšanai, jo metāls neietilpst ķīmiskās reakcijās ar silīcija oksīdu.
• Molibdēna sulfīdi kalpo kā augstas temperatūras smērvielas kritiskās berzes komponentos.
• Siltumtehnikā to izmanto kā materiālu sildītājiem un vakuuma krāšņu siltumizolācijai.
• Medicīnā molibdēns ir izejviela tehnēcija ražošanā, kas kalpo kā līdzeklis ļaundabīgo audzēju diagnosticēšanai.
• IN lauksaimniecība Molibdēnu pievieno mēslošanas līdzekļiem. Ir pierādīts, ka molibdēns palielina augu augšanu.

Tā pat tiek pievienota motoreļļai, pateicoties tās pretkorozijas īpašībām.

Ķīmija ir mūsu dzīves pamats. Visi sadzīves priekšmeti sastāv no periodiskās tabulas elementu savienojumiem. Katru minūti cilvēka ķermenī notiek sarežģītas pārvērtības, kurās piedalās ķīmiskās vielas. Šajā rakstā tiks runāts par metālu, piemēram, molibdēnu: kur tas tiek izmantots, tā īpašībām un lomu cilvēka organismā.

Iedziļināsimies vēsturē

Minerāli, kas satur molibdēnu, bija zināmi jau Senajā Grieķijā. Šo dabisko savienojumu struktūra bija līdzīga grafītam. Tāpēc tos bieži izmantoja kopā ar to, lai izveidotu irbuļus. Molibdenīta MoS₂ bija pelēkzaļa nokrāsa, kad tas bija rakstīts uz papīra. Tā raksturīgā spīduma dēļ tam tika dots nosaukums molibdēna - “kā svins”.

Kārlis Vilhelms Šēle veica pētījumus, ar kuru palīdzību viņš sintezēja MoO₃ trioksīdu, taču atbilstošas ​​krāsns trūkuma dēļ nevarēja izolēt metālu tīrā veidā. Jöns Jakob Berzelius 1817. gadā izdevās iegūt molibdēnu, reducējot oksīdu nevis ar akmeņoglēm, bet ar ūdeņradi. Sintezētais ķīmiskais elements tika rūpīgi pētīts un aprakstīts zinātnieka darbos.

Fizikālās īpašības

Molibdēna ugunsizturības dēļ to izmanto, lai izveidotu veidnes detaļu liešanai no vara, alumīnija un cinka. Metāla augstā izturība ļauj veikt procesus zem augsta spiediena.

Velmēšana un štancēšana, uzklāšana

No sagatavēm, kas iegūtas, kausējot pulveri, tiek veidoti velmēti izstrādājumi - stieņi un stieple. Tie sastāv no tīrs metāls sauc par molibdēnu. Kur šie produkti tiek izmantoti? Visbiežāk to izmanto termopāru ražošanā, ko izmanto temperatūras mērīšanai virs 2000 ⁰C. Āķi un serdeņi volframa kvēldiega uztīšanai kvēlspuldzē ir izgatavoti arī no molibdēna stieples. Katoda ieejām un fokusēšanas elektrodiem ģeneratora lampās jābūt uzticamiem un jāatbilst augstas metāla ugunsizturības prasībām. Šiem nolūkiem velmēts molibdēns ir lieliski piemērots.

Augstas temperatūras kausēšanas krāsnīs elektrodu vietā izmanto stieņus un plāksnes. Tiem jāatrodas īpašā vidē, kas sastāv no argona, ūdeņraža vai vakuuma. Sakarā ar to, ka molibdēns neietilpst ķīmiskās reakcijās ar stiklu, to izmanto kausēšanas krāsns detaļu ražošanai.

Pielietojums citās nozarēs

Molibdēns ir atradis pielietojumu naftas rūpniecībā. Tur to izmanto kā katalizatoru, kas spēj attīrīt produktus no sēra piemaisījumiem. Smērvielas ir izgatavotas uz alumīnija disulfīda bāzes. Tie stabilizē dažādu ierīču darbību un aizsargā virsmas no mehāniskās slodzes augstā temperatūrā. Šai smērvielai ir arī pretkorozijas īpašības.

Krāsu un laku ražošanā, kur izmanto molibdēnu un tā oksīdus, tiek iegūti noturīgi dzelteni oranžu toņu pigmenti. Arī mākslīgo šķiedru sintēze nenotiek bez šīs vielas. Lai palielinātu slāpekļa saturu augsnē, tiek izmantoti mikromēsli, kas satur molibdēnu.

Molibdēna loma organismā

Molibdēnam ir nozīmīga loma cilvēka organismā. Tas piedalās hemoglobīna sintēzē, slāpekļa un purīna metabolismā. Atbild par dzelzs un C vitamīna uzsūkšanos un ir spēcīgs antioksidants. Mikroelementam piemīt onkoprotektīvs un atjaunojošs efekts.

Pārtikas produkti, kas bagāti ar molibdēnu, ir pākšaugi, graudaugi un lapu dārzeņi. Nepieciešamais mikroelementu daudzums ikdienā nonāk organismā, ja pareizi ēd. Tās trūkumu var kompensēt, izmantojot minerālu kompleksus.

Molibdēna atklāšanā bija iesaistīti trīs zinātnieki: vispirms zviedrs Kārlis Šēle no molibdīnskābes ieguva oksīdu MoO 3 (1778), pēc tam francūzis P. Ghelms to reducēja ar akmeņoglēm un ieguva metālu ar piemaisījumiem (1782), un pēc tam Tīru molibdēnu J. Berzēliuss ieguva oksīda un ūdeņraža savienojuma rezultātā.

Molibdēns tiek iegūts visā planētā, jo tas ir samērā vienmērīgi sadalīts gan visā zemes garozā, gan okeānu ūdeņos. Šis elements ir atrodams gan oglēs, gan eļļā, bet lielākais tā daudzums ir laukšpatos.

Molibdēns: fizikālās īpašības

Ārēji molibdēns ir metāls ar tradicionālu gaiši pelēku krāsu. Tas pieder pie ugunsizturīgo kategorijas, bet jo tīrāks tas kļūst mīkstāks. Molibdēna galvenās īpašības:

• blīvums (nr.) – 10,22 g/cm³
• kušanas temperatūra – 2620°C (2890K)
• viršanas temperatūra – 4639°C (4885K)
• siltumvadītspēja pie 300 K – 138 W/(m K)

Molibdēns: ķīmiskās īpašības

Elements Mo ir stabils līdz 400°C, pēc tam oksidējas. Līdz šim ir iegūti vairāki molibdēna oksīdi, tostarp MoO 3 trioksīds, molibdēna (IV) oksīds MoO 2 uc Ir arī karbīdi - Mo 2 C un MoC, kas ir kristāliskas augstas kušanas vielas.


Molibdēns atrodas vairāk nekā 20 veidu minerālos. Visbiežāk var uzskatīt:

• >molibdenīts - MoS 2
• molibdīts - Fe(MoO 4) 3 nH 2 O
• vulfenīts - PbMoO 4
• powellite — SaMoO 4

Molibdēns: kur to izmanto?

Plašo molibdēna ražošanu pasaulē nosaka, pirmkārt, globālās metalurģijas vajadzības. Šis metāls darbojas kā leģējošā sastāvdaļa lielākajai daļai korozijizturīgu un karstumizturīgu tēraudu. Turklāt tas ir neaizstājams, lai piešķirtu metālam paaugstinātas izturības īpašības un paaugstinātu stingrību. Spuldžu un augstas temperatūras krāšņu ražotāji nevar iztikt bez molibdēna. Ķīmiskā rūpniecība izmanto Mo un tā savienojumus kā ķīmisko reakciju katalizatorus, krāsvielu pigmentus utt.


Vēl viena molibdēna pielietojuma joma ir medicīna: tīrs Mo palīdz ārstiem diagnosticēt vēzi. To pašu elementu var atrast materiālā, kas paredzēts lieljaudas gāzes dinamisko lāzeru spoguļiem.

Bioloģiskā loma

Molibdēns nav izplatīts elements, bet tas ir ikviena cilvēka organismā. Turklāt Mo trūkums cilvēka organismā var izjaukt vissvarīgāko bioloģiskie procesi, tādējādi izraisot nopietnas slimības. Ir zināms, ka lielākā molibdēna koncentrācija ir šādos produktos: pienā, aknās, graudaugos, pākšaugos un lapu dārzeņos.

Molibdēna īpašībasļoti noderīgi cilvēkiem. Galu galā molibdēns, pievieno sakausējumiem, palielina to izturību pret šķeldošanu. Naži un citi griešanas priekšmeti, kā arī urbji ir izgatavoti tikai no tērauda ar retu metālu piejaukumu. Interesanti, ka tehnoloģija tika aizmirsta gadsimtiem ilgi. Līdz 19. gadsimtam zinātnieki mēģināja atklāt viduslaikos kalto japāņu samuraju zobenu noslēpumu. 20. gadsimta mijā fiziķi un ķīmiķi beidzot atklāja molibdēna klātbūtni ieroču tēraudā. Tas bija tas, kurš padarīja zobenus ārkārtīgi spēcīgus un izturīgus.

Molibdēna formula Mo.Element nav atrodams tīrā veidā. Molibdēna saturs minerālos ir vienmērīgi izkliedēts zemes garozā, kas padara ieguvi nepraktisku. Dažreiz tiek konstatēti tikai molibdenīta rūdas uzkrājumi. Tās lielākā atradne tiek attīstīta ASV Kolorādo štatā.

Lai nodrošinātu, ka pistoles nesadalās, sakausējumam ir jāpievieno 6% molibdēna. Šis elements ir pazīstams arī ar to, ka padara detaļas izturīgākas pret augstām temperatūrām. Daudzas rūpnīcas krāsnis un citi konteineri, kas rada, piemēram, tvaiku, ir izgatavoti no molibdēna sakausējumiem. Tos izmanto arī automobiļu rūpniecībā sadales vārpstām un vārstiem.

Lai uzlabotu pretkorozijas īpašības, veidgabaliem un caurulēm nepieciešama molibdēna “uzlējums”. Kompozīcijas ar metālu ir vienīgās, kas piemērotas lidmašīnu ražošanai. Mūsu laika pasažieru lidmašīnas ir iespaidīga izmēra. Tēraudu bez “piedevas” līdz šādiem parametriem nevar izstiept tikai tad, ja siena ir bieza. Lidmašīnām ir vajadzīgas plānas loksnes. Tos var iegūt tikai no sakausējumiem ar molibdēnu.

Temperatūrā no 600 līdz 900 grādiem pēc Celsija molibdēns metāls aktīvi oksidējas un veidojas molibdēna oksīds. Tas absorbē skābekli, kad neons un argons tiek izlaisti pa tā virsmu. Šādi cilvēki šīs cēlgāzes attīra no liekajiem piemaisījumiem.

Bez molibdēna būtu dažādi kažoki un aitādas kažoki. Miecēšanas maisījumiem pievieno metālu. Tiem izmanto molibdīnskābes sāļus. Bez receptes nebūtu bijis iespējams iegūt tik maigu un elastīgu ādu.

Pat naftas rūpniecība uz molibdēna bāzes. Tas ir nepieciešams organisko vielu plaisāšanai. Tas ir nosaukums, kas dots naftas sadalīšanas procesam.

Minerāls molibdenīts ir cienīts izglītības jomā. To, tāpat kā grafītu, izmanto zīmuļu vadiem. Minerāls ir ļoti mīksts. Tās struktūra ir zvīņaina. Ar mazāko spiedienu svari atdalās, paliekot uz papīra burtu un citu simbolu veidā.

Arī mākslas cilvēki pievēršas metālam ar svina spīdumu. Elements tiek pievienots krāsojošām kompozīcijām, jo ​​īpaši emaljai. Ja sastāvā ir molibdēns, tas ir vienkāršāks, plānākā slānī sadalīts pa apstrādājamo virsmu un labāk pielīp pie tās.

Juvelieri ir iemācījušies aizstāt platīnu ar molibdēnu. Metāls pēc izskata ir līdzīgs cēlam elementam un parastā temperatūrā neoksidējas. Tie, kas izgatavo rotaslietas, ņems vērā ASV fiziķu atklājumu.

Viņi neapstājās pie vienkārša elementa ārējās līdzības ar vērtīgu elementu. Zinātnieki ir mainījuši molibdēna režģi, pietuvinot to pēc iespējas tuvāk platīnam. Eksperimentiem mums bija nepieciešams niķeļa savienojums ar raksta varoni un slāpekli. Šīs gāzes klātbūtnē molibdēna molekulārais režģis paplašinājās, un elektronu blīvums tajā palielinājās. Šie ir parametri, kas atšķir platīnu.

Amerikāņi eksperimentēja, cerot radīt jaunus elektrokatalizatorus, kas nepieciešami enerģētikas sektorā. Tagad detaļas ir izgatavotas no platīna, kas ir ļoti dārgs. Atvēršana samazinās rūpnieku un līdz ar to arī patērētāju izmaksas. Juvelieri varēs ne tikai aizstāt platīnu, bet faktiski izveidot tā mākslīgo analogu.

Vārds "molibdēns" ir grieķu valoda. Senajā valodā jēdziens nozīmē "svins". Tā spīdums ir līdzīgs metāla Nr.42 mirdzumam. Tāpēc es to nosaucu Zviedru ķīmiķis Scheele molibdēns molibdēns. Zinātnieks to izolēja oksīda formā 1778. gadā. Cits ķīmiķis, Šēles tautietis Gjelms, varēja iegūt tīru metālu. Tas notika 1782. gadā. Toreiz molibdēna oksīds tika reducēts ar oglekli, kā rezultātā parādījās metāls ar svina spīdumu bez jebkādiem piemaisījumiem.

Krievijā ir 10 elementa Nr.42 atradnes. Rūpnieciskā mērogā tiek izstrādātas septiņas raktuves. Metālu iegūst arī kaimiņvalstī Ķīnā. 7 Debesu impērijas provinces lepojas ar molibdēnu: Šaņsji, Liaoninga, Hebei, Džiliņa, Dzjansji, Šaņduna un Henaņa. Kanādā ir noguldījumi. Amerikas Savienotās Valstis ir zemākas noguldījumu skaita ziņā, taču, kā jau norādīts, tās ieņem pirmo vietu molibdēna rezervēs, kas atrodas Kolorādo.

Molibdēns ir vajadzīgs ne tikai rūpniekiem, bet arī organismam. Metāls ir pastāvīga dzīvo būtņu sastāvdaļa. Elements Nr.42 regulē vielmaiņas procesus, saglabā fluoru orgānos, tādējādi palīdzot zobiem saglabāt spēku. Bez molibdēna šūnas nespēj augt vai attīstīties. Metāls veicina askorbīnskābes sintēzi un nodrošina normālu audu elpošanu. Elpošanas nebūs, dzīvības nebūs. Starp citu, tieši tāpēc tas neatrodas uz Marsa, norāda zinātnieki. Viņi apgalvo, ka dzīvība nav radusies uz sarkanās planētas, jo tajā nebija molibdēna.

Organismam dienā nepieciešami 75-300 mikrokilogrami. Gan mazākas, gan lielākas devas ir kaitīgas. Molibdēna noliktava ir lapu dārzeņi, graudi, pākšaugi, saulespuķu sēklas un ķiploki. Tātad, pēdējais ne tikai aizsargā pret saaukstēšanos un uzlabo imunitāti. Ķiploki arī palīdz ražot sarkanās augu šūnas, izraisa šūnu elpošanu un daudz ko citu.