Своєю назвою метал молібден зобов'язаний зовнішній подібності дисульфіду молібдену зі свинцевої руди - галенитом (грецьке назва свинцю - molybdos).

Історія відкриття елементу

У Середні століття в Європі молібденом називали три різних за складом, але майже схожих за кольором і структурі мінералу - галеніт (Pbs), молибденит (MoS 2 ) і графіт (C). До речі, мінерал "молібденовий блиск" (ще одна назва молібденіту) використовували як грифель для олівців, оставлявших на аркуші зеленувато-сірий слід. Батьківщиною металевого молібдену, 42 елемента періодичної системи Менделєєва, по праву вважається Швеція. У 1758 році хімік і мінеролог з цієї країни, першовідкривач нікелю Аксель Кронстедт припустив, що перераховані вище мінерали мають зовсім різну природу. Через два десятки років його земляк хімік-фармацевт з Чепинга Карл Шеєле отримав молібденову кислоту у вигляді білого осаду ("білої землі"), прокип'ятити молибденит в концентрованій азотній кислоті. Вчений інтуїтивно розумів, що якщо прожарити молібденову кислоту з вугіллям, то можна виділити метал. Не маючи відповідної печі, він переслав зразки Петеру Гьельму, який і виділив у 1782 році новий метал з великою кількістю домішок карбідів. Колеги назвали елемент "молібден" (формула періодичної таблиці - Mo).


Порівняно чистий метал був отриманий лише в 1817 році президентом Шведської академії наук Йенсом Берцеліусом.

Характеристика простої речовини

Спосіб отримання надає великий вплив на фізичні властивості молібдену і його зовнішній вигляд. Порошковий метал, заготівлі та штабики до спікання - темно-сірого кольору. Палітра обробленого прокату набагато насиченішим - від майже чорного до світло-сріблястого. Щільність молібдену - 1028 т/м 3 . Метал плавиться при температурі 2623?С, а при 4639?З - закипає. Абсолютно чистий молібден володіє чудовою ковкістю і пластичністю, що гарантує легку прокатку і штампування. Заготовку діаметром до 12 мм навіть в умовах кімнатної температури можна вільно зав'язати подвійним вузлом або розкачати до тонкої фольги. Метал володіє хорошою електропровідністю. Присутність домішок підвищує твердість і крихкість і багато в чому визначає механічні властивості молібдену.

Найважливіші сполуки

У складі складних речовин елемент проявляє різну ступінь окислення від +2 до вищої (останні найбільш стійкі сполуки), що і визначає хімічні властивості молібдену. Для цього металу характерні сполуки з киснем і галогенами (MoO 3 , MoCl5) і молибдати (солі молібденової кислоти). Реакції окислення можливі тільки при високих температурах (від 600?З). Подальше підвищення змусить молібден взаємодіяти з вуглецем, фосфором, сіркою. Добре розчиняється в азотній або нагрітої сірчаної кислоті. Фосфорна, миш'якова, борна і кремнієва кислоти утворюють з молібденом комплексні сполуки. Найбільш відома і поширена сіль фосформолибдат амонію. Речовини, що містять молібден, відрізняються широкою колірною палітрою і різноманітними відтінками.

Технологія збагачення молібденових руд

Промислова вироблення абсолютно чистого молібдену була освоєна лише в XX столітті. Хімічної переробки молібденової руди передує її збагачення: після подрібнення в дробарках і кульових млинах основним методом виступає п'яти - або шестиразова флотація. В результаті досягається висока концентрація (до 95 %) дисульфіду молібдену в сировині.
Наступний і найважливіший етап - випал. Тут видаляються небажані домішки води, сірки, залишки реагентів флотації і дисульфід молібдену окиснюється до триоксиду. Подальша очистка можлива декількома способами, але найбільшою популярністю користуються наступні:

аміачний метод, при якому з'єднання молібдену повністю розчиняються, а домішки видаляються;

сублімація при температурі від 900 до 1100 ?С. Результат - концентрація MoO 3 підвищується до 90-95 %.

Промислове виробництво металевого молібдену

Пропускаючи через очищений триоксид молібдену водень (в лабораторіях для відновлення нерідко застосовують вуглець або вуглерод гази, алюміній, кремній) отримують порошковий метал. Процес йде в спеціальних трубчастих печах з поступовим підвищенням температури від 500 до 1000 ?С. Технологічний ланцюжок виробництва компактного металевого молібдену включає в себе:

Пресування. Процес протікає в сталевих прес-формах під тиском до 300 МПа. Сполучною компонентом виступає спиртовий розчин гліцерину. Максимальний перетин заготовок (штабиков) при цьому не перевищує 16 см 2 , а довжина - 600 див. Для більш великих використовують гумові або полімерні форми. Пресування відбувається в робочих камерах, куди під високим тиском нагнітається рідина.

Спікання. Відбувається в два етапи. Перший - низькотемпературний, тривалістю 30-180 хвилин (залежно від розміру заготовки), здійснюється в муфельних печах у водневій атмосфері при температурі 1200 ?С. На другому етапі (зварювання) заготовку нагрівають до температури, близької до точки плавлення (2400-2500 ?З). В результаті зменшується пористість і збільшується щільність молібдену.

Великі заготовки вагою до 3 тонн спекают в індукційних электроннолучевих або дугових печах. Завершується процес механічної обробкою спечених виробів.

Найбагатші родовища

Молібден - досить рідкісний елемент у земній корі й у Всесвіті в цілому. З двох десятків мінералів, що існують у природі, істотне промислове значення належить поки тільки молибдениту (MoS 2 ). Ресурси його не нескінченні і вже розроблені технології вилучення металу з повеллитов, молибдатов. Залежно від мінерального складу і форми рудних тіл, родовища поділяють на жильні, прожилково-вкраплені і скарновие. Загальносвітові розвідані запаси елемента становлять 19 млн тонн, причому майже половина припадає на Китай. Найбільшим родовищем молібдену з 1924 року вважається рудник Клаймакс (США, штат Колорадо) з середнім змістом до 04 %. Нерідко витяг молібденових руд ведеться попутно з видобутком міді і вольфраму. У Росії запаси молібдену складають 360 тис. тонн. З 10 розвіданих родовищ промислово освоєні тільки 7:

Сорское і Агаскирское (Хакасія);

Бугдаинское і Жирекенское (Східне Забайкаллі);

Орекитканское (Бурятія);

Лабаш (Карелія);

Тирниаузское (Північний Кавказ).

Видобуток провадиться відкритим і закритим способом.

Таємниця самурайських мечів

Протягом кількох століть європейські зброярі та вчені билися над загадкою гостроти і міцності стародавніх японських мечів початку другого тисячоліття, безуспішно намагаючись виготовити таке ж якісне холодну зброю. Тільки в кінці X?X століття, виявивши в японській стали домішки молібдену, вдалося вирішити цю загадку. Вперше промислове застосування молібдену як легуючі добавки для поліпшення якості сталі (додання їй твердості і в'язкості) освоїла в 1891 році компанія Schneider & Co з Франції. Суттєвим стимулом для розвитку молібденової металургії стала Перша світова війна. Показово, що товщину лобової броні англо-французьких танків, запросто пробиваемую німецькими снарядами такого ж калібру, вдалося зменшити з 75 мм до 25 мм, додавши в сталь броньових аркушів 15-2 % молібдену. При цьому значно підвищилася міцність машини.

Застосування молібдену

Більше 80 % усього використовуваного в промисловості молібдену припадає на чорну металургію. Без нього неможливе виробництво жаростійкого чавуну, конструкційних та інструментальних сталей. Одна вагова частина елемента покращує якість сталі еквівалентно двом вагових частин вольфраму. Так як щільність молібдену в два рази менше, його сплави значно перевершують за якістю вольфрамові при експлуатаційних температурах нижче 1370 ?С. Молібденові сталі краще піддаються цементації. Молібден затребуваний в радіоелектронній, хімічної та лакофарбовій галузях. В машинобудуванні використовується як жароміцний матеріал. У сільському господарстві слабкі розчини сполук елемента значно поліпшують засвоюваність рослинами поживних речовин. Слід враховувати, що у великих дозах молібден чинить токсичний вплив на живі і рослинні організми, негативно впливає на навколишнє середовище.

Біологічне значення

У раціоні харчування людини і тварин молібден - один з найважливіших мікроелементів. У вигляді активної біологічної форми - молібденовому коферменте - (Moco) він необхідний для здійснення в живих тканинах катаболічних процесів. Дуже перспективними видаються дослідження в області антиракової активності молібдену. Високий відсоток захворюваності на рак травного тракту серед населення містечка Лін Ксіа (провінція Хонан, КНР) вдалося значно знизити після внесення в ґрунт мінеральних добрив з вмістом молібдену. У рідкісних випадках дефіциту елемента в людському організмі можливий розвиток дезорієнтації в просторі, вад мозку, психічних відхилень і інших важких нервових захворювань. Добова доза молібдену для дорослої людини становить від 100 до 300 мкг. При збільшенні її до 5-15 мг неминуче токсичне отруєння, до 50 мг - летальний результат. Найбільш багаті молібденом листові овочі, зернові, бобові та ягідні (чорна смородина, аґрус) культури, молочна продукція, яйця, печінка і нирки тварин.

Екологічні аспекти

Біологічні характеристики молібдену пред'являють підвищені вимоги до утилізації відходів переробки рудного матеріалу, суворого дотримання технологічного процесу на підприємствах для запобігання негативного впливу на здоров'я працюючого персоналу і природу. Слід передбачити всі заходи, що виключають попадання продуктів переробки в грунтові води. Необхідно враховувати, що рослини мають властивість засвоювати і накопичувати молібден, тому його вміст у пагонах і листках може перевищувати допустимі концентрації. Ця зелена маса може бути небезпечна для тварин. Для запобігання поширення вітрами використаної відвали породи вкривають шаром землі.

Тенденції світового ринку молібдену

З початком глобальної світової фінансової кризи загальносвітове споживання молібдену знизилося на 9 %. Виняток склав Китай, де спостерігається зростання до 5 %. Реакцією на різке зниження споживчого попиту в 2009 році стало зниження обсягів виробництва. До колишнього рівня випуску вдалося наблизитися лише через чотири роки, а в 2014 році встановити новий максимум 245 тис. тонн. Основним споживачем та виробником молібдену та його продуктів, як і раніше залишається Китай. Щільність молібдену і його дивовижні властивості зробили його незамінним для сталі та сплавів у конструкціях, де потрібне поєднання невеликої ваги, високої міцності і корозійної стійкості матеріалів. Прогнозоване зростання кількості атомних електростанцій, інших енергетичних і промислових об'єктів, розробка нових родовищ нафти і газу в суворих умовах Крайньої Півночі і Заполяр'я неминуче призведуть до зростання попиту на молібден та його похідні.