Молибден

Историческаясправка.Название элемента 42 происходит от латинского слова molybdaena, которым в средние века обозначали все минералыспособные оставлять след на бумаге и графит, и галенит Pbs, и даже сам свинец. И ещ минерал, который сейчасназывают молибденитом, или молибденовым блеском.Впоследствии оказалось, чтоэтот минерал тогда ещ неизвестного элемента 42. Но до середины 18-го векамолибденит и графит не различали, лишь в 1758 г. известный шведский химик иминералог Аксель Фредерик Кронстедт предположил, что это самостоятельныхвещества, но прошло ещ 20 лет, прежде чем это сумели доказать на опыте.

Минерал, которым писали, попал в лабораториюдругого большого химика, Карла Вильгельма Шееле. Первое, что он сделал, этоисследовал, как на этот минерал действуют крепкие кислоты. В концентрированнойазотной кислоте минерал растворился, но при этом в колбе выпал белый осадок.Высушив его и исследовав, Шееле установил, что особая белая земля обладаетсвойствами кислотного окисла.В то время химики ещ не имели ч ткого представления отом, что ангидрид кислота-вода это соединение элемента с кислородом.Однако собственный опыт подсказывал уч ному чтобы выделить элемент из земли ,нужно прокалить е с чистым углем.

Но для этого у Шееле не было подходящейпечи. И он попросил проделать этот опыт другого химика, Гьельма, у котороготакая печь была. Гьельм согласился. Лиш нный чувств зависти, беззаветно преданный науке,Шееле с волнением ждал результата.И когда опыты завершились получениемнеизвестного металла, Шееле написал Гьельму Радуюсь, что мы теперь обладаемметаллом молибденом .Это было в 1790 г. Новый металл получил имя чужоеимя, потому что латинское molibdaenaпроисходит от древнегреческого названия свинца 956 959 955 957 946 948 959 962 . В этом есть парадокс труднонайти металлы более несхожие чем молибден и свинец.Но металл полученный Шееле и Гьельмом, не был чистым при прокаливании с углем тр хокиси молибдена МоО3 невозможно получить чистый Мо,т.к. он реагирует с углем, образуя карбид.Уже после смерти обоих первооткрывателей их знаменитыйсоотечественник Берцелиус восстановил молибденовый ангидрид не углем, аводородом, получил чистый молибден, установил его атомный вес и подробноисследовал его свойства.Распространение в природе иместорождения молибдена.Молибден принадлежит к малораспростран нным 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 кварцевыхжилах.2. Кварцево-молибдено-вольфрамитовые руды, содержащиенаряду с молибденитом вольфрамит.3. Скарновые руды. В рудах этого типа молибденит часто сшеелитом и некоторыми сульфидами перит, халькоперит залегают в кварцевыхжилах, заполняющих трещины в скарнах окремен нных известняках .4. Медно-молибденовые руды, в которых молибденитсочетается с сульфидами меди и железа. Это наиболее важный источник получениямолибдена.

Наиболее значительные месторождения молибденовых руд взарубежных 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 наСеверном Кавказе и Закавказье, Красноярском крае и др. районах . Производство молибдена.Все способы получениявольфрама применимы и для получения молибдена.

Тр хокись молибдена может бытьвосстановлена до металла водородом, углеродом и углесодержащими газами, а такжеметаллотермическим методом алюминием и кремнием.Промышленный способ производства чистого порошкообразногомолибдена, превращаемого затем в компактный металл, состоит в восстановлениитрехокиси молибдена водородом.Чистую трехокись молибдена, необходимую дляпроизводства металла, получают прокаливанием при 730 С парамолибдатааммония в муфельных печах с вращающейся трубой.При восстановлении тр хокиси молибдена водородомотч тливо выявляются две стадии восстановления МоО3 Н2 МоО2 Н2О МоО2 2Н2 Мо 2Н2О Промежуточные окислы Мо4О 11 и др вероятно, образуются врезультате вторичного взаимодействия между МоО3 и МоО2 .Реакция первой стадии восстановления экзотермическая 8710 Н 730 298 -20,3ккал 8710 G 730 -21,289ккал.Реакция второй стадии восстановления экзотермическая 8710 Н 730 298 25,2ккал.В соответствии с высокими значениями Кр первую стадиювосстановления проводят при низких температурах 459 - 550 730 С. вторую стадиювследствие малых значений Кр при высоких температурах 900 - 730 Первую стадию МоО3 МоО2 осуществляютпри подъ ме температуры вдоль трубы печи, по которой передвигаются лодочки, от450 - 650 730 С, прич м образование двуокиси молибдена должно в основномзакончиться до достижения 550 730 С, так как промежуточный окисел да тлегкоплавкую эвтектику с МоО3 , плавящуюся при 550 - 600 730 С. скорость продвижкилодочек примерно 20 мм мин. Расход водорода на одну трубу диаметром 51 мм 0,5 0,7м sup3 час. На второй стадии восстановления МоО2 Мо температуру вдоль печи изменяют от 650 - 950 730 С,причем используется хорошо осушенный водород росы -40 -50 730 С .после второго восстановления порошки молибдена ещ содержат 0,5 1,5 кислорода в зависимости от скорости продвижения лодочек.

Скорость движения лодочекна 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 дополнительноетретье восстановление при 1000 - 1100 730 С. Вместимость лодочек на второй стадии восстановленияпримерно в 2 раза выше, а на третьей в 5 раз выше, чем на первой, чтообъясняется различием в насыпной массе МоО3 0,4 - 0,5г см sup3 , МоО2 1 1,5 г см sup3 и Мо 2,5г см sup3 .Первую и вторую стадию восстановления ведут в печах с9 11 трубами из хромоникелевой стали.При 1000 - 1100 730 С стойкость труб изхромоникелевой стали и нихромовых электронагревателей при соприкосновении своздухом заметно снижается.

Поэтому третье восстановление проводят в трубчатыхпечах с герметичным кожухом, заполненных водородом для защиты труб и нагревателей от окисления. После третьего восстановления порошки молибденасодержат примерно 0,25 0,3 кислорода.Средний размер частиц порошков молибдена 0,5-2мкм. Онимельче, чем частицы порошка вольфрама, что объясняется низкой температуройпервой стадии восстановления, при которой окислы заметно не испаряются.В последнее время для первой стадии восстановленияначали применять барабанные печи непрерывного действия.Свойства молибденаПо физическим, механическим ихимическим свойствам молибден Мо близок вольфраму W , хотя несколько отличается отнего.Физические свойства Мо приведены ниже. Атомный номер 42 атомная масса 95,95 плотность, г см3 10,2 тип и период реш тки ОЦК температура плавления, С 2620 температура кипения, С 4800 температура перехода в сверхпроводящее состояние, К 0,9-0,98 теплота плавления, кал г 50 теплота сублимации, кал г 1620 удельная тепло мкость при 20-100град , кал г С 0,065 теплопроводность при 20град С , кал см с С 0,35 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.

Полеевысокие точки плавления имеют только вольфрам, рений и тантал.

Среди другихфизических свойств молибдена необходимо отметить высокую температуру кипения иэлектропроводность меньше чем у меди, нобольше, чем у железа и никеля исравнительно малый коэффициент линейного расширениия примерно 30 от коэффрасширения меди . Тв рдость и предел прочности ниже, чем у вольфрама.

Он легчепотда тся обработке давлением.

Механические свойства сильно зависят от чистотыметалла и предшествующей механической и термической его обработки.

Важноесвойство молибдена малое сечение захвата тепловых нейтронов, что делаетвозможным его применение в качестве кострукционного материала в ядерныхреакторах. На воздухе при обычной температуре Мо стоек.

Легкоеокисление наблюдается при 400 730 С. выше 600 730 С металл быстро окисляетсяс образованием МоО3 . пары воды выше700 730 С интенсивно окисляют Мо до двуокиси молибдена МоО2. С водородом молибден химически не взаимодействуетвплоть до плавления.

Однако при нагревании металла во водороде происходитнекоторое поглощение газа с образованием тв рдого растврора.При обычной температуре молибден стоек в соляной исерных кислотах , но несколько растворяется при 80 - 100 730 . Азотная кислотаи царская водка медленно растворяют молибден на холоде и быстро при нагревании.Металл растворяется в перекиси водорода с образованиемпероксо кислот Н2МоО6 и Н2МоО11.В плавиковой кислоте молибден устойчив, но в смеси еес азотной кислотой быстро растворяется.

Хорошим растворителем молибдена служитсмесь пяти объ мов азотной кислоты, тр х объ мов серной кислоты, и двух объ мовводы.

Эта смесь используется для растворения молибденовых кернов после навивкивольфрамовых спиралей.В холодных растворах щелочей молибден стоек, нонесколько разъедается горячими растворами.

Металл интенсивно окисляетсярасплавленными щелочами, особенно в присутствии окислителей, образуя солимолибденовой кислоты.

Министерство ВысшегоПрофессионального Образования Российской ФедерацииУГАТУ Кафедра Химии Контролируемая самостоятельная работа студентаВыполнил Мистер ИксЛП-1 Проверил Беляева Л.С. Уфа 200.