Молибден (Mo)

[molybdenum] — элемент VI группы Периодической системы; атомный номер 42; атомная масса 95,94; светло-серый тугоплавкий металл. В природе представлен семью стабильными изотопами с масс, числами 92, 94-98 и 100, из которых наиб распространен ⁹⁸Мо (23,75 %). Мо открыт в 1778 г. шведским химиком К. Шееле, выделившим Mo-кислоту при обработке молибденита (MoS₂) HNO₃. Металлический Мо впервые получил в 1782 г. шведский химик П. Гьельм восстановлением МоО₃ углеродом. Мо — редкий элемент, его содержание в земной коре 1.1 • 10^-4 мас. %. Главный рудный минерал — MoS₂,содержит 60 % Мо. В Mo-рудах в разных количествах содержатся Cu, W, в меньших — Bi, Be, Sn; кроме того, в молибдените постоянно при сутствует Re. Среднее содержание Мо в рудах крупных месторождений 0,06 — 0,3 %, мелких — 0,5 — 1,0 %. В качестве попутного элемента Мо извлекают из других руд при содержании в них > 0,005 % Мо. Кристалическая решетка Мо ОЦК с а = 314 пм; γ = 10,2 г/см³; t_пл = 2620 + 10 °С; t_кип ≈ 4800 °С; c_{20-100 °С} = 0,272 кДж/(кг-К); λ_{20 °С} = 146,65 Вт/(м • К) ; термический коэффициент линейного расширения α_{25-700 °С} = (5,8—6,2) • Ю^-6К^-1,р = 5,2 • 10⁸ Ом • м. Мо парамагнитен; атомная магнитная восприимчивость ~ 90 • 10^-6 (при 20 °С). Механические свойства Мо зависят от его чистоты и предшествующей механической и термической обработки. Так, твёрдость по Бринеллю 1,5-1,6 ГПа (спеченного штабика), 2,0-2,3 ГПа (кованого прутка) и 1,4-1,85 ГПа (отожженной проволоки); предел прочности отожженной проволоки при растяжении 0,8-1.2ГПа, E = (285—300) ГПа. Мо более пластичен, чем W. На воздухе при обычной температуре Мо устойчив. Начало окисления (цвета побежалости) наблюдается при 400 °С. С 600 °С металл быстро оксидирует с образованием МоО₃. С водородом Мо химически не реагирует до t_пл. Хлор при 250 °С образует с Мо хлорид МоСl₅. При действии паров серы и H₂S соответственно выше 440 и 800 °С образуется дисульфид MoS₂. С азотом Мо выше 1500 °С образует нитрид Mo₂N. Твердый углерод и углеводороды, а также СО при 1100-1200 °С взаимодействуют с Мо, образуя карбид Мо₂С.
Выше 1200 °С Мо взаимодействует с Si, образуя силицид MoSi₂, высокостойкий на воздухе вплоть до 1500-1600 °С (его H = 14,1 ГПа). Мо незначительно растворяется в НСl и H₂SO₄ при 80-100 °С. HNO₃, царская водка и H₂О₂ медленно растворяют Мо при комнатной температуре и быстро — при нагревании. Хорошим растворителем Мо служит смесь HNO₃ и H₂SO₄. Mo образует два устойчивых оксида-МоО₃ (t_пл = 795 °С; t_кип = 1155 °С) и МоO₂.
Известны три сульфида Мо: MoS₃, MoS₂ и Mo₂S₃. Практическое значение имеют первые два. MoS₂ встречается в природе в виде молибденита. Основным сырьем для производства Мо, его сплавов и соединений служат обогащенные Мо-концентраты, содержащие 47-50 % Мо, 28-32 % S, 1,0-9,0 % SiO₂ и примеси других элементов. Концентрат подвергают окислительному обжигу при 570-600 °С в многоподовых печах или печах кипящего слоя. Продукт обжига — огарок содержит МоO₃, загрязненный примесями. Чистый МоO₃, необходимый для производства металлического Мо получают из огарка возгонкой или выщелачиванием. Металлический Мо получают (сначала в виде порошка) восстановлением МоO₃ в токе сухого H₂. Процесс осуществляют в трубчатых печах в две стадии: 1-я при 550-700 °С, 2-я при 900-1000 °С. Mo-порошок перерабатывают в компактный металл методами порошковой металлургии или плавкой. Спеченный штабик (сечением 2-9 см², длиной 45 — 60 см) обрабатывается давлением (ковкой, прокаткой, волочением). Более крупные (100 — 200-кг) спеченные заготовки получают при гидростатическом прессовании в эластичных оболочках. 500-2000-кг заготовки производятся дуговой плавкой в печах с охлаждающим Cu-тиглем и расходным электродом, которым служит пакет спеченных штабиков. Кроме того, используют электроннолучевую плавку. Для производства ферромолибдена (сплав Fe с 55 — 70 % Мо) применяют восстановление обожженного Mo-концентрата (огарка) ферросилицием в присутствии железной руды и стальной стружки. 70-80 % добываемого Мо идет на производство легированных сталей. Остальное количество применяется в виде чистого металлического Мо и сплавов на его основе (Смотри Молибденовые сплавы), сплавов с цветными и редкими металлами, а также в виде химических соединений. Металлический Мо — важнейший конструкционный материал в производстве электроосветительных ламп и электровакуумных приборов (радиоламп, рентгеновских трубок и др.). Mo-проволока и лента широко используется в качестве нагревателей для высокотемпературных печей. Важную роль Мо как легирующий элемент играет в жаропрочных и кислотостойких сплавах на основе Ni, Co и Cr. В технике используются нскоторые соединения Мо. Так, MoS₂ применяется в качестве смазывающего материала в парах трения, дисилицид Мо — для нагревателей и др.