Молібден

Історична справка.

Назва елемента № 42 походить від латинського слова molybdaena, що у середньовіччі позначали все мінерали здатні залишати слід на папері: і графіт, і галенит Pbs, і сам свинець. І ще мінерал, який тепер називають молибденитом, чи молибденовым блиском. Згодом виявилося, що це мінерал тоді ще невідомого елемента № 42. Але до середини 18-го століття молибденит і графіт не розрізняли, лише 1758 р. відомий шведський хімік і мінералог Аксель Фредерік Кронстедт припустив, що це самостійних речовини, але минуло ще 20 років, як це зуміли довести на опыте.

Мінерал, яким писали, потрапив у лабораторію іншого великого хіміка, Карла Вільгельма Шееле. Перше, що він зробив, це досліджував, як у цей мінерал діють міцні кислоти. У концентрованої азотної кислоті мінерал розчинився, та заодно в колбі випав білий осад. Висушивши його й дослідивши, Шееле встановив, що така біла земля має властивостями кислотного окисла.

Тоді хіміки не мали чіткого уявлення, що ангидрид («кислота-вода») — цю сполуку елемента з киснем. Проте власний досвід підказував вченому: щоб виділити елемент з «землі», потрібно прокалить її із чистим вугіллям. Та цього у Шееле був підходящої печі. І він попросив проробити цим досвідом іншого хіміка, Гьельма, яка має така піч була. Гьельм согласился.

Позбавлений почуттів заздрості, беззавітно відданий науці, Шееле з хвилюванням чекав результату. І коли досліди завершилися отриманням невідомого металу, Шееле написав Гьельму: «Радію, що ми тепер володіємо металом — молибденом».

Це був у 1790 р. Новий метал отримав ім'я — чуже ім'я, оскільки латинське molibdaena походить від давньогрецького назви свинцю — … У цьому парадокс — важко знайти метали більш несхожі ніж молібден і свинец.

Але метал отриманий Шееле і Гьельмом, ні чистим: при прокаливании з вугіллям трёхокиси молібдену МоО3 неможливо отримати чистий Мо, т.к. він реагує з вугіллям, створюючи карбид.

Вже по смерті обох першовідкривачів їхній славний співвітчизник Берцелиус відновив молибденовый ангідрид не вугіллям, а воднем, отримав чистий молібден, встановив його атомний вага і докладно досліджував його свойства.

Распространение у природі й родовища молибдена.

Молібден належить до малораспространённым елементам. Середнє утримання її в земної корі становить 3*10−4%(по масі). Концентрація молібдену в рудах незначна. Експлуатуються руди, містять десяті і навіть соті частки відсотка молибдена.

Розрізняють декілька тисяч видів молібденових руд:

1. прості кварцево-молибденовые руди, у яких молибденит залягає в кварцових жилах.

2. Кварцево-молибдено-вольфрамитовые руди, містять поруч із молибденитом вольфрамит.

3. Скарновые руди. У рудах цього молибденит часто з шеелитом і деякими сульфидами (перит, халькоперит) залягають в кварцових жилах, що заповнюють тріщини в скарнах (окременённых известняках).

4. Медно-молибденовые руди, у яких молибденит узгоджується з сульфидами міді заліза. Це найважливіший джерело отримання молибдена.

Найбільші родовища молібденових руд у країнах зосереджено західній частині США, Мексиці, Чилі, південно-східної частини Канади, південної Норвегії та східних штатах Австралии.

У Росії її експлуатується ряд родовищ молібденових руд, які забезпечують потреба вітчизняної промисловості, у молибдене (на Північному Кавказі й Закавказзі, Красноярському краї та інших. районах).

Виробництво молибдена.

Усі засоби одержання вольфраму можна й отримання молібдену. Трёхокись молібдену може бути відновлена до металу воднем, вуглецем і углесодержащими газами, і навіть металлотермическим методом алюмінієм і кремнием.

Промисловий спосіб виробництва чистого порошкоподібного молібдену, що перетворювався потім у компактний метал, полягає у відновленні трехокиси молібдену водородом.

Чисту трехокись молібдену, необхідну виробництва металу, отримують прокаливанием при 450 — 500? С парамолибдата амонію в муфельних печах з обертовою трубой.

При відновленні трёхокиси молібдену воднем чітко виявляються стадії восстановления:

МоО3 + Н2 МоО2 + Н2О;

МоО2 + 2Н2 Мо + 2Н2О;

Проміжні окисли (Мо4О 11 та інших.), мабуть, утворюються у результаті вторинного взаємодії між МоО3 і МоО2 .

Реакція першої стадії відновлення экзотермическая:

?Н?298 = -20,3ккал; ?G?= -21,289ккал.

Реакція другий стадії відновлення экзотермическая:

?Н?298 =+25,2ккал.

Відповідно до високими значеннями Кр першу стадію відновлення проводять при низьких температурах 459 — 550? С. другу стадію внаслідок малих значень Кр при високих температурах (900 — 1100? С) остроосушённым водородом.

Відновлення трёхокиси молібдену в виробничих умовах ведуть у два чи три стадії. Першу стадію (МоО3 МоО2) здійснюють при підйомі температури вздовж труби печі, через яку пересуваються човники, від 450 — 650? С, причому освіту двоокису молібдену має переважно закінчитися до 550? С, оскільки проміжний окисел дає легкоплавкую эвтектику з МоО3, плавящуюся при 550 — 600? С. швидкість продвижки човнів приблизно 20 мм/мин. Витрата водню однією трубу діаметром 51 мм 0,5 — 0,7мі/час. У другий стадії восстановления (МоО2.

Мо) температуру вздовж печі змінюють від 650 — 950? С, причому використовується добре осушений водень росы (-40)ч (-50?С). другого відновлення порошки молібдену ще містять 0,5 — 1,5% кисню залежно від швидкості просування човнів. Швидкість руху човнів другого стадії в 2 — 2,5 рази менше, ніж першої, а витрата водню в 1,5 — 2 разу вищу. Для зниження змісту кисню зазвичай застосовують додаткове третє відновлення при 1000 — 1100? С.

Місткість човнів другого стадії відновлення приблизно 2 разу вище, але в третьої - вп’ятеро вище, ніж першої, що відмінностями в насипний масі МоО3 (0,4 — 0,5г/смі), МоО2 (1 — 1,5 г/смі) і Мо (~2,5г/смі).

Першу і другу стадію відновлення ведуть у печах з 9 — 11 трубами з хромонікелевої стали.

При 1000 — 1100? С стійкість труб з хромонікелевої сталі і нихромовых электронагревателей при поєднанні з повітрям помітно знижується. Тому третє відновлення проводять у трубчастих печах з герметичним кожухом, заповнених воднем за захистом труб і нагрівачів від окисления.

Після третього відновлення порошки молібдену містять приблизно 0,25 — 0,3% кислорода.

Середня величина частинок порошків молібдену 0,5−2мкм. Вони дрібніший від, ніж частки порошку вольфраму, що низькою температурою першої стадії відновлення, коли він окисли помітно не испаряются.

Останнім часом перша стадії відновлення почали застосовувати барабанні печі безперервного действия.

Властивості молибдена.

По фізичним, механічним і хімічним властивостями молібден (Мо) близький вольфрамові (W), бодай кілька відрізняється від него.

Фізичні властивості Мо наведено ниже.

|Атомный номер |42 | |атомна маса |95,95 | |щільність, г/см3 |10,2 | |тип і період ґрати |ОЦК | | | | |температура плавлення, З |2620 | |температура кипіння, З |4800 | |температура переходу в надпровідний |0,9−0,98 | |стан, До | | |теплота плавлення, кал/г |50 | |теплота сублімації, кал/г |1620 | |питома теплоёмкость (при 20−100град), |0,065 | |кал/(г*С) | | |теплопроводность (при 20град З), |0,35 | |кал/(см*с*С) | | |коефіцієнт расширения (25−700град З) |5,8−6,2*10 | | | | |робота виходу електронів, еВ |4,37 | |перетин захоплення теплових нейтронів, барн|2,6 | | | | |модуль пружності для дроту, кгс/мм2 |28 500−30 000|.

Молібден належить до тугоплавким металам. Полее високі точки плавлення мають лише вольфрам, реній і тантал. Серед інших фізичних властивостей молібдену слід зазначити високої температури кипіння і електропровідність (менш як у міді, нобольше, ніж в заліза і нікелю) і порівняно малий коефіцієнт лінійного расширениия (приблизно 30% від коэфф розширення міді). Твердість і межа міцності нижче, ніж в вольфраму. Він легше потдаётся обробці тиском. Механічні властивості сильно залежать від чистоти металу і попередньої механічної та термічним його обробки. Важливе властивість молібдену — мале перетин захоплення теплових нейтронів, що уможливлює його використання у ролі кострукционного матеріалу в ядерних реакторах.

На повітрі при звичайній температурі Мо стійкий. Легке окислювання спостерігається при 400? С. вище 600? С метал швидко окислюється із заснуванням МоО3. пари води вище 700? С інтенсивно окисляют Мо до двоокису молібдену МоО2.

З воднем молібден хімічно не взаємодіє до плавлення. Проте за нагріванні металу в водні відбувається деяке поглинання газу із заснуванням твердого растврора.

При звичайній температурі молібден стійкий в соляної і сірчаних кислотах, але кілька розчиняється при 80 — 100?. Азотна кислота і царська горілка повільно розчиняють молібден на холоді і швидко при нагревании.

Метал розчиняється в перекису водню із заснуванням пероксо кислот Н2МоО6 і Н2МоО11.

У плавикової кислоті молібден стійкий, але у суміші її з азотної кислотою швидко розчиняється. Гарним розчинником молібдену служить суміш п’яти обсягів азотної кислоти, трьох обсягів сірчаної кислоти, і двох обсягів води. Ця суміш використовується для розчинення молібденових кернів після навивки вольфрамових спиралей.

У холодних розчинах лугів молібден стійкий, але трохи роз'їдається гарячими розчинами. Метал інтенсивно окислюється розплавленими лугами, особливо у присутності окислювачів, створюючи солі молибденовой кислоты.

Міністерство Вищої Фахового Освіти Російської Федерации.

УГАТУ Кафедра Химии.

Контрольована самостійна робота студента.

Виконав: Містер Икс.

ЛП-1**.

Перевірив: Бєляєва Л.С.

Уфа — 200*.