Mo химия. Многоликий молибден: где применяется, свойства, биологическая роль в организме человека. Физические и химические свойства

К открытию молибдена причастны трое ученых: сначала швед Карл Шееле из молибденовой кислоты получил оксид MoO 3 (1778 г.), затем француз П. Гьельм восстановил его углем и получил металл с примесями (1782 г.), а после Й. Берцелиус добился получения чистого молибдена в результате соединения оксида и водорода.

Добывают молибден по всей планете, поскольку он относительно равномерно распределен как по земной коре, так и в водах океанов. Этот элемент находится и в угле, и в нефти, но наибольшее его количество – в полевых шпатах.

Молибден: физические свойства

Внешне молибден представляет собой металл традиционной светло-серой окраски. Он относится к категории тугоплавких, однако более чистый он становится более мягким. Главные характеристики молибдена:

• плотность (н. у.) – 10,22 г/см³
• температура плавления – 2620°C (2890 K)
• температура кипения – 4639°C (4885 K)
• теплопроводность при 300 K – 138 Вт/(м·К)

Молибден: химические свойства

Элемент Mo устойчив до уровня в 400°C, после которого он окисляется. На сегодня получены несколько оксидов молибдена, включая триоксид МоО 3 , оксид молибдена (IV) МоО 2 и др. Также существуют карбиды – Mo 2 C и MoC, представляющие собой кристаллические высокоплавкие вещества.


Молибден присутствует в более чем 20 видов минералов. Самыми распространенными можно считать:

• >молибденит - MoS 2
• молибдит - Fe(MoO 4) 3 ·nH 2 O
• вульфенит - PbMoO 4
• повеллит - СаМоО 4

Молибден: где применяется

Повсеместная добыча молибдена в мире обусловлена, прежде всего, нуждами мировой металлургии. Этот металл выступает в качестве легирующего компонента для большинства коррозионностойких и жаропрочных сталей. Кроме того, он незаменим для придания металлу повышенных прочностных характеристик и повышения вязкости. Не обходятся без молибдена и производители электрических лампочек и высокотемпературных печей. Химическая промышленность применяет Mo и его соединения в качестве катализаторов химических реакций, пигментов для красителей и пр.


Еще одной сферой применения молибдена является медицина: чистый Mo помогает врачам диагностировать онкологические заболевания. Этот же элемент можно обнаружить в составе материала для зеркал мощных газодинамических лазеров.

Биологическая роль

Молибден нельзя назвать распространенным элементом, однако он присутствует в каждом человеческом организме. Более того, нехватка Mo в теле человека способна нарушить важнейшие биологические процессы, вызвав тем самым серьезные заболевания. Известно, что наибольшая концентрация молибдена присутствует в следующих продуктах: в молоке, печени, злаковых, бобовых, листовых овощах.

Благодаря свойствам применение молибдена в промышленности широко распространено в России и мире. Металлургия, авиационная промышленность, машиностроение, сельское хозяйство - это не весь список, где применяют этот стратегический металл. Он настолько восстребован, что цена молибдена неуклонно растет год от года.

Характеристика материала

Физические свойства . Молибден - редкоземельный металл серого цвета, внешне похож на свинец . Температура плавления 2619 ºС.
Отличается повышенной пластичностью. Модуль Юнга 336 ГПа, что в 1,5 раза больше, чем у стали. Плотность составляет 10,2 г\см3. Самым жаростойким металлом считается вольфрам. Но касаемо удельной жаропрочности при температурах до 1400 ºС, молибден не имеет конкурентов. Молибден имеет низкое значение коэффициента линейного расширения. При изменении температуры на 1000 ºС, его размер увеличится всего на 0,0049 мм.

Теплопроводность составляет 300 Вт\м К. Электросопротивление 5,6 мкОМ см. После предварительной механической и термической обработок прочность металла может составлять 20-23 кг\мм2. Обладает парамагнитными свойствами.

Среди недостатков отметим низкую пластичность при температурах ниже -30 ºС.

Химические свойства . Молибден полностью устойчив к воздействию окружающей среды в обычных атмосферных условиях. Процесс окисления начинается при 420 ºС, образуя соединение низкой твердости оксид молибдена.

Молибден инертен к водороду при температуре до 2620 ºС. Нейтрален к таким элементам как углерод, фтор, кремний, азот, сера. Молибден не вступает в химические реакции с основными видами кислот: соляная, серная, азотная, фтористая.

Технологические свойства . В условиях комнатной температуры молибденовый круг радиусом 5 мм может быть завязан в узел без использования специального оборудования или быть раскатанным до толщины 0,1 мм. Такая податливость металла способствует получению разных видов профильного проката.

Молибден хорошо обрабатывается методом резания при условии применения смазочно-охлаждающей жидкости на основе серы.

Молибден не выделяется качеством сварных швов. Относится к 3 группе свариваемости. Процесс сварки осуществляется дуговым методом. Для придания сварным соединениям большей пластичности зона контакта должна находиться в среде защитных газов. Предпочтение здесь отдается гелию или аргону.

Биологические свойства . Молибден содержится в организме человека в пределах 8-10 мг. Прежде всего, он влияет на протекание анаболических процессов. Усиливает воздействие витамина С, тем самым способствует усилению иммунной системы. Молибден является регулятором меди, предотвращает ее накапливание в крови.

Молибденовые сплавы имеют характерную особенность химического состава - низкий процент содержания легирующих элементов. Только двухкомпонентные твердые растворы имеют значительный процент вольфрама в своем составе (до 50%).

Основными отечественными марками молибденового сплава являются:

• Молибденовый сплав ЦМ-2А . Легирующими добавками служат титан (0,07-03%) и цирконий (0,07-0,15%). Помимо данных элементов может включать карбидные фазы (до 0,004%). Предел прочности составляет 30 кг\мм2. Значительно падает после прохождения температурного порога в 1200 С. Основные преимущества сплава - технологичность и пластичность, которые дают возможность получения из него производственных полуфабрикатов.
• Молибденовый сплав ВМ-1 значительно не отличается от вышеописанного сплава. Имеет аналогичные показатели как химических, так и механических свойств.
• Молибденовый ВМ-2 имеет в своем составе больший процент циркония, делая его более жаростойким. Это позволяет ему выдерживать температуры в 1300-1400 С окружающей среды. Обладает пределом прочности 48 кг\мм2, в 1,6 раза выше чем у ЦМ-2А.
• Дополнительное легирование молибденового сплава ВМ-3 титаном (1,3%), цирконием (0,6%), ниобием (1,8%) приводит к дальнейшему увеличению жаропрочности. Выдерживает нагрузки до 27 кг\мм2 при температуре до 1360 С. Однако ВМ-3 имеет пониженный уровень пластичности. Это делает его менее технологичным и ограничивает применение в производстве.

Варианты применения молибдена

Как жаро- и коррозионностойкий материал используется при производстве самых нагруженных частей механизмов и конструкций разного рода промышленности. Среди его основного назначения следует отметить:

• Применение в авиационной промышленности при изготовлении всевозможных узлов турбовинтовых реактивных двигателей: воздухозаборники, лопатки турбин и прочее.
• Ракетно-космическая отрасль применяет молибден при производстве отдельных деталей летательных агрегатов: носовые обтекатели, теплоотражатели, рули, сотовые панели, обшивка и т.д. Происходит это по причине соотношения жаропрочности и плотности. Хотя молибден и уступает абсолютной жаростойкости вольфраму, он опережает его в удельной. Поэтому при температуре ниже 1350 выгоднее применять молибден, т.к. существенно снижается масса конструкции.
• Применение в металлургии в качестве легирующей добавки. Молибден размельчает зернистую структуру стали, тем самым упрочняя ее. Помимо этого, происходит увеличение сопротивление коррозии, прокаливаемости и твердости. Добавление в сталь 0,3% молибдена повышает ее прочность в 3 раза.
• В электротехнике применяют при изготовлении державок нитей вольфрама в лампах накаливания. Такое использование связано с обладанием молибдена свойствами сохранения линейных размеров при повышенных температурах.
• В машиностроении молибден используют как материал для обойм подшипников скольжения и шариков подшипников качения. Наконечников режущего инструмента: зенкеров, сверл, токарных резцов, фрез.
• Молибденовые электроды применяют в электропечах для расплавки стекла, по причине того, что металл не вступает в химические реакции с оксидом кремния.
• Сульфиды молибдена служат высокотемпературной смазкой в ответственных узлах, работающих на трение.
• В теплотехнике используют как материал для нагревателей и теплоизоляции вакуумных печей.
• В медицине молибден является сырьем в производстве технеция, который служит средством диагностирования злокачественных опухолей.
• В сельском хозяйстве молибден добавляется в состав удобрений. Доказано, что молибден увеличивает рост растений.

Его даже добавляют в машинное масло, благодаря антикоррозионным свойствам. Например, его можно найти в

Молибден имеет важное значение для происходящих в организме человека процессов: этот металл входит в состав многих ферментов, без которых невозможен нормальный обмен веществ. Давайте разберемся, на что же он влияет и почему это так важно для нашего здоровья.

Молибден является катализатором окислительных реакций. Чтобы было более понятно, что он делает, приведем простую аналогию. Представим, что наша клетка - это двигатель внутреннего сгорания, в нее поступают питательные вещества и кислород, что, в целом, аналогично бензину и атмосферному воздуху для двигателя внутреннего сгорания. Но вы все, наверное, знаете, что если просто распылить бензин в воздухе, ничего не случится: нужна искра из свечи зажигания, чтобы смесь детонировала и отдала свою энергию двигателю. Так и в клетках нашего организма: окислительные ферменты, такие как например сульфитоксидаза, выполняют роль, аналогичную зажиганию в автомобильном двигателе. Они запускают процесс перехода питательных веществ и кислорода в энергию, необходимую для поддержания работы наших клеток и тканей. Как вы понимаете, машина без зажигания в двигателе никуда не уедет, а человек с неработающими окислительными ферментами никак не будет здоров.

И хотя участие молибдена в окислительно-восстановительных реакциях очень важно для организма, это не единственная его роль, которую он выполняет в теле человека. Молибден необходим для нормальной работы ксантооксидазы – фермента, который обеспечивает переработку азотистых соединений в нашем организме. Наше тело регулярно обновляет клеточный состав, в результате этого остается много шлаков и токсинов, содержащих избыток азота, который выводится с помощью мочевины через почки. Именно фермент ксантооксидаза позволяет превратить весь этот органический мусор, скапливающийся в нашем теле, в удобную для выделения форму. Если провести аналогию, то работу этого фермента можно сравнить с уборкой мусора в мусорный пакет, что позволяет вам выбросить сразу все, а не выносить пустые банки и обертки в мусорный ящик по одной.

Молибден попадает в организм с пищей и достаточно легко всасывается, в зависимости от формы поступления всасывается от 25 до 80% поступающего с пищей вещества. Всасывание происходит преимущественно в желудке и в начальных отделах тонкого кишечника. На поступление молибдена из пищеварительного тракта также сильно влияет количество соединений серы, содержащихся в пище, их дефицит значительно затрудняет всасывание молибдена. При попадании в кровь молибден с помощью специальных транспортных белков перемешается в печень, где используется для синтеза ферментов. Выводится молибден преимущественно почками, как следствие, в человеческом организме концентрация молибдена максимально высока в печени, где он используется на нужды организма, и в почках, через которые выводится его избыток. В крови молибден равномерно распределен между клеточной и жидкой частью крови. Организм человека не накапливает избыток молибдена и выводит его через почки и с желчью.

Суточная потребность

Для людей старше 70 лет потребность в молибдене снижается примерно на 25% и не превышает 200 мкг .

По данным некоторых специалистов потребность в молибдене может быть несколько выше и достигать 300-400 мкг .

При обычном пищевом рационе в наш организм попадает от 50 до 100 мкг молибдена, то есть обычный рацион питания обеспечивает минимально необходимое потребление данного микроэлемента.

Наибольшее количества молибдена содержится в молочных продуктах, высушенных бобах, капусте, шпинате, крыжовнике, черной смородине, печени, почках, выпечке. Относительно мало молибдена в моркови, фруктах, сахаре, маслах, жирах, рыбе.

Передозировка

Дефицит

Другими причинами дефицита молибдена может стать жесткая вегетарианская диета, не сбалансированная по микроэлементам, и генетические дефекты, нарушающие нормальное всасывание из кишечника. При дефиците молибдена страдает обмен азотистых оснований и адекватное связывание и выведение неорганических сульфатных соединений.

При хроническом дефиците молибдена у детей развиваются тяжелые врожденные патологии. Нарушается нормальное развитие головного мозга, развивается умственная отсталость, страдает зрение. Также было доказано, что дефицит молибдена значимо повышает риск развития рака пищевода.

Подводя итоги

К дефициту молибдена может также привести отравление свинцом и ванадием.

Переизбытка молибдена опасаться не стоит: развивается он крайне редко, как правило, только у работников металлургических производств.

Включив в свой рацион молочные продукты, зерновые, выпечку, печень и почки крупного рогатого скота, вы без проблем обеспечите себя нужным уровнем молибдена для оптимальной работы вашего организма.

Этот достаточно распространенный микроэлемент не нуждается в специальном контроле уровня, и дополнительный прием препаратов, его содержащих, для относительно здорового человека, не имеющего отравления тяжелыми металлами, не нужен.

Свойства молибдена очень полезны людям. Ведь молибден , добавленный в сплавы, увеличивает их сопротивляемость к скалыванию. Ножи и прочие предметы для резки, а так же сверла изготавливаются исключительно из сталей с примесью редкого металла. Интересно, что технология была забыта на века. До 19-го века ученые пытались разгадать секрет мечей самураев Японии, выкованных еще в Средневековье. На рубеже 20-го столетия физики и химики, наконец, открыли наличие в стали для орудий молибдена. Именно он делал мечи исключительно прочными и долговечными.

Молибден формула Мо.Элемент не встречается в чистом виде. Содержания молибдена в минералах равномерно рассеянно в земной коре, что делает добычу нецелесообразной. Иногда обнаруживают лишь скопления руды молебденит. Крупнейшее ее месторождение разрабатывают в американском штате Колорадо.

Для того, чтобы на орудиях не было сколов требуется 6-процентная добавка молибдена в сплав. Этот элемент известен и тем, что делает детали более стойкими к высоким температурам. Многие заводские печи и прочие емкости, генерирующие, к примеру, пар делают из молибденовых сплавов. Они применяются и в автомобильной промышленности для распределительных валов и клапанов.

Арматуры, трубы требуют молибденовых «вливаний» для улучшения антикоррозийных свойств. Составы с металлом – единственные, подходящие для производства самолетов. Пассажирские лайнеры современности внушительных размеров. Сталь без «добавки» не протягивается до таких параметров лишь при условии толстой стенки. Для авиатехники же требуются тонкие листы. Такие, возможно, получить только из сплавов с молибденом.

При температуре от 600-от до 900-от градусов Цельсия молибден металл активно окисляется и образуется оксид молибдена . Он впитывает кислород, когда над его поверхностью проносят неон и аргон. Так люди очищают эти благородные газы от лишней примеси.

Без молибдена были бы не те шубки и дубленки. Металл добавляют в дубильные смеси. Для них используют соли молибденовой кислоты. Не будь рецепта, не удалось бы получать столь мягкую и эластичную кожу.

Даже нефтяная промышленность зиждется на молибдене. Он необходим при крекинге органики. Так называют процесс расщепления нефти.

В сфере образования почитают минерал молибденит. Его, как и графит, используют для стержней карандашей. Минерал очень мягкий. Его структура чешуйчатая. При малейшем нажатии, чешуйки отделяются, оставаясь на бумаге в виде букв и прочих символов.

Обращаются к металлу со свинцовым блеском и люди искусства. Элемент добавляют в красящие составы, в частности, эмаль. С молибденом в составе, она проще, более тонким слоем распределяется по обрабатываемой поверхности, лучше сцепляется с ней.

Ювелиры научились заменять молибденом платину. Металл похож на благородный элемент внешне, не окисляется при рядовых температурах. Те, кто делают украшения, собираются взять на вооружение и открытие, сделанное физиками США.

Они, не остановились на внешнем сходстве простого элемента с драгоценным. Ученые изменили решетку молибдена, максимально приблизив его к платине. Для опытов понадобилось соединение никеля с героем статьи и азот. В присутствии этого газа, молекулярная решетка молибдена расширилась, плотность электронов в ней возросла. Именно такими параметрами отличается платина.

Американцы экспериментировали, в надежде создать новые электрокатализаторы, необходимые в сфере энергетики. Сейчас детали изготавливают из платины, что весьма накладно. Открытие позволит снизить расходы промышленников, а, следовательно, и потребителей. Ювелиры же смогут не просто заменять платину, а фактически, создавать ее искусственный аналог.

Слово «молибден» греческое. На древнем языке понятие означает «свинец». Его блеск схож с свечением металла №42. Вот и назвал шведский химик Шееле молибден молибденом. Ученый выделил его в виде оксида в 1778-ом году. Чистый же металл смог получить уже другой химик, соотечественник Шееле, — Гьельм. Случилось это в 1782-ом. Именно тогда оксид молибдена был восстановлен углеродом, что и привело к появлению металла со свинцовым блеском без всяких примесей.

Россия обладает 10-ю месторождениями элемента №42. Семь рудников разрабатываются в промышленных масштабах. Добывают металл и в соседнем Китае. Молибденом гордятся 7 провинций Поднебесной: — Шаньси, Ляонин, Хэбэй, Гирин, Дзянси, Шандун и Хэнань. Есть залежи в Канаде. США уступает по количеству месторождений но, как уже указывалось, занимает первое место по запасам молибдена, залегающего в Колорадо.

Молибден нужен не только промышленникам, но и организму. Металл – постоянная составляющая живых существ. Элемент №42 регулирует обменные процессы, удерживает в органах фтор, помогая тем самым зубам оставаться крепкими. Без молибдена клетки не способны расти, развиваться. Металл способствует синтезу аскорбиновой кислоты, обеспечивает нормальное дыхание тканей. Не будет дыхания, не будет жизни. Кстати, ее именно поэтому нет на Марсе, предполагают ученые. Они заявляют, что на красной планете не зародилась жизнь, поскольку не было молибдена.

Организму нужны 75-300 микрокилограмм в сутки. И меньшие и большие дозы вредны. Кладезь молибдена – листовые овощи, зерно, бобовые, семена подсолнуха и чеснок. Так что, последний, не только защищает от простуды и повышает иммунитет. Чеснок еще и помогает вырабатываться красным травяным тельцам, запускает дыхание клеток и не только.