Molibdén

A molibdén (nyelvújításkori magyar nevén ólany) egy kémiai elem, rendszáma 42, vegyjele Mo. A krómcsoport elemei közé tartozó átmenetifém.

42 nióbium ← molibdén → technécium Cr ↑ Mo ↓ W 42 Mo Periódusos rendszer
Általános
Név, vegyjel, rendszám	molibdén, Mo, 42
Latin megnevezés	molybdenium
Elemi sorozat	átmenetifémek
Csoport, periódus, mező	6, 5, d
Megjelenés	szürke fémes
Atomtömeg	95,95(1) g/mol[1]
Elektronszerkezet	[Kr] 4d5 5s1
Elektronok héjanként	2, 8, 18, 13, 1
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot	szilárd
Sűrűség (szobahőm.)	10,28 g/cm³
Sűrűség (folyadék) az o.p.-on	9,33 g/cm³
Olvadáspont	2896 K (2623 °C, 4753 °F)
Forráspont	4912 K (4639 °C, 8382 °F)
Olvadáshő${\displaystyle \Delta _{fus}{H}^{\ominus }}$	37,48 kJ/mol
Párolgáshő ${\displaystyle \Delta _{vap}{H}^{\ominus }}$	617 kJ/mol
Moláris hőkapacitás	(25 °C) 24,06 J/(mol·K)
Gőznyomás P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k T/K 2742 2994 3312 3707 4212 4879
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet	köbös tércentrált
Oxidációs szám	2, 3, 4, 5, 6 (erősen savas oxid)
Elektronegativitás	2,16 (Pauling-skála)
Ionizációs energia	1.: 684,3 kJ/mol
	2.: 1560 kJ/mol
	3.: 2618 kJ/mol
Atomsugár	145 pm
Atomsugár (számított)	190 pm
Kovalens sugár	145 pm
Egyebek
Mágnesség	paramágneses
Fajlagos ellenállás	(20 °C) 53,4 nΩ·m
Hővezetési tényező	(300 K) 138 W/(m·K)
Hőtágulási együttható	(25 °C) 4,8 µm/(m·K)
Hangsebesség (vékony rúd)	(szobahőm.) 5400 m/s
Young-modulus	329 GPa
Nyírási modulus	20 GPa
Kompressziós modulus	230 GPa
Poisson-tényező	0,31
Mohs-keménység	5,5
Vickers-keménység	1530 MPa
Brinell-keménység	1500 HB
CAS-szám	7439-98-7
Fontosabb izotópok
Fő cikk: A molibdén izotópjai izotóp természetes előfordulás felezési idő bomlás mód energia (MeV) termék 92Mo 14,84% Mo stabil 50 neutronnal 93Mo mest. 4·10³ év ε - 93Nb 94Mo 9,25% Mo stabil 52 neutronnal 95Mo 15,92% Mo stabil 53 neutronnal 96Mo 16,68% Mo stabil 54 neutronnal 97Mo 9,55% Mo stabil 55 neutronnal 98Mo 24,13% Mo stabil 56 neutronnal 99Mo mest. 65,94 h β− 0,436, 1,214 99Tc γ 0,74, 0,36, 0,14 - 100Mo 9,63% 7,8·1018 év β−β−  ? 100Ru
Hivatkozások

Története

A molibdén név a görög molybdosz (μόλυβδος = ólom) szóból ered. A görögök már Plinius és Dioskerides óta a más anyagok felületén nyomot hagyó anyagokra, pl. az ólom-szulfidra, molibdén-szulfidra, de a grafitra is ezt a szót használták.^[2] A fém molibdént Carl Wilhelm Scheele svéd vegyész állította elő először 1778-ban, és ő különböztette meg a grafittól.

Tulajdonságai

Molibdén

Ezüstfehér, nagy keménységű, magas az olvadás és forráspontja. Az elektromosságot közepesen vezeti. Térben centrált köbös rácsban kristályosodik. Felületén védő oxidréteg alakul ki, emiatt passziválódik. Forró, tömény kénsavban lassan oldódik. Magas hőmérsékleten kovácsolható.

A molibdén hevítve sötétvörös színű lesz. A fém a levegőn állandó, izzítva azonban fehér füst képzése közben oxidálódik, molibdén-trioxid keletkezik. Lúgok és híg savak alig támadják meg, a tömény sósav sem hat rá. Oxidáló tulajdonságú savak a molibdént oldják, tömény salétromsav azonban passziválja, ezért a híg salétromsav hatásosabb. A halogének és a nehézfémek sóoldatai megtámadják. Al, W, Pb, Fe, Ni, Mn, Cr és sok más fémmel könnyen ötvözhető. A tiszta molibdén szilárdsága magas hőmérsékleten is nagy, valamivel lágyabb, mint az acél, és kovácsolható. Hővezető képessége kb. kétszer akkora, mint az acélé. A molibdén lemezzé, huzallá, rúddá, csővé alakítható. A molibdén fluorral hidegen is egyesül, klórral csak hevítve. Szénnel karbidot ad, szén-monoxiddal nagy nyomás alatt finom eloszlású fém hexakarbonillá alakul.

Előállítása

A meddőkőzetekkel erősen szennyezett molibdenitet flotációval kb. 80-90%-ra dúsítják, és pörköléssel molibdén-trioxiddá alakítják. Ezt szóda- vagy ammóniaoldattal kilúgozzák, sav hozzáadásával az oxid-hidrátot kicsapják, és az utóbbit hidrogénáramban hevítve acélszürke porrá redukálják, de úgynevezett porkohászati eljárással tömöríthető. A port rúddá sajtolják, elektromos áramot átvezetve izzítják és kovácsolják. Mivel a molibdén legnagyobbrészt az acél nemesítéséhez szükséges, ezért az iparban többnyire a kényelmesebben nyerhető és könnyebben olvasztható ferromolibdént állítják elő. Ezt régebben úgy készítették, hogy molibdénkoncentrátumot, piritet, kokszot (redukáló anyag), meszet és homokot (ömlesztőszer) elektromos árammal (4000 A, 50 V) vízköpenyes kemencében összeolvasztottak. Napjainkban metallotermikus úton Mo- és Fe-oxidból, FeSi-ból és Al-ból nyerik. Sonderoff és Brenner eljárása szerint tiszta molibdénport elektrolízissel állítanak elő, K₃MoCl₆ és egyenlő rész NaCl és KCl olvadékából kb. 900 °C-on 3-100 A/dm² áramsűrűséggel.

Aluminotermikus úton is előállítható molibdén-oxidból:

${\displaystyle \mathrm {MoO_{3}+2\ Al\rightarrow Al_{2}O_{3}+Mo} \,\!}$

Felhasználása

Az acéliparban a molibdén ötvözőelem. Már egész kevés molibdén is előnyösen megváltoztatja az acél tulajdonságait. A molibdén tartalmú acélok nagy szilárdságúak, szívósak, savállóak és fényezhetők. Molibdénacélokból páncéllemezeket, fegyveralkatrészeket, mágnesacélokat és saválló készülékeket készítenek, izzólámpaszálak tartójaként, a volfrámgyártásban speciális kemencékhez, a nagyfrekvenciás technikában (adócsövek anódja molibdénlemezből készül). A molibdéntermelés 90%-át az acéliparban használják fel. 0,3% molibdén adalék növeli az öntöttvas szilárdságát, és több acélfajta korrózióállóságát.^[3] Egy rozsdaálló molibdénacél ötvözet 0,4–3,5% molibdént tartalmaz. Felületkezeléssel növelhető a molibdéntartalmú acélok mechanikai ellenállóképessége.^[4] Egyes gyorsacélok molibdéntartalma elérheti a 14,5%-ot is. Molibdénacélt használnak nagynyomású edények, dombornyomású bélyegzők, mágnesek, gépkocsirugók, tengelyek, órarugók előállítására is. A molibdén néhány acélfajtában a nikkelt helyettesíti. Ilyenkor a Cr-Ni acél helyett Cr-Mo acélt nyerünk. Manapság hőálló szuperötvözetek előállításához is használják a molibdént. A molibdéndús ötvözetek ellenállnak a tömény HCl hatásának. Előnyös tulajdonságai miatt fémbevonatokat is készítenek belőle.^[5] Felhasználják továbbá speciális tükrök^[6][7] és napelemek^[8] gyártásánál is. Sok szerves kémiai folyamatban a MoO₃-ot mint katalizátort alkalmazzák, így például a reformáló eljárásban, kőolajfrakciók kéntelenítésénél,^[9][10] naftalinból ftálsav-anhidrid, benzolból maleinsav-anhidrid, antracénből antrakinon stb. előállításához. Vegyes oxidjait az akrolein és akrilsav előállitásánál használják katalizátorként.^{[11][12][13][14]} Molibdénvegyületeket használnak pigmentek, festékek, reagensek, kenőanyagok, katalizátorok, korróziógátlók, kerámiai segédanyagok, nyomelemtrágya stb. előállításához. A molibdén-boridoknak, -karbidoknak, -szilicideknek félvezető tulajdonságuk van. A peroxo-molibdátok erős, explozív oxidálószerek, a molibdén-heteropolisavak kicsapják a fehérjéket és a szerves bázisokat. A legfontosabb ipari molibdénvegyületek a molibdén-diszulfid, a molibdén-trioxid, a nátrium-[tetraoxo-molibdenát] és az ammónium-[tetraoxo-molibdenát]. A nyugati világ molibdéntermelése a 70-es években kb. 74 ezer tonna volt.

Bővebben: Cro-mo

Biológiai szerepe

A purinanyagcserében vesz részt, egyes aldehideket és szulfátokat oxidáló enzimekben található meg. A molibdén a levegő nitrogénjét megkötő baktériumok,^[15][16] a kékalgák stb. számára nélkülözhetetlen nyomelem. A molibdén hiánya különféle magasabb rendű növényekben hiánybetegséget okozhat. A molibdén-trágyázás egyes esetekben 500%-os terméshozam-növekedést eredményezett. Állati szervezetekben a szerves molibdénvegyületek mint légzési katalizátorok működnek. Más források szerint védőhatást fejt ki a szuvasodással szemben.

Molibdopterin

Bővebben: Molibdopterin

A molibdopterin számos molibdéntartalmú enzim kofaktora, az egyetlen ismert enzimcsalád, ahol nincs jelen molibdopterin kofaktor, a nitrogenázoké. Itt a molibdén vas-kén központhoz kapcsolódik.^[17]

Jegyzetek

1. Current Table of Standard Atomic Weights in Order of Atomic Number. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights – Commission II.I of the International Union of Pure and Applied Chemistry, 2013. (Hozzáférés: 2013. október 13.)
2. Fülöp József: Rövid kémiai értelmező és etimológiai szótár. Celldömölk: Pauz–Westermann Könyvkiadó Kft. 1998. 100. o. ISBN 963 8334 96 7
3. (2013) „Influence of Mo alloying on pitting corrosion of stainless steels used as concrete reinforcement”. Rem: Rev. Esc. Minas 66 (2).
4. Wear and Corrosion Study of Plasma Nitriding F53 Super duplex Stainless Steel, Mat. Res. vol.19 no.6, Nov./Dec. 2016, Sep 22, 2016, http://www.scielo.br/pdf/mr/v19n6/1516-1439-mr-1980-5373-MR-2015-0656.pdf
5. Method for depositing a coating, US20110318490A1, https://google.com/patents/US20110318490
6. Multilayer-Spiegel für den EUV-Spektralbereich, EP2864825B1, https://google.com/patents/EP2864825B1?cl=da
7. Substrat aus einer Aluminium-Silizium-Legierung oder kristallinem Silizium, Metallspiegel, Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung, DE102009040785 A1, http://www.google.ch/patents/DE102009040785A1?cl=de&hl=de
8. Advanced cpv solar cell assembly process, US20160056318 A1, https://www.google.com/patents/US20160056318
9. (2015) „Efecto del método de preparación de catalizadores de MoO₃/Al₂O₃ para la desulfuración oxidativa de un diesel modelo”. Superf. vacío 28 (2).
10. (2014) „NATURE OF THE ACTIVE PHASE IN HYDRODESULFURIZATION: MOLYBDENUM CARBIDE SUPPORTED ON ACTIVATED CARBON”. C.T.F Cienc. Tecnol. Futuro 5 (4).
11. Kinetic studies of propane oxidation on Mo and V based mixed oxide catalysts. PhD Thesis, TU Berlin (2011), https://depositonce.tu-berlin.de/bitstream/11303/3269/1/Dokument_8.pdf
12. Surface chemistry of phase-pure M1 MoVTeNb oxide during operation in selective oxidation of propane to acrylic acid. J. Catal., 285, 48-60. http://pubman.mpdl.mpg.de/pubman/item/escidoc:1108560:8/component/escidoc:1402724/1108560.pdf Archiválva 2016. október 30-i dátummal a Wayback Machine-ben
13. Multifunctionality of Crystalline MoV(TeNb) M1 Oxide Catalysts in Selective Oxidation of Propane and Benzyl Alcohol. ACS Catalysis, 2013, 3(6), 1103-1113. https://www.researchgate.net/publication/278196177_Multifunctionality_of_Crystalline_MoVTeNb_M1_Oxide_Catalysts_in_Selective_Oxidation_of_Propane_and_Benzyl_Alcohol
14. (2014) „The reaction network in propane oxidation over phase-pure MoVTeNb M1 oxide catalysts”. J. Catal., 311, 369–385. o. [2016. február 15-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2017. április 17.)
15. (2017. február) „Molybdenum supply and biological fixation of nitrogen by two Brazilian common bean cultivars”. Rev. bras. eng. agríc. ambient 21 (2).
16. (2017. március) „Modes of application of cobalt, molybdenum and Azospirillum brasilense on soybean yield and profitability”. Rev. bras. eng. agríc. ambient 21 (3).
17. Structure, synthesis, empirical formula for the di-sulfhydryl. Archiválva 2016. június 4-i dátummal a Wayback Machine-ben. Hozzáférés: 2009. november 16.

Források

A Wikimédia Commons tartalmaz Molibdén témájú médiaállományokat.

• Erdey-Grúz Tibor: Vegyszerismeret. 3. kiadás. Budapest: Műszaki Könyvkiadó. 1963. 296–297. o.
• Kis kémiai szótár. Fordította Hársing Lászlóné. Budapest: Gondolat. 1972. 307. o.
• Hans Breuer: Atlasz – Kémia. Fordította Ungvárai János és Ungvárainé dr. Nagy Zsuzsanna. Harmadik, javított kiadás. Budapest: Athenaeum 2000 Kiadó Kft. 2003. 241. o. ISBN 963-9471-35-6
• Dr. Otto – Albrecht Neumüller: Römpp vegyészeti lexikon. Budapest: Műszaki Könyvkiadó. 1983. 3 kötet., 266–268. o. ISBN 963-10-3269-8
• N. N. Greenwood – A. Earnshaw: Az elemek kémiája. Budapest: Nemzeti Tankönyvkiadó. 2004. III kötet., 1375–1417. o. ISBN 963-19-5255-X

• Kémiaportál • összefoglaló, színes tartalomajánló lap