Молибденът, химичен елемент с обозначение Mo и атомен номер 42, е преходен метал, известен със своите уникални свойства и широко приложение в различни индустриални и научни области.
| Молибден | |
 | |
| Информационна таблица | |
| Параметър | Информация |
|---|---|
| Име на елемента (български) | Молибден |
| Латинско / международно наименование | Molybdenum |
| Химичен символ | Mo |
| Пореден номер (атомно число) | 42 |
| Период и група в таблицата | 5-ти период, 6-та група |
| Блок (s, p, d, f) | d-блок |
| Категория / тип елемент | Преходен метал |
| Атомна маса | 95.95 u |
| Изотопи | ^92Mo, ^94Mo, ^95Mo, ^96Mo, ^97Mo, ^98Mo, ^100Mo |
| Средна атомна маса | 95.95 |
| Плътност | 10.28 g/cm³ |
| Температура на топене | 2623°C |
| Температура на кипене | 4639°C |
| Кристална структура | Центрирана по тяло кубична (BCC) |
| Цвят / външен вид | Сребристосив, лъскав метал |
| Агрегатно състояние при 20°C | Твърдо |
| Откривател / година на откриване | Петер Якоб Хьелм, 1781 г. |
| Място на откриване | Стокхолм, Швеция |
| Етимология на името | От гръцкото „molybdos“ – олово, тъй като е бъркан с оловни руди |
| Химическа формула | Mo |
| Окислителни степени | +6, +5, +4, +3, +2 |
| Електронна конфигурация | [Kr] 4d⁵ 5s¹ |
| Електроотрицателност (по Pauling) | 2.16 |
| Йонизационна енергия | 684.3 kJ/mol |
| Ковалентен радиус | 1.54 Å |
| Атомен радиус | 1.39 Å |
| Топлопроводимост | 138 W/(m·K) |
| Електрическа проводимост | Висока |
| Магнитни свойства | Парамагнитен |
| Състояние на електрони при възбуждане | Излъчва синкаво-бяла светлина при възбуждане |
| Спектрален цвят / линии | Сини и зелени спектрални линии |
| Честота в земната кора | ~1.2 ppm |
| Наличие във Вселената | Среща се в звездни атмосфери и метеорити |
| Основни минерали и съединения | Молибденит (MoS₂), вовелит (CaMoO₄), повелит |
| Разпространение в природата | Главно в сулфидни руди, често с мед |
| Начини за получаване / добив | Калцинация на молибденит и редукция с водород |
| Основни производители в света | Китай, САЩ, Чили, Перу |
| Основни приложения | Производство на стомани, сплави, електроди, катализатори |
| Участие в сплави / съединения | Повишава здравината и топлоустойчивостта на стомани |
| Биологично значение | Важен микроелемент, компонент на ензими |
| Токсичност и безопасност | Нетоксичен в малки количества, токсичен в големи дози |
| Пределно допустима концентрация | 5 mg/m³ за прахове |
| Влияние върху човешкия организъм | В малки количества е полезен; в големи може да причини анемия |
| Роля в биохимичните процеси | Кофактор на ензими като нитрогеназа и ксантиноксидаза |
| Използване в индустрията | Металургия, катализатори, електроника, смазочни материали |
| Използване в електрониката / енергетиката | Тънки филми, електроди и полупроводници |
| Използване в медицината / фармацията | Радиоактивен изотоп ^99Mo използван за медицинска диагностика |
| Ядрени свойства | ^100Mo може да бъде източник на ^99Mo чрез неутронно облъчване |
| Полуживот на радиоактивни изотопи | ^99Mo – 65.9 часа |
| Тип радиоактивен разпад | Бета-разпад |
| Енергия на връзката | ~7.82 eV |
| Наличие в атмосферата / океаните | Следови количества във водата и почвите |
| Влияние върху околната среда | Биогенен елемент, но може да се натрупва в почвите при индустриално замърсяване |
| Методи за рециклиране / повторна употреба | От метални отпадъци и катализатори |
| Глобално годишно производство | Над 300 000 тона молибденови концентрати |
| Годишна консумация | Основно в стоманодобивната промишленост |
| Основни вносители / износители | Китай, САЩ, Чили, Перу |
| Историческо значение | Дълго време бъркан с графит и олово, изолиран едва през XVIII в. |
| Научна дисциплина | Химия, металургия, биохимия, материалознание |
| Интересни факти | Един от най-огнеупорните метали; използван в космически технологии |
| CAS номер | 7439-98-7 |
| PubChem CID | 23932 |
| UN номер / код за транспортна безопасност | UN 3089 |
| Периодични тенденции | Междинен между хром и волфрам по химични свойства |
| Спектър на излъчване | Сини и зелени линии в UV диапазона |
| Енергийно ниво на външния електрон | 4d⁵ 5s¹ |
| Промишлени рискове и мерки за безопасност | Да се избягва прахообразна експозиция и контакт с киселини |
| Състояние при стандартни условия (STP) | Твърдо |
| Класификация по IUPAC | Преходен метал |
| Символика и културно значение | Символ на издръжливост, стабилност и устойчивост на натиск |
През последните години интересът към молибдена нараства, особено поради неговото значение в производството на стомани и сплави, както и в разработването на нови технологии в енергетиката и електрониката.
Физични и химични свойства
Молибденът е сив метал с висока плътност, който притежава отлична устойчивост на корозия и оксидиране. Той е известен със своята висока температура на топене, която е около 2,623 °C, и температура на кипене от 4,612 °C.
Тези свойства го правят един от най-стабилните метали при високи температури. Молибденът е също така добър проводник на електричество и топлина, което го прави подходящ за употреба в електрически приложения и в производството на термични елементи.
Като преходен метал, молибденът има металоидни свойства, които му позволяват да образува разнообразни химични съединения. В природата той обикновено се среща в минерали, като молибденит (MoS₂), който е основният източник на молибден.
Химичните съединения на молибдена, включително молибдатите, са важни за различни химически процеси и приложения. Например, молибдатите могат да се използват в катализата за производството на амоняк и в процесите на хидрогениране.
История на откритията
Молибденът е открит през 1778 г. от шведския химик Карл Вилхелм Шееле, който го изолирал от минерала молибденит. Името "молибден" произлиза от гръцкото "molybdos", което означава "свинец", тъй като молибденитът е бил объркан със свинцовите минерали.
Въпреки откритията на Шееле, молибденът не е бил изолиран в чиста форма до 1781 г., когато той е бил получен от шведския химик Петер Джоан Гадолин. През 19-ти век молибденът започва да придобива важност в индустриалните приложения.
С развитието на железопътния транспорт и индустриализацията, нуждата от устойчиви сплави нараства. Молибденът започва да се използва за подобряване на механичните свойства на стоманите, особено за увеличаване на тяхната устойчивост на високи температури и корозия.
В началото на 20-ти век молибденът става незаменим компонент в производството на специализирани стомани.
Приложения в индустрията
Молибденът намира широко приложение в различни индустриални сектори, най-вече в производството на стомани и сплави. Добавянето на молибден в желязо и стомана подобрява техните механични свойства, като например здравината, устойчивостта на корозия и температурата на топене.
Той е особено ценен в производството на стомани, които се използват в строителството, автомобилната индустрия и авиокосмическите технологии. Освен това, молибденът играе важна роля в производството на електрически контакти и проводници поради отличната си проводимост и устойчивост на високи температури.
В електронната индустрия, молибденът се използва в производството на полупроводникови устройства и лазери. Той също така намира приложение в катализаторите за нефтопреработка, където се използва за хидрогениране и десулфуризация на горива.
Молибденът играе важна роля и в производството на стоманени сплави, предназначени за високи температури и натоварвания, като например в реактори и газови турбини. Неговата способност да намалява износването и да увеличава издръжливостта на материалите го прави незаменим в тези области.
Роля в биологията и здравето
Въпреки че молибденът е необходим в малки количества за човешкото здраве, неговата роля е често подценявана. Той е важен микроелемент, който участва в редица биохимични процеси, включително метаболизма на сулфур и азот.
Молибденът е необходим за функционирането на ензими, като сулфат оксидаза, които играят ключова роля в метаболизма на аминокиселини и образуването на урея.
Липсата на молибден в храната може да доведе до различни здравословни проблеми, включително нарушен метаболизъм и натрупване на токсични съединения в организма. Въпреки това, излишъкът от молибден също може да бъде вреден, като води до потенциални токсични ефекти.
Затова е важно да се осигури баланс в приема на този микроелемент. Молибденът също така играе роля в растителната биология. Някои растения, особено бобовите, изискват молибден за правилното си развитие.
Той е важен за фиксацията на азота, процес, който позволява на растенията да усвояват азот от атмосферата и да го използват за синтез на протеини. Следователно, молибденът е ключов елемент за агрономията, като помага за увеличаване на добивите на културите.
Молибден и околната среда
Въпросите, свързани с екологичния аспект на молибдена, стават все по-актуални с развитието на индустриализацията и технологиите. Молибденът може да бъде освободен в околната среда чрез минната дейност, промишленото производство и селското стопанство.
Неговото натрупване в почвите и водите може да доведе до замърсяване и негативни последици за екосистемите. Някои изследвания показват, че молибденът в повишени концентрации може да бъде токсичен за водните организми.
Въпреки това, при нормални условия и в малки количества, той играе важна роля в поддържането на здравето на различни видове. Затова е необходимо да се наблюдават нивата на молибден в околната среда и да се предприемат мерки за предотвратяване на потенциалното замърсяване.