Kemia on elämämme perusta. Kaikki taloustavarat koostuvat jaksollisen järjestelmän elementtien yhdisteistä. Joka minuutti ihmiskehossa tapahtuu monimutkaisia muutoksia, joissa kemikaalit ovat mukana. Tässä artikkelissa puhutaan sellaisesta metallista kuin molybdeenistä: missä sitä käytetään, sen ominaisuudet ja rooli ihmiskehossa.
Syvälle historiaan
Molybdeenia sisältävät mineraalit tunnettiin muinaisessa Kreikassa. Näiden luonnollisten yhdisteiden rakenne oli samanlainen kuin grafiitilla. Siksi niitä käytettiin usein sen kanssa liidien luomiseen. Molybdeniitti MoS₂ oli paperille kirjoitettuna harmaanvihreä sävy. Sen ominaisen loistonsa vuoksi sille annettiin nimi molybdaena - "kuin lyijy".
Karl Wilhelm Scheele teki tutkimusta, jonka ansiosta hän syntetisoi MoO₃-trioksidia, mutta sopivan uunin puutteen vuoksi hän ei pystynyt eristämään metallia sen puhtaassa muodossa. Jöns Jakob Berzelius onnistui saamaan molybdeenin vuonna 1817 mennessäoksidin pelkistys ei hiilellä, vaan vedyllä. Syntetisoitu kemiallinen alkuaine tutkittiin huolellisesti ja kuvattiin tiedemiehen teoksissa.
Fysikaaliset ominaisuudet
Mikä on molybdeeni? Se on vaaleanharmaa metalli, joka puhtaassa muodossaan kestää hapettumista (normaaliolosuhteissa). Lämpötilan noustessa 400-600 asteeseen tämä kyky heikkenee ja muodostuu MoO3-trioksidia.
Molybdeeni on sitkeää ja muokattavaa, helposti meistettävää. Metallin tiheys 10,2 g/cm3, sulamispiste 2620 ⁰С, kiehumispiste - 4800 ⁰С. Näistä indikaattoreista voidaan nähdä, että se on melko tulenkestävä. Hiilen, typen tai rikin epäpuhtauksien esiintyminen vaikuttaa fysikaalisiin ominaisuuksiin, erityisesti aine muuttuu hauraaksi ja hauraaksi. Molybdeeni on paramagneettista. Lämpötilan noustessa sen lujuus kasvaa merkittävästi.
Luonnolliset molybdeeniyhdisteet, jolloin saadaan
Sinun tulee tietää, että molybdeeni ei esiinny puhtaassa muodossaan, vaan sitä esiintyy luonnossa vain yhdisteissä muiden alkuaineiden kanssa. Likimääräinen metallipitoisuus maankuoressa on 3∙10-4%. Kivennäisaineita on noin 15, joista yleisimmät ovat:
- disulfidi MoS2 – molybdeniitti;
- CaMoO4 – powellite;
- PbMoO4 – wulfeniitti.
Näiden yhdisteiden pääesiintymät liittyvät läheisesti saostumisprosesseihin hydrotermisissä aukoissa.
Molybdeenisulfidia louhitaan teollisiin tarkoituksiin. Sen käyttö puhtaan metallin saamiseksi on erittäin suuritärkeä. Tämä tapahtuu malmin rikastamisen avulla vaahdottamalla. Näin saadaan rikastetta, joka sen jälkeen poltetaan.
2MoS2+7O2=2MoO3+4SO 2
Eristetty oksidi puhdistetaan ja pelkistetään kuivalla vetyvirralla 700 asteen lämpötilassa. Reaktiotuote on molybdeenijauhe. Jatkossa sitä voidaan käyttää puhtaassa muodossaan tai materiaalina valssattujen ja meistettyjen tuotteiden luomiseen.
Seostettujen terästen tuotanto
Rautametallurgiassa käytetään molybdeenijauhetta. Missä sitä sovelletaan? Terästen ja valuraudan seostukseen. Tämän elementin lisääminen metalliseosten koostumukseen parantaa merkittävästi niiden laatua. Elastisuus, kulutuskestävyys, iskunkestävyys lisääntyvät. Rakenneteräksiin lisätään noin 0,5 % molybdeeniä, minkä seurauksena niiden rakenne muuttuu hienorakeisemmiksi ja tasaisemmaksi ja lopputuotteiden hauraus vähenee.
Muiden aineiden lisääminen mahdollistaa eri teollisuudenaloilla laaj alti käytettyjen erikoiskoostumusten valmistamisen. Seokset, jotka sisältävät kobolttia ja nikkeliä (50-60 %) sekä kromia (noin 20-28 %), seostetaan lisäämällä molybdeeniä. Missä tätä materiaalia käytetään? Vastaus on sen erityisominaisuuksissa - korkea lämmönkestävyys. Sitä käytetään lentokoneiden ja ohjusten pintaosien valmistuksessa.
Molybdeeniseosten käyttö
Kun niobiumia, titaania ja muita raskaita metalleja lisätään molybdeeniin, lämmönkestävyys paraneemetalliseokset. Tällaista koostumusta voidaan käyttää osien luomiseen kaasuturbiineihin ja palokammioihin rakettitieteen alalla.
Seoksissa, joissa on korkea molybdeenipitoisuus (17-28 %), korroosionkestävyys paranee. He eivät pelkää edes vuorovaikutusta minkään hapon (paitsi fluorivetyhapon) kanssa.
Molybdeenin tulenkestävät ominaisuudet ja sen käyttö erikoisputkien valmistuksessa ovat erittäin tärkeitä ydinenergiassa. Tällaiset tuotteet kestävät altistumista sulalle litiumille. Se toimii jäähdytysaineena uraanireaktoreissa. Lisäksi itse molybdeeni Mo-99-isotoopin muodossa on löytänyt käyttöä indikaattorina ydinteollisuudessa.
Molybdeenin sulamattomuudesta johtuen molybdeenistä valmistetaan muotteja osien valumiseen kuparista, alumiinista ja sinkistä. Metallin suuri lujuus mahdollistaa prosessit korkeassa paineessa.
Valssaus ja leimaaminen, sovellus
Juuri sulattamalla saaduista aihioista syntyy valssattuja tuotteita - tangoja ja lankaa. Ne koostuvat puhtaasta metallista, jota kutsutaan molybdeeniksi. Missä tätä tuotetta käytetään? Sitä käytetään useimmiten lämpöparien valmistuksessa, joita käytetään yli 2000 ⁰C lämpötilojen mittaamiseen. Molybdeenilangasta valmistetaan myös koukut ja ytimet hehkulampun volframilangan kelaamiseen. Röntgenputkien ja generaattorilamppujen katodijohtojen ja fokusointielektrodien on oltava luotettavia ja täytettävä korkean metallin tulenkestävyyden vaatimukset. Valssattu molybdeeni on erinomainen näihin tarkoituksiin.
Tangot ja levytkäytetään elektrodien sijasta korkean lämpötilan sulatusuuneissa. Niiden on oltava erityisessä ympäristössä, joka koostuu argonista, vedystä tai tyhjiöstä. Koska molybdeeni ei pääse kemiallisiin reaktioihin lasin kanssa, sitä käytetään sulatusuunin osien valmistukseen.
Sovellus muilla toimialoilla
Molybdeenille on löytynyt käyttöä öljyteollisuudessa. Siellä sitä käytetään katalyyttinä, joka pystyy puhdistamaan tuotteet rikkiepäpuhtauksista. Voiteluaineet valmistetaan alumiinidisulfidin pohj alta. Ne stabiloivat eri laitteiden toimintaa ja suojaavat pintoja mekaaniselta rasitukselta korkeissa lämpötiloissa. Sillä on sellaiset voitelu- ja korroosionestoominaisuudet.
Maalien ja lakkojen valmistuksessa, jossa käytetään molybdeeniä ja sen oksideja, saadaan keltaoranssin sävyisiä pysyviä pigmenttejä. Keinokuitujen synteesi ei myöskään toimi ilman tätä ainetta. Maaperän typpipitoisuuden lisäämiseksi käytetään mikrolannoitteita, joihin kuuluu molybdeeni.
Molybdeenin rooli elimistössä
Molybdeenilla on merkittävä rooli ihmiskehossa. Se osallistuu hemoglobiinin, typen ja puriinin aineenvaihduntaan. Raudan ja C-vitamiinin imeytymisestä vastaava, on voimakas antioksidantti. Hivenaineella on ihoa suojaava, nuorentava vaikutus.
Ruita molybdeenipitoisia ruokia ovat palkokasvit ja viljat sekä lehtivihannekset. Tarvittava määrä mikroravinteita päivittäintulee kehoon, jos syöt oikein. Sen puute voidaan korvata mineraalikomplekseilla.
