Մոլիբդեն

Մոլիբդեն (Կաղապար:Lang-lat), քիմիական տարր, որի նշանն է Mo, պարբերական համակարգի 5-րդ պարբերության 6-րդ խմբի տարր, կարգահամարը՝ 42, ատոմական զանգվածը՝ 95,94։ d տարր է, ատոմի էլեկտրոնային կառուցվածքն է 4s²4p⁶4d⁵5s։ К, L, М թաղանթները լրացված են։ Մոլիբդենը արծաթասպիտակավուն մետաղ է։ Արտադրության մեջ օգտագործվող մետաղներից այն ունի ամենափոքր ջերմային ընդարձակման գործակիցը։

Մոլիբդենը հազվագույուտ մետաղ է, որ նման է կապարի օգտագործվում է զանազան համաձուլվածքներում, զգալի չափով բարձրացնում է դրանց որակը։ Հանդիպում է մոլիբդենիտ միներալի ձևով։

Ոչ բոլոր մետաղներն ունեն այնքան հին պատմություն, ինչպես ոսկին, պղինձն ու երկաթը։ Մի քանիսը, ինչպես օրինակ, մոլիբդենը, բավական վերջերս, 18-րդ դարում են հայտնաբերվել և երկար ժամանակ չեն օգտագործվել։ Մոլիբդեն ստանում են մոլիբդենիտից, որը երկրագնդի ամենափափուկ միներալներից մեկն է։ Այնքան փափուկ է, որ եղունգով անգամ քերծվում է և, ինչպես գրաֆիտը, գրում է թղթի վրա։ Բայց բնության մեջ հաճախ պատահում են տարօրինակություներ։ Մոտ հարյուր տարի առաջ հայտնաբերվել է, որ եթե պողպատին մի քիչ մոլիբդեն խառնեն, պողպատը կդառնա ավելի ամուր և նույնիսկ ամենահզոր հրանոթային արկը չի կարող ծակել այն։ Մոլիբդենի հետ ուրիշ մետաղների համաձուլումը ունի նաև մեկ այլ հրաշալի առանձնահատկություն՝ բարձր ջերմադիմացկություն։ Տիեզերանավը, վերադառնալով Երկիր, անցնում է մթնոլորտի խիտ շերտերով և տաքանում է մինչև մի քանի հազար աստիճան։ Իսկ նման բարձր ջերմությանը տիզերանավը դիմանում է միայն մոլիբդենի դժվարահալ հատկության շնորհիվ։ Դրանում կարելի է համոզվել նաև ամեն օր, երբ միացնում ենք էլեկտրալամպը։ Նրա լուսավոր վոլֆրամե թելը ամրացված է մոլիբդենի կեռիկներից, որոնք ամենաուժեղ լույսի դեպքում էլ համեստորեն մնում են «ստվերի» տակ։

Մարդու օրգանիզմը մի քանի ուրիշ մետաղների հետ պարունակում է նաև ոչ մեծ քանակությամբ մոլիբդեն։ Հատկապես շատ է շիկահեր-ոսկեհեր մարդկանց մոտ։ Մոլիբդենի ավելցուկը առաջացնում է հոդացավ, իսկ պակասությունը վատացնում է նյութափոխանակությունը։ Կենսաքիմիկոսները ապացուցում են, որ մոլիբդենը կյանքի անրաժեշտ պայման է։ Այն կարող է ծնունդ առնել միայն այնտեղ, որտեղ մոլիբդենի բաղադրությունը զգալիորեն մեծ է։

Պատմություն և անվան ծագում

Մոլիբդենը հայտնաբերել է շվեդ Կարլ Շեելեն (1778), և առաջինն ստացել է շվեդ քիմիկոս Պ․ Տյելմը (1782)՝ МоОз-ը ածխածնով վերականգնելով։ Օքսիդն ածխածնով վերականգնելու միջոցով մետաղի վիճակի է բերել այլ շվեդ քիմիկոս Պետեր Հյելմը 1782 թվականին։ Վերջինիս ստացած մոլիբդենին խառնված էր ածխածին և մոլիբդենի կարբիդ։ Մաքուր մոլիբդեն առաջին անգամ 1817 թվականին ստացել է շվեդ քիմիկոս Յոնս Բերցելիուսը՝ ջրածնի օքսիդի վերականգնմամբ։

Դեռ հին հույներին և հռոմեացիներին հայտնի մուիբդենիտ միներալը մինչև 18-րդ դարը արտաքին նմանության պատճառով նույնացվում էր կապարի փայլի ու գրաֆիտի հետ և անվանվում «մոլիբեդեն» (Կաղապար:Lang-gr կապար)։

Անունը ծագել է Կաղապար:Lang-grc բառից, որ նշանակում է կապար։

Բնության մեջ

(P[Mo₁₂O₄₀]³⁻)

Մոլիբդենը հազվագյուտ տարր է, պարունակությունը երկրակեղևում 1,1•10⁻⁴ ըստ զանգվածի։ Երկրակեղևում մոլիբդենի պարունակությունը կազմում է նրա զանգվածի 3·10−4%-ը։ Ազատ վիճակում չի հանդիպում։

Հայտնի է մոլիբդենի մոտ 20 միներալ, որոնցից ամենակարևորներն են մոլիբդենիտը MoS₂ (60 % Mo), պովելիտը СаМоО₄ (48 % Мо), մոլիբդիտը Fe(MoO₄)₃·nH₂O (60 % Mo) և վուլֆենիտը PbMoO₄։

Մոլիբդենը պարունակվում է բուսական և կենդանական օրգանիզմներում, մասնակցում ազոտային փոխանակությանը։ Բույսերում մոլիբդենը խթանում է նուկլեինաթթուների և սպիտակուցների կենսասինթեզը, մեծացնում քլորոֆիլի և վիտամինների պարունակությունը։

Մոլիբդենի անբավարարությունից շատ բույսեր չեն պտղաբերում և ոչնչանում են։ Հայտնի մոտ 20 մոլիբդենային միներալներից շատերը մոլիբդատներ են (պովելիտ СаМоO₄, մոլիբդիտ Fe₂(MoO₄)₃, վուլֆենիտ PbMoO₄ և այլն)։ Սակայն մոլիբդենի հիմնական հումքը մոլիբդենիտն է՝ MoS₂։

Հանքավայրեր

Մոլիբդենի հանքավայրեր կան ԱՄՆ-ում, Մեքսիկայում, Չիլիում, Ռուսաստանում, Կանադայում, Նորվեգիայում, Ավստրալիայում, խոշոր հանքավայրեր՝ ԱՄՆ-ում (նաև ՀՀ-ում՝ Քաջարան, Ագարակ)։

Ստացում

Մոլիբդենը և նրա համաձուլվածքները ստանալու համար մոլիբդենիտային կոնցենտրատները (47-50% MoS₂) ենթարկում են օքսիդացնող բովման, ապա վերականգնում ջրածնով (900-1000 °C)։ Ստացված մոլիբդենի փոշին վերամշակում են հալելով կամ մամլելով, կտորները՝ կռելով, գլանելով կամ ձգելով։ Առաձգական թաղանթներում հիդրոստատիկ մամլման միջոցով ստանում են 100-200 կգ-անոց կտորներ։ Ավելի մեծ պատրաստուկներ (500-2000 կգ) ստանում են էլեկտրական աղեղում։

Մոլիբդենիտից մաքուր մոլիբդեն ստանալու համար նախ հարստացված հանքաքարը ենթարկում են ջերմային մշակման մինչև МоО₃ օքսիդի առաջացումը։

$\mathrm{𝟤}𝖬𝗈{𝖲}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟩}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}𝖬𝗈{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟦}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}$

Դրանից հետո մոլիբդենի օքսիդը վերականգնում են ջրածնի միջոցով։

$𝖬𝗈{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }𝖬𝗈\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

Ֆիզիկական հատկություններ

Մաքուր վիճակում մոլիբդենը գորշ արծաթափայլ մետաղ է, փոշին՝ մոխրագույն, հալման ջերմաստիճանը՝ 2620±10 °С, եռմանը՝ մոտ 4800 °C, խտությունը՝ 10200 կգ/մ³։ Կարծրությունն ըստ Մոհսի սանդղակի 5.5 է։ Բնության մեջ հանդիպող տարրերից միայն տանտալը, օսմիումը, ռենիումը, վոլֆրամը և ածխածինն ունեն հալման ավելի բարձր ջերմաստիճաններ։

Մոլիբդենի թույլ օքսիդացումն սկսում է 300 °C-ից։ Արտադրության մեջ օգտագործվող մետաղներից այն ունի ամենափոքր ջերմային ընդարձակման գործակիցը։

Մեխանիկական հատկությունները կախված են մաքրության աստիճանից և մշակման եղանակից։ Միացություններում ցուցաբերում է +2 +3, + 4, +5 և առավել հաճախ +6 օքսիդացման աստիճաններ։

Իզոտոպներ

Հայտնի է մոլիբդենի 35 իզոտոպ՝ 83-ից մինչև 117 ատոմային զանգվածներով։ Բնության մեջ հանդիպող իզոտոպները յոթն են՝ ⁹²Mb, ⁹⁴Mb,⁹⁵Mb, ⁹⁶Mb, ⁹⁷Mb, ⁹⁸Mb և ¹⁰⁰Mb։ Դրանցից միայն մոլիբդեն-100-ն է անկայուն։ Նրա կիսատրոհման ժամանակը հավասար է 1019 տարի։ Մոլիբդեն-98-ն ամենատարածվածն է և կազմում է բոլոր մոլիբդենների 24.14%-ը։

Միացություններ

Օքսիդներn state	Օրինակ
−2	Կաղապար:Chem
0	Կաղապար:Chem
+1	Կաղապար:Chem
+2	Կաղապար:Chem
+3	Կաղապար:Chem
+4	Կաղապար:Chem
+5	Կաղապար:Chem
+6	Կաղապար:Chem

Քիմիական հատկություններ

Մետաղների լարվածության շարքում գտնվում է ջրածնից քիչ ձախ։ Ջրածնի հետ չի միանում։ Աղաթթվում և նոսր ծծմբական թթվում լուծվում է շատ դանդաղ (80 °C)։ Հեշտ լուծվում է ազոտական և ծծմբական թթուների խառնուրդում, արքայաջրում, ջրածնի գերօքսիդում, տաք ազոտական թթվում, չի լուծվում ալկալիներում։

Ջրային գոլորշիներում 700 °C-ից բարձր տաքացնելիս օքսիդանում է, առաջացնելով MoՕ₂։ Սովորական ջերմաստիճաններում կայուն է օդում, 400 °C-ում օքսիդանում է դանդաղ, 600 °C-ից բարձր՝ արագ, առաջացնելով МоО₃, որի կանաչավուն երանգով սպիտակ բյուրեղները (հալման ջերմաստիճանը՝ 795 °С, եռմանը՝ 1155 °С) վատ են լուծվում ջրում, լավ՝ ալկալիներում, առաջացնելով մոլիբդենական թթուներ և մոլիբդատներ։

Պարզագույն մոլիբդենական թթուներն են մոնոհիդրատը՝ Н₂МоO₄ և երկհիդրատը՝ Н₂МоՕ₄ Н₂Օ։ Մոլիբդենին հատուկ է хМоՕ₃•у(Н₂Օ) (х>у) բազմաթթուներ Н₆Мօ₇О²⁴,Н₄Мօ₈О₂₆, Н₁₂Мօ₂₄О₇₈ են առաջացնելը։

Մոլիբդենական թթուների ալկալիական լուծույթներում միշտ կան MoO⁻² իոններ, իսկ խիտ լուծույթներում (pH=0,9-6) նաև Мо₃Օ⁻⁴₁₁, Н₃МоՕ₆ և այլն են անիոններ։ Մոլիբդատների թթվային լուծույթների վրա վերականգնիչներ (ՏO₂, H₂S, Zn և այլն) ավելացնելիս ստացվում է ամորֆ նստվածք, որը մետաքսը ներկելու համար օգտագործվող մոլիբդենային կապույտն է։

Մոլիբդենի (IV) օքսիդը՝ MoO₂ (մուգ շագանակագույն բյուրեղներ), չի լուծվում ջրում և թթուներում։ Ազոտական թթվում օքսիդանում է։ Հայտնի են Mo_nՕ_3n-1 բաղադրության բազմաթիվ օքսիդներ (Mօ₉O₂₆, Mo₈Օ₂₃ են)։ Այսպիսով մոլիբդենի թթվածին պարունակող միացություններին հատուկ է պոլիմերային մոլեկուլներ առաջացնելը։

Մոլիբդենը ֆտորի հետ միանում է առանց տաքացնելու, քլորի հետ՝ 250 °C-ում և առաջացնում է MoF₆ և МоСl₅ հեշտ ցնդող նյութերը։ Մոլիբդենի բրոմիդները և յոդիդները անկայուն են։ Տաքացնելիս մոլիբդեն միանում է ծծմբի (440 °С), ազոտի (1500 °С), ածխածնի (1100°С), սիլիցիումի (1200°С) հետ։ MoS₂-ի մուգ մոխրագույն բյուրեղները նման են գրա¬ ֆիտին, ունեն շփման փոքր գործակից։ թալվում են քայքայվելով (1700-1800 °C)։ Օդում տաքացնելիս (400-600 °C) օքսիդանում են մինչև MoO₃, ջրածնում (800 °С)՝ վերականգնվում են մինչև մոլիբդենի։ Ջրում և նոսր թթունեում չեն լուծվում։ Լուծվում են արքայաջրում, տաք և խիտ ծծմբական և ազոտական թթուներում։

Մոլիբդենի կարբիդը՝ Мo₇С, և սիլիցիդը՝ MoSi₂, դժվարահալ են և քիմիապես կայուն։ Со-ի հետ մոլիբդեն առաջացնում է հեշտ ցնդող կարբոնիլ՝ Мо(СО)₃, մետաղների հետ՝ համաձուլվածքներ, որոնցից շատերը (W-ի, Ti, V-ի, Li-ի հետ) ջերմակայուն են և տաքացնելիս պահպանում են մեխանիկական կայունությունը։ Մոլիբդենի համաձուլվածքները Ее-ի, Li-ի, Cr-ի, Со-ի հետ կայուն են նաև թթուների նկատմամբ։

Արդյունահանում

Մոլիբդենի արդիւնահանումը 2005 թվականի
Տոկոսներով՝ ամենախոշոր արտադրող ԱՄՆ-ի (94 600 տոննա)՝ համեմատ։
(Հայաստան՝ 7%)

Խոշոր հանքեր կան Չիլիում, Կանադայում, Նորվեգիայում, Ռուսաստանում, Մեքսիկայում, ԱՄՆ-ում, նաև՝ Հայաստանում։ 2011 թ. աշխարհում մոլիբդենի արտադրությունը եղել է 250 հազար տոննա։ Խոշորագույն արտադրողները եղել են՝

• Չինաստանը՝ 94 հազար տն,
• Միացյալ Նահանգները՝ 64 հազար տն,
• Չիլին՝ 38 հազար տն,
• Պերուն՝ 18 հազար տն,
• Մեքսիկան՝ 12 հազար տն։

2009 թվականի օգոստոսի դրությամբ մոլիբդենի մեկ տոննայի շուկայական գինը եղել է մոտավորապես $30 հազար։ 1997 թվականից մինչև 2003 թվականին տոննայի դիմաց $10 հազար գինը պահպանելուց հետո, 2005 թվականի հունիսին այն հասավ իր գագաթնակետին, կազմելով $103 հազար։

2012 թվականի դրությամբ մոլիբդենի արժեքը կազմել է տոննայի դիմաց մոտավորապես $32 500:

Արդյունահանումը Հայաստանում

Աշխարհի մոլիբդենի պաշարների ավելի քան 7%-ը գտնվում է Հայաստանում, հիմնականում՝ Քաջարանում։

Քաջարանի հանքերի պաշարը գնահատվում է ավելի քան 1 միլիարդ տոննա և, ըստ հաշվարկների, Քաջարանի պղնձա-մոլիբդենային կոմբինատին աշխատանք կապահովի մոտավորապես 150 տարի։ Քաջարանում մաքուր մոլիբդենի պաշարը գնահատվում է մոտավորապես 550 հազար տոննա։ Հանքաքարում մոլիբդենի պարունակությունը կազմում է 0,055 %։

Կիրառություն

Արդյունահանվող մոլիբդենի 70-80 %-ը ծախսվում է լեգիրացված պողպատներ ձուլելու համար։ Մոլիբդեն և նրա համաձուլվածքներն օգտագործվում են էլեկտրավակուումային սարքերի արտադրության մեջ՝ անոդներ, ցանցեր, կաթոդներ, շիկացման թելերի հենարաններ և պատվանդաններ պատրաստելու համար։ Մոլիբդենի լարերն ու ժապավեններն օգտագործվում են տաքացուցիչ բարձր ջերմաստիճանային շիկացման վառարաններում։ Մոլիբդենից և նրա համաձուլվածքներից պատրաստում են նաև միջուկային ռեակտորների, հրթիռների և այլ թռչող սարքերի բարձր ջերմաստիճաններում աշխատող մասեր։ MoS₂ օգտագործվում է որպես քսանյութ, մոլիբդենի օքսիդները՝ կատալիզատորներ։ Մոլիբդենի ավելցուկը կենդանիների մոտ առաջացնում է քրոնիկական մոլիբդենային տոքսիկոզ, որն ուղեկցվում է լուծով, նյութափոխանակության խանգարումով և հյուծում է օրգանիզմը։

• Մոլիբդենի փոշին որոշ բույսերի, օրինակ՝ ծաղկակաղամբի համար օգտագործվում է որպես պարարտանյութ։
• Մոլիբդենի անոդները փոխարինում են վոլֆրամին որոշ հատուկ օգտագործման ցածրավոլտ ռենտգենյան ճառագայթների աղբյուրներում։

Բարձր ջերմաստիճաններին առանց նշանակալի ընդարձակվելու կամ փափկելու մոլիբդենի դիմանալու հատկությունը նրան դարձնում է օգտակար՝ ամրանների, օդանավերի մասերի, էլեկտրական կոնտակտային մասերի, շարժիչների և շիկացման թելերի արտադրության ժամանակ։ Ամենաբարձր ամրության պողպատի համաձուլվածքը (օրինակ՝ 41 պողպատները) պարունակում են 0.25%-ից մինչև 8% մոլիբդեն։ Չնայած այդպիսի փոքր բաժիններին, տարեկան որպես չժանգոտող պողպատի, գործիքային պողպատի և բարձր ջերմաստիճաններին դիմացող համաձուլվածքների բաղադրիչ օգտագործվում է ավելի քան 43 000 տոննա մոլիբդեն։

Արժեք

2012 թվականին 1 տոննան մոլիբդենի արժեքը կազմել է մոտ $32 500:

Տես նաև

• Պարբերական աղյուսակ
• Մոլիբդենային հանքանյութեր

Արտաքին հղումներ

• Մոլիբդենը Քիմիական տարրերի հայտնի գրադարանում Կաղապար:Webarchive
• Մոլիբդենը Webelements-ում
• Մոլիբդնեը-99 արտադրությւոնը սկսվել է Դմիտրոգրադում
• Մոլիբդեն-99