Ķīmija ir mūsu dzīves pamats. Visi sadzīves priekšmeti sastāv no periodiskās tabulas elementu savienojumiem. Katru minūti cilvēka ķermenī notiek sarežģītas pārvērtības, kurās tiek iesaistītas ķīmiskas vielas. Šajā rakstā tiks runāts par tādu metālu kā molibdēns: kur tas tiek izmantots, tā īpašības un loma cilvēka organismā.
Dziļi vēsturē
Minerāli, kas satur molibdēnu, bija zināmi Senajā Grieķijā. Šo dabisko savienojumu struktūra bija līdzīga grafītam. Tāpēc tie bieži tika izmantoti kopā ar to, lai izveidotu potenciālos pirkumus. Molibdenīta MoS₂ bija pelēkzaļa nokrāsa, kad tas bija rakstīts uz papīra. Tā raksturīgā spožuma dēļ tam tika dots nosaukums molibdēna - "kā svins".
Karls Vilhelms Šēels veica pētījumu, pateicoties kuram viņš sintezēja MoO₃ trioksīdu, taču atbilstošas krāsns trūkuma dēļ nevarēja izolēt metālu tīrā veidā. Jöns Jakob Berzelius izdevās iegūt molibdēnu 1817. gadā līdzoksīda reducēšana nevis ar oglekli, bet ar ūdeņradi. Sintezētais ķīmiskais elements tika rūpīgi izpētīts un aprakstīts zinātnieka darbos.
Fizikālās īpašības
Kas ir molibdēns? Tas ir gaiši pelēks metāls, kas tīrā veidā ir izturīgs pret oksidēšanu (normālos apstākļos). Temperatūrai paaugstinoties līdz 400-600 grādiem, šī spēja samazinās, un veidojas MoO₃ trioksīds.
Molibdēns ir elastīgs un kaļams, viegli apzīmogojams. Metāla blīvums 10,2 g/cm3, kušanas temperatūra 2620 ⁰С, viršanas temperatūra - 4800 ⁰С. No šiem rādītājiem var redzēt, ka tas ir diezgan ugunsizturīgs. Oglekļa, slāpekļa vai sēra piesārņotāju klātbūtne ietekmē fizikālās īpašības, jo īpaši viela kļūst trausla un trausla. Molibdēns ir paramagnētisks. Paaugstinoties temperatūrai, tā stiprums ievērojami palielinās.
Dabiski molibdēna savienojumi, iegūstot
Jums jāzina, ka molibdēns nav sastopams tīrā veidā, dabā tas ir tikai savienojumos ar citiem elementiem. Aptuvenais metāla saturs zemes garozā ir 3∙10-4%. Ir aptuveni 15 minerāli, no kuriem visizplatītākie ir:
- disulfīds MoS2 – molibdenīts;
- CaMoO4 – powellite;
- PbMoO4 – wulfenite.
Šo savienojumu galvenās nogulsnes ir cieši saistītas ar nokrišņu veidošanās procesiem hidrotermālajās atverēs.
Molibdēna disulfīds tiek iegūts rūpnieciskiem nolūkiem. Tās izmantošana tīra metāla iegūšanai ir ļoti lielasvarīgs. Tas notiek ar rūdas bagātināšanas palīdzību ar flotāciju. Tādā veidā tiek iegūts koncentrāts, ko pēc tam apdedzina.
2MoS2+7O2=2MoO3+4SO 2
Izolētais oksīds tiek attīrīts un reducēts ar sausu ūdeņraža strāvu 700 grādu temperatūrā. Reakcijas produkts ir molibdēna pulveris. Nākotnē to varēs izmantot tīrā veidā vai kā materiālu velmētu un štancētu izstrādājumu veidošanai.
Leģēto tēraudu ražošana
Melnajā metalurģijā izmanto molibdēna pulveri. Kur tas tiek piemērots? Tērauda un čuguna leģēšanai. Šī elementa pievienošana sakausējumu sastāvam būtiski uzlabo to kvalitāti. Palielinās elastība, nodilumizturība, triecienizturība. Konstrukciju tēraudiem pievieno apmēram 0,5% molibdēna, tāpēc to struktūra kļūst smalkgraudaina un vienmērīgāka, un galaproduktu trauslums samazinās.
Citu vielu pievienošana ļauj iegūt īpašas kompozīcijas, ko plaši izmanto dažādās nozarēs. Sakausējumi, kas ietver kob altu un niķeli (50-60%), kā arī hromu (apmēram 20-28%), tiek leģēti, pievienojot molibdēnu. Kur šis materiāls tiek izmantots? Atbilde slēpjas tās īpašajās īpašībās – augstā karstumizturībā. To izmanto lidmašīnu un raķešu apvalku detaļu ražošanā.
Molibdēna sakausējumu pielietošana
Kad molibdēnam tiek pievienots niobijs, titāns un citi lieljaudas metāli, palielinās karstumizturībasakausējumi. Šādu kompozīciju var izmantot, lai radītu detaļas gāzturbīnām un sadegšanas kamerām raķešu zinātnē.
Sakausējumos ar augstu molibdēna saturu (17-28%) palielinās izturība pret koroziju. Viņi nebaidās pat no mijiedarbības ar jebkuru skābi (izņemot fluorūdeņražskābi).
Atomenerģētikā liela nozīme ir molibdēna ugunsizturīgajām īpašībām un tā izmantošanai īpašu cauruļu izveidē. Šādi izstrādājumi spēj izturēt izkausēta litija iedarbību. Urāna reaktoros tas darbojas kā dzesēšanas šķidrums. Turklāt pats molibdēns izotopa Mo-99 veidā ir izmantots kā indikators kodolrūpniecībā.
Molibdēna nekausējamības dēļ molibdēnu izmanto, lai izveidotu veidnes detaļu liešanai no vara, alumīnija un cinka. Metāla augstā izturība ļauj veikt procesus zem augsta spiediena.
Ritināšana un štancēšana, aplikācija
No sagatavēm, kas iegūtas kausējot pulveri, tiek veidoti velmējumi - stieņi un stieple. Tie ir izgatavoti no tīra metāla, ko sauc par molibdēnu. Kur šis produkts tiek izmantots? Visbiežāk to izmanto termopāru ražošanā, ar kuriem mēra temperatūru virs 2000 ⁰C. Āķi un serdeņi volframa kvēldiega uztīšanai kvēlspuldzē ir izgatavoti arī no molibdēna stieples. Katoda vadiem un fokusēšanas elektrodiem rentgenstaru lampās un ģeneratora lampās jābūt uzticamiem un jāatbilst augstas metāla ugunsizturības prasībām. Šiem nolūkiem velmētais molibdēns ir lieliski piemērots.
Stieņi un plāksnestiek izmantoti elektrodu vietā augstas temperatūras kausēšanas krāsnīs. Tiem jāatrodas īpašā vidē, kas sastāv no argona, ūdeņraža vai vakuuma. Sakarā ar to, ka molibdēns neietilpst ķīmiskās reakcijās ar stiklu, to izmanto kausēšanas krāsns detaļu izgatavošanai.
Pielietojums citās nozarēs
Molibdēns ir atradis pielietojumu naftas rūpniecībā. Tur to izmanto kā katalizatoru, kas spēj attīrīt produktus no sēra piemaisījumiem. Smērvielas ir izgatavotas uz alumīnija disulfīda bāzes. Tie stabilizē dažādu ierīču darbību un aizsargā virsmas no mehāniskās slodzes augstā temperatūrā. Tam ir tādas smērvielas un pretkorozijas īpašības.
Krāsu un laku ražošanā, kur izmanto molibdēnu un tā oksīdus, tiek iegūti noturīgi dzelteni oranžu toņu pigmenti. Arī mākslīgo šķiedru sintēze bez šīs vielas nedarbojas. Lai palielinātu slāpekļa saturu augsnē, tiek izmantoti mikromēsli, kas ietver molibdēnu.
Molibdēna loma organismā
Molibdēnam ir nozīmīga loma cilvēka organismā. Tas ir iesaistīts hemoglobīna, slāpekļa un purīna metabolisma sintēzē. Atbild par dzelzs un C vitamīna uzsūkšanos, ir spēcīgs antioksidants. Mikroelementam piemīt onkoprotektīvs, atjaunojošs efekts.
Ar molibdēnu bagāti pārtikas produkti ir pākšaugi un graudaugi, lapu dārzeņi. Nepieciešamais mikroelementu daudzums dienāiekļūst organismā, ja ēdat pareizi. Tā trūkumu var papildināt, izmantojot minerālu kompleksus.
