Реферат: Молибден

Историческаясправка.

Название элемента №42 происходит от латинского слова molybdaena, которым в средние века обозначали все минералы способные оставлятьслед на бумаге: и графит, и галенит Pbs, и даже сам свинец. И ещёминерал, который сейчас называют молибденитом, или молибденовым блеском.Впоследствии оказалось, что этот минерал тогда ещё неизвестного элемента №42.Но до середины 18-го века молибденит и графит не различали, лишь в 1758 г.известный шведский химик и минералог Аксель Фредерик Кронстедт предположил, чтоэто самостоятельных вещества, но прошло ещё 20 лет, прежде чем это сумелидоказать на опыте.

 Минерал, которым писали,попал в лабораторию другого большого химика, Карла Вильгельма Шееле. Первое,что он сделал, это исследовал, как на этот минерал действуют крепкие кислоты. Вконцентрированной азотной кислоте минерал растворился, но при этом в колбевыпал белый осадок. Высушив его и исследовав, Шееле установил, что особая белаяземля обладает свойствами кислотного окисла.

В то время химики ещё не имели чёткого представления отом, что ангидрид(«кислота-вода») – это соединение элемента с кислородом.Однако собственный опыт подсказывал учёному: чтобы выделить элемент из «земли»,нужно прокалить её с чистым углем. Но для этого у Шееле не было подходящейпечи. И он попросил проделать этот опыт другого химика, Гьельма, у котороготакая печь была. Гьельм согласился.

Лишённый чувств зависти, беззаветно преданный науке,Шееле с волнением ждал результата. И когда опыты завершились получениемнеизвестного металла, Шееле написал Гьельму: «Радуюсь, что мы теперь обладаемметаллом – молибденом».

Это было в 1790 г. Новый металл получил имя – чужоеимя, потому что латинское molibdaena происходит от древнегреческого названия свинца –μολνβδος. В этом есть парадокс – труднонайти металлы более несхожие чем молибден и свинец.

Но металл полученный Шееле и Гьельмом, не был чистым:при прокаливании с углем трёхокиси молибдена МоО3 невозможно получить чистый Мо,т.к. он реагирует с углем, образуя карбид.

Уже после смерти обоих первооткрывателей их знаменитыйсоотечественник Берцелиус восстановил молибденовый ангидрид не углем, аводородом, получил чистый молибден, установил его атомный вес и подробноисследовал его свойства.

Распространение в природе иместорождения молибдена.

Молибден принадлежит к малораспространённым элементам.Среднее содержание его в земной коре составляет 3*10-4%(по массе).  Концентрациямолибдена в рудах незначительна. Эксплуатируются руды, содержащие десятые идаже сотые доли процента молибдена.

Различают несколько видов молибденовых руд:

1.  простые кварцево-молибденовыеруды,  в которых молибденит залегает в кварцевых жилах.

2.  Кварцево-молибдено-вольфрамитовыеруды, содержащие наряду с молибденитом вольфрамит.

3.  Скарновые руды. В рудах этого типамолибденит часто с шеелитом и некоторыми сульфидами(перит, халькоперит)залегают в кварцевых жилах, заполняющих трещины в скарнах(окременённыхизвестняках).

4.  Медно-молибденовые руды, в которыхмолибденит сочетается с сульфидами меди и железа. Это наиболее важный источникполучения молибдена.

  Наиболеезначительные месторождения молибденовых руд в зарубежных странах сосредоточеныв западной части США, Мексике, Чили, юго-восточной части Канады, южной Норвегиии восточных штатах Австралии.

В России эксплуатируется ряд  месторождениймолибденовых руд, обеспечивающих потребность отечественной промышленности вмолибдене( на Северном Кавказе и Закавказье, Красноярском крае и др. районах).

Производство молибдена.

Все способы получениявольфрама применимы и для получения молибдена. Трёхокись молибдена может бытьвосстановлена до металла водородом, углеродом и углесодержащими газами, а такжеметаллотермическим методом алюминием и кремнием.

Промышленный способ производства чистогопорошкообразного молибдена, превращаемого затем в компактный металл, состоит ввосстановлении трехокиси молибдена водородом.

Чистую трехокись молибдена, необходимую дляпроизводства металла, получают прокаливанием при 450 – 500˚С парамолибдатааммония в муфельных печах с вращающейся трубой.

При восстановлении трёхокиси молибдена водородомотчётливо выявляются две стадии восстановления:

/>/>МоО3 + Н2       МоО2 + Н2О;

/>/>МоО2 + 2Н2              Мо+ 2Н2О;

Промежуточные окислы( Мо4О 11 и др.), вероятно, образуются врезультате вторичного взаимодействия между МоО3 и МоО2 .

Реакция первой стадии восстановления экзотермическая:

∆Н˚298= -20,3ккал; ∆G˚=-21,289ккал.

Реакция второй стадии восстановления экзотермическая:

∆Н˚298=+25,2ккал.

В соответствии с высокими значениями Кр первую стадиювосстановления проводят при низких температурах 459 — 550˚С. вторую стадиювследствие малых значений Кр при высоких температурах(900 — 1100˚С)остроосушённым водородом.

/>/>Восстановление трёхокиси молибдена в производственныхусловиях ведут в две или три стадии. Первую стадию( МоО3          МоО2) осуществляютпри подъёме температуры вдоль трубы печи, по которой передвигаются лодочки, от450 — 650˚С, причём образование двуокиси молибдена должно в основномзакончиться до достижения 550˚С, так как промежуточный окисел даётлегкоплавкую эвтектику с МоО3, плавящуюся при 550 — 600˚С. скорость продвижкилодочек примерно 20 мм/мин. Расход водорода на одну трубу диаметром 51 мм 0,5 –0,7м³/час. На второй стадии восстановления(МоО2          Мо)температуру вдоль печи изменяют от 650 — 950˚С, причем используется хорошоосушенный водород росы(-40)÷(-50˚С). после второго восстановленияпорошки молибдена ещё содержат 0,5 – 1,5% кислорода в зависимости от скоростипродвижения лодочек. Скорость движения лодочек на второй стадии в 2 – 2,5 разаниже, чем на первой, а расход водорода в 1,5 – 2 раза выше. Для снижениясодержания кислорода обычно применяют дополнительное третье восстановление при1000 — 1100˚С. 

Вместимость лодочек на второй стадии восстановленияпримерно в 2 раза выше, а на третьей – в 5 раз выше, чем на первой, чтообъясняется различием в насыпной массе МоО3(0,4  — 0,5г/см³), МоО2 (1 – 1,5г/см³) и Мо(~2,5г/см³).

Первую и вторую стадию восстановления ведут в печах с9 – 11 трубами из хромоникелевой стали.

При 1000 — 1100˚С стойкость труб изхромоникелевой стали и нихромовых электронагревателей при соприкосновении своздухом заметно снижается. Поэтому третье восстановление проводят в трубчатыхпечах с герметичным кожухом, заполненных водородом для защиты  труб и нагревателейот окисления.

После третьего восстановления порошки молибденасодержат примерно 0,25 – 0,3% кислорода.

Средний размер частиц порошков молибдена 0,5-2мкм. Онимельче, чем частицы порошка вольфрама, что объясняется низкой температуройпервой стадии восстановления, при которой окислы заметно не испаряются.

В последнее время для первой стадии восстановленияначали применять барабанные печи непрерывного действия.

Свойства молибдена

По физическим, механическим ихимическим свойствам молибден (Мо) близок вольфраму (W), хотя несколько отличается от него.

Физические свойства Мо приведены ниже.

Атомный номер 42 атомная масса 95,95 плотность, г/см3 10,2 тип и период решётки ОЦК температура плавления, С 2620 температура кипения, С 4800 температура перехода в сверхпроводящее состояние,       К 0,9-0,98 теплота плавления, кал/г 50 теплота сублимации, кал/г 1620 удельная теплоёмкость(при 20-100град), кал/(г*С ) 0,065 теплопроводность(при 20град С), кал/(см*с*С) 0,35 коэффициент расширения(25-700град С) 5,8-6,2*10 работа выхода электронов, эВ 4,37 сечение захвата тепловых нейтронов, барн 2,6 модуль упругости для проволоки, кгс/мм2 28500-30000

Молибден относится к тугоплавким металлам. Полеевысокие точки плавления имеют только вольфрам, рений и тантал. Среди другихфизических свойств молибдена необходимо отметить высокую температуру кипения иэлектропроводность (меньше чем у меди, нобольше, чем у железа и никеля) исравнительно малый коэффициент линейного расширениия( примерно 30% от коэфф расширениямеди). Твёрдость и предел прочности ниже, чем у вольфрама. Он легче потдаётсяобработке давлением. Механические свойства сильно зависят от чистоты металла ипредшествующей механической и термической его обработки. Важное свойствомолибдена – малое сечение захвата тепловых нейтронов, что делает возможным егоприменение в качестве кострукционного материала в ядерных реакторах.

На воздухе при обычной температуре Мо стоек. Легкоеокисление наблюдается при 400˚С. выше 600˚С металл быстро окисляетсяс образованием МоО3.  пары воды выше 700˚С интенсивно окисляют Мо додвуокиси молибдена МоО2.

С водородом молибден химически не взаимодействуетвплоть до плавления. Однако при нагревании металла во водороде происходитнекоторое поглощение газа с образованием твёрдого растврора.

При обычной температуре молибден стоек в соляной исерных кислотах, но несколько растворяется при 80 — 100˚. Азотная кислотаи царская водка медленно растворяют молибден на холоде и быстро при нагревании.

Металл растворяется в перекиси водорода с образованиемпероксо кислот Н2МоО6  и Н2МоО11.

В плавиковой кислоте молибден устойчив, но в смеси еес азотной кислотой быстро растворяется. Хорошим растворителем молибдена служитсмесь пяти объёмов азотной кислоты, трёх объёмов серной кислоты, и двух объёмовводы. Эта смесь используется для растворения молибденовых кернов после навивкивольфрамовых спиралей.

В холодных растворах щелочей молибден стоек, нонесколько разъедается горячими растворами. Металл интенсивно окисляетсярасплавленными щелочами, особенно в присутствии окислителей, образуя солимолибденовой кислоты.

Министерство Высшего Профессионального ОбразованияРоссийской Федерации

УГАТУКафедра ХимииКонтролируемая самостоятельная работастудента

Выполнил:  Мистер Икс

ЛП-1**

Проверил: Беляева Л.С.  

Уфа – 200*