Хімія елементів молібден

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Міністерство освіти і науки Російської Федерації
НОВОСИБІРСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Кафедра Топпе
Розрахунково-графічна робота з неорганічної хімії
Тема: "Хімія елементів"
Молібден
Варіант 3
Факультет: ЕМ
Група: ЕМ-712 Викладач:
Студент: Бусигіна Н.С. Шевніціна Л.В.
Новосибірськ 2008

Зміст
1. Історія відкриття
2. Молібден в природі
3. Фізико-хімічні властивості молібдену
4. Переробка молібденового сировини
5. Найважливіші сполуки молібдену
6. Застосування молібдену та його сполук
7. Біологічна роль молібдену
8. Токсикологія молібдену
9. Кластери, що містять атоми молібдену
Список літератури

1. Історія відкриття

Молібденіт (дисульфід молібдену, MoS 2) був відомий древнім грекам і римлянам з незапам'ятних часів. Цей свинцево-сірий з металевим блиском мінерал (інша назва - молібденовий блиск) схожий з галенітом (свинцевим блиском, PbS) і графітом. М'якість мінералу дозволяла використовувати його (разом з графітом) як грифель для олівців, тому тривалий час молібденіт плутали з галенітом і графітом, хоча, на відміну від останнього, він залишав на папері зеленувато-сірий колір. Подібність давньогрецьких назв свинцю - mуlubdV, і галеніту - molubdaina було причиною того, що в середньовічній Європі три мінералу (PbS, MoS 2 і графіт) мали одну назву - Molybdaena. Історія відкриття елементу № 42 пов'язана зі Швецією. У 1758 шведський мінералог і хімік Аксель Фредерік Кронштедт (1722-1765) висловив припущення, що графіт, галеніт і молібденовий блиск три самостійні речовини. Двадцять років по тому, в 1778, хімічним складом молібденіту зацікавився шведський хімік Карл Вільгельм Шеєле. Прокип'ятивши його з концентрованою азотною кислотою, він одержав білий осад "особливої ​​білої землі", яку назвав молібденової кислотою. Хоча за часів Шеєле і не знали, що "землі" є оксиди металів, унікальна хімічна інтуїція підказувала йому, що метал можна отримати прокаливанием молібденової кислоти з вугіллям. Експериментальні труднощі (у нього не було підходящої печі) не дозволили Шеєле самостійно вирішити це завдання і лише в 1782 шведському хіміку Петеру Якобу Гьельму (Peter Jacob Hjelm), якому Шеєле надіслав зразок молібденової кислоти, вдалося відновити її вугіллям і отримати корольок металу (сильно забрудненого карбідами). Після вдало проведеного досвіду Шеєле писав Гьельму: "Тішуся, що ми тепер маємо металом - молібденом!"
Щодо чистий метал вдалося отримати багато років по тому Йенсу-Якобу Берцелиусу в 1817. Цілком чистий молібден, здатний до куванні, отримали лише на початку 20 ст.
Довгий час з моменту відкриття молібдену К. Шеєле цей метал залишався лабораторної рідкістю до того, як наприкінці 19 ст. був запропонований промисловий спосіб добування молібденіту. У 1891 французька фірма Schneider & Co вперше почала використовувати молібден як легуючої добавки, що надає стали одночасно високу твердість і в'язкість. Це рідкісне поєднання цінних властивостей в одному металі було відразу оцінений по достоїнству, так як, маючи щільністю в два рази меншою, ніж щільність вольфраму, молібден був майже рівноцінної його заміною. Різкий стрибок в обсязі споживання молібдену стався під час Першої світової війни, так як темпи виробництва металевого вольфраму, що використався як легуючої добавки у виробництві броньованої сталі, явно відставали від темпів його зростаючого споживання. До цього часу вже були відомі чудові властивості молібдену як легуючої добавки, але основні проблеми були пов'язані з браком розвіданих родовищ молібденіту. Інтенсивні пошуки увінчалися успіхом лише в 1918, коли в "долині хмар", в Колорадо було відкрито найбільше у світі родовище Клаймакс. Цікаво, що 75-міліметрова броня (сталь, легована марганцем) з'явилися на полях битв у 1914-1918 танків англо-французьких військ легко пробивалася 75-міліметровими снарядами німецької артилерії. Варто було тільки додати молібден (у кількості всього 1,5-2%) до сталі, як ці снаряди ставали безсилі навіть проти 25-міліметрових броньових листів.

2. Молібден в природі

Типи родовищ. Молібден відноситься до рідкісних елементів, його кларк в земній корі дорiвнює 1,1 · 10 -4% за масою. Крім того, оцінено загальний вміст його у Всесвіті (5.10 -7% по масі або 10 -8% від загальної кількості атомів), на Сонці (9.10 -7% (мас) або 10 -8% (ат)) , вуглецевих метеоритах (1,2 · 10 -4 (мас) або 2,5 · 10 -5% (ат)), морській воді (10 -6% (мас) або 6,4 · 10 -8% (ат) ), річковій воді (8.10 -8% (мас) або 8.10 -10% (ат)). У природі цей метал зустрічається тільки у вигляді сполук, відомо близько двох десятків його мінералів, серед яких найбільш важливі молібденіт (MoS 2), накаже (CaMoO 4), молібден-шеєліт (Ca (Mo, W) O 4), молібден (xFe 2 O 3 · yMoO 3 · zH 2 O) і Вульфеніт (PbMoO 4). Промислове значення має тільки молібденіт. Молібденові руди прийнято ділити по мінеральному складу і формі рудних тіл на жильні (кварцові, кварц-серіцітовие і кварц-молібденіт-вольфрамітовие), прожилково-вкраплені (кварц-молібденіт-серіцітовие, мідно-молібденові, мідні порфірові з молібденом), скарнові (молібденові , вольфрамо-молібденові та мідно-молібденові). Серицит - природний алюмосилікат. Апатиту - це породи, які утворилися на контакті вапняків і кислих магматичних порід типу гранітів, багатих кварцом. Мідно-порфірові родовища представлені породами, в яких кварцові жили з молібденіту утворюють прожилки у зміненій породі. Раніше найбільше промислове значення мали кварцові жильні родовища, зараз жильні родовища, в основному, вироблені і цінні прожилково-вкраплені і скарнові родовища. Понад 60% запасів молібдену і близько 70% його видобутку припадає на мідно-молібден-порфірові родовища. З них молібден добувається попутно з міддю.


Cамое найбільше у світі родовище молібдену - Клаймакс (англ. Сlimax - найвища точка, так як це найвище місце в США) було відкрито в 1924 в штаті Колорадо і законсервовано з 1995 у зв'язку з небезпекою перевиробництва молібденової продукції. Найбільший копальня не буде розроблятися до тих пір, поки запаси родовища Empire в тому ж комплексі, в 100 км на схід від Клаймакса, не будуть виснажені. Видобуток молібденсодержащіх руд в США ведеться в Колорадо (рудник Henderson), Нью-Мексико (родовище Questa), Айдахо (родовище Thompson Creek). Попутне вилучення молібдену з міддю йде в Арізоні (родовища Bagdad і Sierrita) і Юті (Bingham Canyon). Точної інформації про потенційних ресурсах молібдену в Китаї до цих пір немає, відомо лише, що основна видобуток ведеться в семи провінціях: Ляонін (гірничорудний центр Хулудао), Шаньсі (найбільший молібден-порфірові рудник Ціндуічен), Хебей, Хенань (родовище Луанчуань), Цзянсі (мідно-порфіровою родовище Десін), Гірін, Шандун. Основна частина родовищ в Канаді розташована на території Британської Колумбії (рудники Ендако і Кітсолт). Ресурси молібдену в Центральній і Південній Америці представлені, в основному, мідно-молібден-порфірових родовищами, найбільшими з яких (Chuquicamata, El Teniente, Los-Pelambres, Andina) володіє чилійська державна корпорація Codelco (Corp. Nacional del Cobre de Chile). Крім того, Мексика (родовище La Caridad) і Перу (копальня Tokepala) розташовують вагомими запасами молібдену. У Росії розвідано десять родовищ молібдену, сім з яких промислово освоюються. Мідно-молібден-порфірові родовища є в Сибіру: найбільше в країні Сорське родовище в Хакасії, унікальне за своїми мінералого-фізичних і технологічних властивостях Жірекенское і Бугдаінское родовища у Східному Забайкаллі, Орекитканское - в Бурятії. Розвідані також родовища Агаскирское (Хакасія) і Лабаш в Біломорсько районі Карелії. З 1940 розробляється скарново Тирниаузское вольфрамо-молибденовое родовище на Північному Кавказі, в Кабардино-Балкарії. У Читинській області є і жильний-молибденовое родовище - Шахтамінское, тимчасово законсервоване внаслідок виснаження основних ресурсів. Руда з найбільших Сорський і Жірекенского родовищ переробляється Сорским і Жірекенскім гірничо-збагачувальними комбінатами, обидва вони є власністю ВАТ "Група Сибірський алюміній".

3. Фізико-хімічні властивості молібдену

Молібден - (Molybdenum), Mo - хімічний елемент 6 (VI Б) групи періодичної системи, атомний номер 42, атомна маса 95,94. Відомий 31 ізотоп молібдену з 83Мо по 113Мо. З них стабільні: 92 Мо, 94 Мо - 98 Мо. Шість цих ізотопів і 100 МО (ТЅ = 1,00 · 10 19 років) зустрічаються в природі: 92 Мо (14,84%), 94 Мо (9,25%), 95 Мо (15,92%), 96 Мо (16,68%), 97 Мо (9,55%), 98 Мо (24,13%), 100 МО (9,63%). Самі нестабільні ізотопи елемента № 42 мають періоди напіврозпаду менше 150 нс. Найбільш стійка ступінь окислення +6.
Зовнішній вигляд металевого молібдену залежить від способу його отримання. Компактний (у вигляді зливків, дроту, листів, пластин) молібден - надто світлий, але бляклий метал, а молібден, отриманий у вигляді дзеркала розкладанням, наприклад, кабоніла - блискучий, але сірий.
Молібденовий порошок має темно-сірий колір. Щільність молібдену 10280 кг/м3. Температура плавлення 2623 ° С, кипіння 4639 ° С. Відома тільки одна (при звичайному тиску) кристалічна модифікація металу з кубічною об'емноцентрірованной гратами.
В абсолютно чистому стані компактний молібден пластичний, ковок, тягучий, досить легко піддається штампуванню та прокатки. При високих температурах (але не в окисної атмосфері) міцність молібдену перевершує міцність більшості інших металів.
При забрудненні вуглецем, азотом або сіркою молібден, подібно хрому, стає крихким, твердим і ламким, що істотно ускладнює його обробку. Водень дуже мало розчинний у молібдені, тому не може помітно впливати на його властивості.
Молібден - хороший провідник електрики, він у цьому плані поступається сріблу всього в 3 рази. Електропровідність молібдену більше, ніж у платини, нікелю, ртуті, заліза і багатьох інших металів. У звичайних умовах молібден стійкий навіть у вологому повітрі.
Його реакційна здатність залежить від ступеня измельченности, і дрібний порошок все-таки повільно окислюється у вологому повітрі, даючи так звану молибденовую синь.
Енергійне взаємодія молібдену з водяною парою починається при 700 ° С, а з киснем - при 500 ° С:
Mo + 2H 2 O = MoO 2 + 2H 2 ↑,
2Mo + 3O 2 = 2MoO 3.
Молібден згоряє в атмосфері фтору вже при 50-60 ° С, реакції з іншими галогенами протікають при більш високих температурах:
Mo + 3F 2 = MoF 6
2Mo + 5Cl 2 = 2MoCl 5.
Розбавлені і концентровані мінеральні кислоти при нагріванні розчиняють молібден, але концентрована HNO 3 пасивує його. При підвищених температурах з молібденом взаємодіють сірка, селен, миш'як, азот, вуглець і багато інших неметали. Основним промисловим способом отримання металевого молібдену є реакція MoO 3 з воднем:
MoO 3 + 3H 2 = Mo + 3H 2 O.
Процес проходить в дві або три стадії. Спочатку молібденовий ангідрид відновлюється до MoO 2, а потім до вільного металу. Перша стадія відновлення проводиться при 550 ° С. Якщо друга стадія протікає нижче 900 ° С, то виходить метал містить значну кількість кисню і тому необхідна третя стадія відновлення, при 1000-1100 ° С і вище. Добутий таким способом метал цілком придатний для обробки методами порошкової металургії. Довгий час не вдавалося отримати молібден в компактному стані, і тільки в 1907 була запропонована методика отримання молібденового дроту. Порошок металу змішувався з органічним клею (цукровим сиропом) і продавлюється через отвори матриці для отримання сформованих ниток. Через ці нитки в атмосфері водню пропускався постійний електричний струм з маленькою різницею потенціалів, при цьому відбувався сильний розігрів, органічна речовина вигоряло, а частки металу спікається - виходила дріт. Для отримання компактного металу зараз використовуються прийоми порошкової металургії, що дозволяють отримувати зливки при температурах значно нижчих, ніж температура плавлення металу. Порошкоподібний молібден пресується на гідравлічних пресах у сталевих матрицях, нагрівається в атмосфері водню при 1100-1300 ° С і спікається при 2200 ° С в атмосфері водню в товстостінних молібденових човниках. Крім того поширений метод плавлення молібдену у вакуумі, в електричній дузі, що виникає між стрижнем з спресованого порошку молібдену і охолоджуваних мідним електродом при силі струму 7000А і невеликої різниці потенціалів. Іноді застосовується плавлення сфокусованого пучку електронів або аргоновою плазмі.

4. Переробка молібденового сировини

Перед хімічною переробкою молібденсодержащую руду потрібно збагатити. Основним методом збагачення руд є флотація молібденітових - спосіб поділу дрібних частинок різних речовин, заснований на різній їх змочуваності і накопиченні на поверхні розділу фаз. Спочатку молібденітовая руда попередньо подрібнюється в дробарках, потім у кульових млинах, а потім надходить на колективну сульфідну флотацію. За допомогою цього процесу вдається отримати концентрат, що містить до 10% молібдену. Отриманий молібденовий концентрат надходить далі на селективну флотацію із застосуванням спеціальних реагентів, в процесі якої (при заданому значенні рН) відбувається селективне відділення MoS 2 від інших сульфідів (халькопіриту і пр). Повторюючи цей процес 5-6 разів (з проміжним подрібненням), отримують, в залежності від технології і первісного мінералогічного складу, якісний молібденовий концентрат із вмістом Mo 48-58,6%, Сu 0,01-2,2%. Слід відзначити високий рівень вилучення молібденіту в процесі флотації, складову 90-95% і вище. Першою і найважливішою стадією в процесі хімічної переробки молібденітового концентрату є випал, що дозволяє позбавитися від небажаних домішок: сірки, води і залишків флотореагентів. У результаті випалення відбувається цільова реакція окислення дисульфіду молібдену до триоксиду
2MoS 2 + 7O 2 = 2MoO 3 + 4SO 2
і безліч інших побічних процесів, які помітно впливають на подальше вилучення молібдену:
6CuFeS 2 + 19O 2 = 2Fe 3 O 4 + 6CuO + 12SO 2
MoO 3 + CaCO 3 = CaMoO 4 + CO 2
MoO 3 + CuO = CuMoO 4
MoO 3 + PbO = PbMoO 4.
Температурний режим і ефективність випалу залежать від багатьох факторів, насамперед від ступеня подрібнення концентрату.
Недогарок, що містить молібденовий ангідрид, переводять або в парамолібдат амонію або чистий MoO 3, або в молібдат кальцію. З двох перших можна в подальшому отримати будь-які з'єднання молібдену, у тому числі високочисті. Найбільше поширення при добуванні молібдену з недогарків високоякісних концентратів отримав аміачний метод, так як в 8-10% водному аміаку розчиняється молібденовий ангідрид, і не розчиняється більшість домішок, супутніх йому в огарки. У залежності від складу концентрату і умов випалу вдається витягти 80-95% молібдену. Чи не витягнутий MoO 3 переробляється за додатковою схемою. З аміачного розчину молібдату амонію молібден можна витягувати у вигляді парамолібдата амонію (NH 4) 6 Mo 7 O 24 · 4H 2 O, молібденової кислоти H 2 MoO 4 або молібдату кальцію CaMoO 4. Крім аміачного вилучення молібденового ангідриду іноді практикується його сублімація з недогарків (якщо в них мало вміст нелетких молибдатов) в інтервалі температур 900-1000 ° С, яка дозволяє отримувати MoO 3 чистотою 99,95%.

5. Найважливіші сполуки молібдену

У своїх з'єднаннях молібден проявляє ступені окислення від +2 до +6, серед них найбільш стійкі речовини, в яких молібден шестівалентен. Однак у природі найбільш поширений чотиривалентний молібден - у вигляді дисульфіду. Крім простих сполук цього елемента відомо безліч його гетерополисоединений. Подібно хрому, молібдену з'єднання бувають пофарбовані в різні кольори: білий, жовтий, помаранчевий, чорний, коричневий, червоний, синій, фіолетовий і інші кольори і відтінки. Оксид молібдену (IV) MoO 2, сірий аморфний порошок або фіолетово-коричневі кристали, стійкі на повітрі. Виходить при відновленні молібденового ангідриду воднем при 550 ° С:
MoO 3 + H 2 = MoO 2 + H 2 O.
Діоксид молібдену відновлюється воднем до металу при 1000 ° С, а при сильному нагріванні диспропорционирует:
3MoO 2 = 2MoO 3 + Mo.
Сульфід молібдену (IV) MoS 2, чорні дуже м'які (твердість лише 1-1,5 за шкалою Мооса) і жирні на дотик кристали з металевим блиском, схожі на графіт. Кристали мають форму пластинок і при невеликому терті (наприклад, про папір) розшаровуються на найтонші пелюстки, залишаючи сіро-зелений слід. Може бути отриманий при нагріванні стехіометричних кількостей простих речовин, розкладанням тіомолібдата амонію в інертній атмосфері чи нагріванням MoO 3 в атмосфері сірководню:
Mo + 2S = MoS 2
MoO 3 + 3H 2 S = MoS 2 + S + 3H 2 O
(NH 4) 2MoS 4 = MoS 2 + H 2 S + S + 2NH 3
MoS 2 не розчиняється у воді і розведених мінеральних кислотах навіть при нагріванні, але окислюється концентрованої азотної кислотою до молібденового ангідриду. Дисульфід молібдену (IV) - напівпровідник, тому може застосовуватися у виготовленні високочастотних детекторів, випрямлячів або транзисторів. Завдяки дивній м'якості кристалів MoS 2 та їх здатності легко розшаровуватися на найтонші пелюсточку чиста речовина застосовується як компонент твердих і рідких мастильних матеріалів, у тому числі призначених для експлуатації при високих температурах (до 400 ° С). Молібденіт застосовується у виробництві виробів з кераміки, так як при додаванні до глини здатний офарблювати її в синій або червоний колір (залежно від доданого кількості) при випаленні.
Молібдену (V) хлорид MoCl 5, сильно гігроскопічні чорні або темно-бурі голчасті кристали c температурою плавлення 194,4 ° С. Його отримують дією хлору на порошок молібдену
2Mo + 5Cl 2 = 2MoCl 5
при нагріванні або реакцією газоподібного тетрахлорметану з молібденовим ангідридом при 250 ° С: Розчинення MoCl 5 у воді протікає бурхливо і супроводжується скипання, а у вологому повітрі він теж досить швидко гідролізується:
MoCl 5 + H 2 O = MoOCl 3 + 2HCl.
Молібдену (VI) оксид MoO 3, біле із зеленуватим відтінком м'яке кристалічна речовина з шаруватою структурою. При температурах вище 800 ° С помітно переганяється. Може бути отриманий при нагріванні молібдену або його сульфіду на повітрі при 600 ° С, прокаливанием парамолібдата амонію або молібденової кислоти на повітрі:
2Mo + 3O 2 = 2MoO 3
H2MoO 4 = MoO 3 + H 2 O
2MoS 2 + 7O 2 = 2MoO 3 + 4SO 2
(NH 4) 6 [Mo 7 O 24] = 7MoO 3 + 6NH 3 ↑ + 3H 2 O.
При нагріванні з різними відновниками (С, Ca, Al, H2, Mg та ін) відновлюється до металу. Молібденовий ангідрид помітно розчинний у воді (1,5 г / л при 100 ° С). При розчиненні у водних лугах, подібно хрому, в залежності від стехіометрії утворює молібдати або ізополімолібдати, наприклад:
MoO 3 + 2NaOH = Na 2 MoO 4 + H 2 O
2MoO 3 + 2NaOH = Na 2 [Mo 2 O 7] + H 2 O
3MoO 3 + 2NaOH = Na 2 [Mo 3 O 10] + H 2 O
6MoO 3 + 6NaOH = Na 6 [Mo 6 O 21] + 3H 2 O.
Триоксид молібдену використовується для отримання вільного металу і його сплавів, багатьох інших сполук молібдену, у виробництві глазурі і емалей і як каталізатор промислового отримання петролейного ефіру.
Молібденові кислоти. Відомо кілька молібденових кислот, наприклад: молібденова кислота H 2 MoO 4 - безбарвний дрібнокристалічний порошок, молібденова кислота H 2 Mo 2 O 7 - Біла кристалічна речовина, ізополікіслота Н 2 [Мо 4 Про 13] - сильна кислота, існуюча у водних розчинах.
Парамолібдат амонію (NH 4) 6 [Mo 7 O 24] · 4H 2 O - безбарвні призматичні кристали, розчинні у воді. Випадають при упарюванні розчину (NH 4) 2 MoO 4, що утворюється при розчиненні молібденового ангідриду в надлишку водного аміаку. В аналітичній хімії азотнокислий розчин парамолібдата амонію використовується для якісного та кількісного визначення фосфорної кислоти та фосфатів. Найбільш широке застосування одержав як компонент мікродобрив: молібдату амонію (близько 50% Mo), простого молібденового суперфосфату (0,1% Мо і 19,5% Р 2 О 5) і подвійного молібденового суперфосфату (0,2% Мо і 43% Р 2 О 5). Парамолібдат амонію є також напівпродуктів при отриманні вільного металу

6. Застосування молібдену та його сполук

Кілька століть вченим у Європі не вдавалося розгадати таємницю гостроти і міцності давніх самурайських мечів і виготовити холодна зброя з подібними властивостями і тільки в 19в. в мечах 14 ст. була виявлена ​​домішка молібдену, що обумовлює їхню високу міцність. Довгий час з моменту відкриття молібдену К. Шеєле цей метал залишався лабораторної рідкістю до того, як наприкінці 19 ст. був запропонований промисловий спосіб добування молібденіту. У 1891 французька фірма Schneider & Co вперше почала використовувати молібден як легуючої добавки, що надає стали одночасно високу твердість і в'язкість. Це рідкісне поєднання цінних властивостей в одному металі було відразу оцінений по достоїнству, так як, маючи щільністю в два рази меншою, ніж щільність вольфраму, молібден був майже рівноцінної його заміною. Різкий стрибок в обсязі споживання молібдену стався під час Першої світової війни, так як темпи виробництва металевого вольфраму, що використався як легуючої добавки у виробництві броньованої сталі, явно відставали від темпів його зростаючого споживання. До цього часу вже були відомі чудові властивості молібдену як легуючої добавки, але основні проблеми були пов'язані з браком розвіданих родовищ молібденіту. Інтенсивні пошуки увінчалися успіхом лише в 1918, коли в "долині хмар", в Колорадо було відкрито найбільше у світі родовище Клаймакс. Цікаво, що 75-міліметрова броня (сталь, легована марганцем) з'явилися на полях битв у 1914-1918 танків англо-французьких військ легко пробивалася 75-міліметровими снарядами німецької артилерії. Варто було тільки додати молібден (у кількості всього 1,5-2%) до сталі, як ці снаряди ставали безсилі навіть проти 25-міліметрових броньових листів. Хром-молібденові та нікель-молібденові стали використовувалися (використовуються і зараз) при виплавці металу для стовбурів артилерійських гармат, гвинтівок, стовбурних коробок і бронебійних снарядів завдяки своїй високій пружності і здібності до точної токарній обробці. Кінець війни і подальше зниження попиту дали поштовх новим дослідженням застосування молібдену. У 1925 німецька фірма BASF (Баденська аніліново-содова фабрика) запатентувала молібденсодержащій каталізатор, стійкий до дії сірки в процесах гідрогенізації вугілля і підвищує їх ефективність. З'явилася велика кількість низьколегованих молібденсодержащіх автомобільних сталей, а в 1926 з конвеєра зійшов Wills Saint Claire - перша в світі марка автомобіля, сконструйованого із сталі з добавкою молібдену. На початку 1930-х почалося активне використання молібдену в конструкційних матеріалах, у виробництві швидкорізальних сталей, більшість яких завжди містить добавку цього елемента. Зараз 80% отримуваного в світі молібдену використовується у чорній металургії: у виробництві низьколегованих нержавіючих сталей, що містять менше 4% Mo, швидкорізальних та інших інструментальних сталей, частка молібдену в яких сягає 9,5%. Молібден покращує легуючі властивості хрому в нержавіючих сталях, що особливо важливо при їх використанні в корозійних середовищах, наприклад, морській воді або в якості конструкційних матеріалів в процесах нафтохімії. Металорізальні молібденосодержащіе інструменти можуть загартовуватися в процесі роботи. У розплави сталей елемент додається у вигляді молібдату кальцію, молібденового ангідриду або феромолібдену. Ферромолібден зазвичай отримують при відновленні недогарків від випалу MoS 2 у присутності заліза. Більша частина іншого споживання елемента № 42 доводиться на молібденсодержащіе каталізатори, які широко застосовують у процесах переробки нафти (крекінгу, гідроочищення, риформінгу), перетворення метанолу в формальдегід, парофазного окислення пропілену в акролеїн, амонолізу толуолу, епоксідірованія різних алкенів та інших. Чистий молібден знаходить обмежене застосування при виготовленні нагрівальних елементів, а також у електровакуумної техніці і електроламповому виробництві. Перше місце в світі по споживанню молібденової продукції займає Західна Європа (35%), за нею слідують США (25%) і Японія (17%). На частку цих регіонів припадає понад 90% світового використання молібдену.

7. Біологічна роль молібдену

Молібден - один з основних мікроелементів у харчуванні людини і тварин. Він міститься в багатьох живих тканинах і необхідний для підтримки активності деяких ферментів, що беруть участь в катаболізмі пуринів і сірковмісних амінокислот. Активної біологічної формою елемента є молібденовий кофермент (molybdenum cofactor, Moco) - низькомолекулярний комплекс небілкової природи, який діє у складі ферментів і необхідний для здійснення специфічних каталітичних перетворень. Moco є коферментом чотирьох важливих ферментів: ксантиндегідрогеназа, ксантиноксидази, сульфітоксідази і алдегідоксидази. Ксантиндегідрогеназа каталізує перетворення гипоксантина в ксантин, а потім в сечову кислоту. Цей фермент, поряд з ксантиноксидази, бере участь у метаболізмі пурину (освіта NADH з NAD +). Сульфітоксідаза, перебуваючи в мітохондріях, бере участь у метаболізмі сірковмісних амінокислот - цистеїну і метіоніну - і каталізує окислення сульфіту в сульфат. Альдегідоксидаза приймає участь у реакціях катаболізму піримідинів та біотрансформації ксенобіотиків - чужорідних для організму людини і тварин речовин, породжених в тій чи іншій мірі господарською діяльністю людини і не входять природним чином в біотичний кругообіг. Саме зі здатністю алдегідоксидази каталізувати окислення в організмі канцерогенних ксенобіотиків пов'язують передбачувану антираковую активність молібдену. Лін Ксіао (Lin Xian) - містечко в провінції Хона (Honan) на півночі Китаю було відомо як область з найбільш високим відсотком захворюваності на рак стравоходу серед місцевого населення. Проведені дослідження грунту показали низький вміст у ній молібдену, наявність якого необхідно для нормального функціонування азотфіксуючих бактерій. Справа в тому, що відновлення внесених у грунт нітратів здійснюється ними за допомогою молібден-залежного ферменту нітратредуктази. Недолік молібдену зменшує активність ферменту, якої вистачає лише на те, щоб відновити нітрат не до аміаку, а до нітрозамінів, які мають, як відомо, високою канцерогенною активністю. Внесення в грунт молібденових добрив значно зменшило відсоток захворюваності населення. Незважаючи на те, що молібден є малопоширені елементом, випадки його дефіциту в організмі людини рідкісні. Недолік молібдену викликає важкі захворювання. Найбільш багаті елементом № 42 харчові продукти: бобові та злакові рослини, листові овочі, молоко, квасоля, печінка і нирки.

8. Токсикологія молібдену

Молібден, що потрапляє в організм з рослинною їжею, більш токсичний, ніж його неорганічні сполуки, і викликає у тварин зміни аналогічно селену. Молібденоз спостерігається у людей і тварин у певних географічних районах при надлишку Мо в грунті. Доведена роль Мо як біоелемента в тканинному диханні, встановлено його вплив на пуриновий обмін, синтез аскорбінової кислоти, вуглеводний обмін, на функцію статевих залоз і вегетоендокрінние реакції й інші процеси. Існує певний антагонізм між Mo і Cu; Zn посилює токсичність Мо; відомо взаємозв'язок Мо та інших мікроелементів, а також Mo з P і S. MoO 3 та молібдати отруйні, металевий Mo і MoS 2 менш токсичні.
У людини молібденоз нагадує подагру; підвищується утворення сечової кислоти, спостерігається артрози, поліартральгіі.
У робітників мідно-молібденового комбінату в крові підвищений вміст сечової кислоти, знижені активність каталази і кількість глобулінів, збільшено загальний вміст глутатіону. У робітників молібденового цеху гіпотонія, лабіяльность кров'яного дихання, функціональне порушення нервової системи, порушення обмінних процесів.
При виготовленні виробів з молібдену в повітряному середовищі виявлена ​​високодисперсна, що містить молібден, пил в концентрації 9,6-72,3 мг / м 3. При цьому у робітників скарги на частий кашель, сухість у носі, першіння в горлі; виявлені атрофічні риніти, фарингіти, гастрити, серцево-судинна гістонів. При збільшенні вмісту молібдену в крові людини, вміст вітаміну С зменшується.
99 Мо циркулює в крові у вигляді компелекса з білками; в печінці та нирках він утворює міцний білковий комплекс. При депонуванні в кістках 64% від локалізованого кількості молібдену слабо сорбовані мінеральною частиною поверхневих кісткових пластинок, інша частина пов'язана з альбумоідамі і мукоїдів кістки. Виділення відбувається головним чином з сечею. Швидкість виділення визначається міцністю фіксації Мо в тканинах.
Допустима концентрація Мо 2-4 мг / м 3.

9. Кластери, що містять атоми молібдену

Одне з важливих напрямків в сучасній неорганічної хімії - вивчення кластерів. Це клас хімічних сполук, у складі яких є різне число атомів перехідних металів; взаємодія між атомами металів може змінюватися від дуже слабкого до сильного. Дослідження в даній області суттєво розширили наші уявлення про природу хімічного зв'язку. Тепер ми знаємо, як на диво багата й гарна ця хімія, кластери демонструють унікальну реакційну здатність, велике також і практичне значення таких сполук.
Цілком зрозуміло прагнення хіміків отримати кластери, які містять все більше і більше число атомів металу і мають нанорозміру. Ще недавно хіміки тільки мріяли про кластери, що містять декілька десятків атомів металу. Тепер кластери, що налічують більше 100 атомів металу, відкриті.
http://www.sbras.ru/HBC/images/1999/n08/ns-28.gif
Чудові успіхи з отримання великих кластерів досягнуті в хімії поліоксометаллатов. З малих фрагментів, що складаються з атомів металу і кисню, можна формувати дуже великі (нанорозмірні) молекулярні кластери з унікальною структурою. Важливі повідомлення прийшли зовсім недавно з лабораторії професора А. Мюллера (університет Білефельд, Німеччина). Отримано найбільший неорганічний кластер, будова якого визначено методом рентгеноструктурного аналізу. Він містить 248 (!) Атомів молібдену, пов'язаних через мостіковие атоми кисню. У підкислених водних розчинах молібдату при відновленні швидко утворюється розчин синього кольору, у якому поліоксомолібдат, що має в своєму складі 176 атомів молібдену. Структура кластеру схожа на автомобільну покришку і показана в лівій частині. Якщо такий великий кластер довго зберігається в реакційному розчині, то у відповідних експериментальних умовах відбувається подальше його зростання. При цьому отвір в кластері Mo 176 закривається симетрично з двох сторін кришками, в кожній з яких - 36 атомів молібдену. У цілому структура гігантського кластеру, що має нанорозміру, нагадує літаючу тарілку. Усередині молекулярного кластера є велика еліпсовою порожнину з розмірами приблизно 8,5 х20 ангстрем.
http://www.sbras.ru/HBC/images/1999/n08/ns-27.gif
При відновленні молібдату в інших експериментальних умовах (у ацетатному буфері) утворюється розчин іншого кольору - червоно-коричневий. З нього з високим виходом отримана і структурно охарактеризована амонійна сіль, яка має у своєму складі кластерний аніонний комплекс унікальної будови.
[Mo 132 O 372 (CH 3 COO) 30 (H 2 O) 72] 42 -
Це гігантська нанорозмірних сфера (діаметр близько 25 ангстрем), побудована з більш ніж 500 атомів молібдену і кисню, має ікосаедричних сімметрію.12 вершин ікосаедра зайняті атомами молібдену фрагментів {MoO 7}, які у свою чергу пов'язані з 5 октаедром {MoO 6} через загальні ребра.30 біядерних фрагментів Mo 2 пов'язують ці кластерні фрагменти, і з таких простих структурних фрагментів утворюється сфера. Вона має такі великі розміри, що всередині її можуть вільно розміститися кілька таких відносно великих молекул як фулерен З 60.

Список літератури

1. Ахметов Н.С. Загальна та неорганічна хімія. - 3-е видання, перероб. і доп. - М.: Вищ. шк., 1998р.
2. Під ред. засл. деят. науки проф. Н.В. Лазарева і докт. біол. наук проф. І.Д. Гадаскіной. Шкідливі речовини в промисловості. - 7-е вид., Перераб. і доп. в трьох томах. Том 3-й. неорганічні та елементорганічних з'єднання. - Л.: хі, 1977р.
3. Зелікман О.М. Молібден. Збірник, пров. з англ. - М., 1970р.
4. http://www.sbras.ru/HBC/article. phtml? nid = 128 & id = 14
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Хімія | Реферат
65.7кб. | скачати


Схожі роботи:
Хімія елементів IБ групи
Хімія і Стоматологія Хімія у моїй майбутній професії
Молібден
Молібден і хром в організмі людини
Розробка програмного модуля який знаходить суму кутових елементів матриці і суму елементів
Хімія білка
Хімія гідразину
Прикладна хімія
Хімія запахів
© Усі права захищені
написати до нас