Молибден

История происхождения молибдена, его первооткрыватели. Разновидности молибденовых руд, наиболее значительные месторождения в мире. Способы получения (восстановление, металлотермический метод), физические, механические и химические свойства металла.

Рубрика Химия
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 04.11.2010
Размер файла 11,2 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Министерство высшего профессионального образования Российской Федерации

Уфимский государственный авиационный технический университет

Кафедра Химии

Контролируемая самостоятельная работа студента

«Молибден»

Выполнил:

Проверил: Беляева Л.С.

Уфа

Историческая справка

Название элемента №42 происходит от латинского слова molybdaena, которым в средние века обозначали все минералы способные оставлять след на бумаге: и графит, и галенит Pbs, и даже сам свинец. И ещё минерал, 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, что это самостоятельных вещества, но прошло ещё 20 лет, прежде чем это сумели доказать 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. В концентрированной азотной кислоте минерал растворился, но при этом в колбе выпал белый осадок. Высушив его и исследовав, Шееле установил, что особая белая земля обладает свойствами кислотного окисла.

В то время химики ещё не имели чёткого представления о том, 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 подходящей печи. И он попросил проделать этот опыт другого химика, Гьельма, у которого такая печь была. Гьельм согласился.

Лишённый чувств зависти, беззаветно преданный науке, Шееле с волнением ждал результата. И когда опыты завершились получением неизвестного металла, Шееле написал Гьельму: «Радуюсь, что мы теперь обладаем металлом - молибденом».

Это было в 1790 г. Новый металл получил имя - чужое имя, потому что латинское molibdaena происходит от древнегреческого названия свинца - мплнвдпт. В этом есть парадокс - трудно найти металлы более несхожие, чем молибден и свинец.

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

Уже после смерти обоих первооткрывателей их знаменитый соотечественник Берцелиус восстановил молибденовый ангидрид не углем, а водородом, получил чистый молибден, установил его атомный вес и подробно исследовал его свойства.

Распространение в природе и месторождения молибдена

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

Различают несколько видов молибденовых руд:

простые кварцево-молибденовые руды, в которых молибденит залегает в кварцевых жилах.

Кварцево-молибдено-вольфрамитовые руды, содержащие наряду с молибденитом вольфрамит.

Скарновые руды. В рудах этого типа молибденит часто с шеелитом и некоторыми сульфидами (перит, халькоперит) залегают в кварцевых жилах, заполняющих трещины в скарнах (окременённых известняках).

Медно-молибденовые руды, в которых молибденит сочетается с сульфидами меди и железа. Это наиболее важный источник получения молибдена.

Наиболее значительные месторождения молибденовых руд в зарубежных странах сосредоточены в западной части США, Мексике, Чили, юго-восточной части Канады, южной Норвегии и восточных штатах Австралии.

В России эксплуатируется ряд месторождений молибденовых руд, обеспечивающих потребность отечественной промышленности в молибдене (на Северном Кавказе и Закавказье, Красноярском крае и др. районах).

Производство молибдена

Все способы получения вольфрама применимы и для получения молибдена. Трехокись молибдена может быть восстановлена до металла водородом, углеродом и углесодержащими газами, а также металлотермическим методом алюминием и кремнием.

Промышленный способ производства чистого порошкообразного молибдена, превращаемого затем в компактный металл, состоит в восстановлении трехокиси молибдена водородом.

Чистую трехокись молибдена, необходимую для производства металла, получают прокаливанием при 450-500С парамолибдата аммония в муфельных печах с вращающейся трубой.

При восстановлении трёхокиси молибдена водородом отчётливо выявляются две стадии восстановления:

МоО3 + Н2 МоО2 + Н2О;

МоО2 + 2Н2 Мо + 2Н2О.

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

Реакция первой стадии восстановления экзотермическая:

?Н298 = -20,3 ккал; ?G= -21,289 ккал.

Реакция второй стадии восстановления экзотермическая:

?Н298 = +25,2 ккал.

В соответствии с высокими значениями Кр первую стадию восстановления проводят при низких температурах 459-550С. вторую стадию вследствие малых значений Кр при высоких температурах (900-1100С) остроосушённым водородом.

Восстановление трёхокиси молибдена в производственных условиях ведут в две или три стадии. Первую стадию (МоО3 МоО2) осуществляют при подъёме температуры вдоль трубы печи, по которой передвигаются лодочки, от 450-650С, причём образование двуокиси молибдена должно в основном закончиться до достижения 550С, так как промежуточный окисел даёт легкоплавкую эвтектику с МоО3 , плавящуюся при 550-600С. скорость продвижки лодочек примерно 20 мм/мин. Расход водорода на одну трубу диаметром 51 мм 0,5-0,7 мі/час. На второй стадии восстановления (МоО2 Мо) температуру вдоль печи изменяют от 650-950С, причем используется хорошо осушенный водород росы (-40)ч(-50С). После второго восстановления порошки молибдена ещё содержат 0,5-1,5% кислорода в зависимости от скорости продвижения лодочек. Скорость движения лодочек на второй стадии в 2-2,5 раза ниже, чем на первой, а расход водорода в 1,5-2 раза выше. Для снижения содержания кислорода обычно применяют дополнительное третье восстановление при 1000-1100С.

Вместимость лодочек на второй стадии восстановления примерно в 2 раза выше, а на третьей - в 5 раз выше, чем на первой, что объясняется различием в насыпной массе МоО3 (0,4-0,5г/смі), МоО2 (1-1,5 г/смі) и Мо (~2,5г/смі).

Первую и вторую стадию восстановления ведут в печах с 9-11 трубами из хромоникелевой стали.

При 1000-1100С стойкость труб из хромоникелевой стали и нихромовых электронагревателей при соприкосновении с воздухом заметно снижается. Поэтому третье восстановление проводят в трубчатых печах с герметичным кожухом, заполненных водородом для защиты труб и нагревателей от окисления.

После третьего восстановления порошки молибдена содержат примерно 0,25-0,3% кислорода.

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

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

Свойства молибдена

По физическим, механическим и химическим 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. Более высокие точки плавления имеют только вольфрам, рений и тантал. Среди других физических свойств молибдена необходимо отметить высокую температуру кипения и электропроводность (меньше чем у меди, но больше, чем у железа и никеля) и сравнительно малый коэффициент линейного расширения (примерно 30% от коэффициента расширения меди). Твёрдость и предел прочности ниже, чем у вольфрама. Он легче поддаётся обработке давлением. Механические свойства сильно зависят от чистоты металла и предшествующей механической и термической его обработки. Важное свойство молибдена - малое сечение захвата тепловых нейтронов, что делает возможным его применение в качестве конструкционного материала в ядерных реакторах.

На воздухе при обычной температуре Мо стоек. Легкое окисление наблюдается при 400С. выше 600С металл быстро окисляется с образованием МоО3 . пары воды выше 700С интенсивно окисляют Мо до двуокиси молибдена МоО2.

С водородом молибден химически не взаимодействует вплоть до плавления. Однако при нагревании металла в водороде происходит некоторое поглощение газа с образованием твёрдого раствора.

При обычной температуре молибден стоек в соляной и серных кислотах, но несколько растворяется при 80-100С. Азотная кислота и царская водка медленно растворяют молибден на холоде и быстро при нагревании.

Металл растворяется в перекиси водорода с образованием пероксо кислот Н2МоО6 и Н2МоО11.

В плавиковой кислоте молибден устойчив, но в смеси ее с азотной кислотой быстро растворяется. Хорошим растворителем молибдена служит смесь пяти объёмов азотной кислоты, трёх объёмов серной кислоты, и двух объёмов воды. Эта смесь используется для растворения молибденовых кернов после навивки вольфрамовых спиралей.

В холодных растворах щелочей молибден стоек, но несколько разъедается горячими растворами. Металл интенсивно окисляется расплавленными щелочами, особенно в присутствии окислителей, образуя соли молибденовой кислоты.


Подобные документы

  • Молибден как один из основных микроэлементов в питании человека и животных. Роль молибдена в организме. Последствия недостатка и избытка молибдена. Области применения молибдена, его физические и химические свойства. Природные соединения молибдена.

    реферат [39,2 K], добавлен 09.01.2012

  • Свойства молибдена и его соединений. История открытия элемента. Электронная структура атома, его расположение в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева. Химические и физические свойства молибдена, его оксидов и гидроксидов.

    курсовая работа [2,3 M], добавлен 24.06.2008

  • Открытие химического элемента молибдена, местоположение в периодической системе. Нахождение минерала в природе, его физические и химические свойства. Применение молибдена для легирования сталей и как компонента жаропрочных и коррозионностойких сплавов.

    реферат [17,2 K], добавлен 27.12.2013

  • История открытия: свинцово-серый с металлическим блеском минерал молибденит. Физико-химические свойства, переработка молибденового сырья. Применение молибдена и его соединений: биологическая роль и токсикология. Кластеры, содержащие атомы молибдена.

    реферат [160,8 K], добавлен 27.06.2009

  • История открытия бериллия как химического элемента второй группы. Происхождения названия металла бериллий, его основные физические и химические свойства. Месторождения и производство металла, его применение в ядерной энергетике, рентгенотехнике, лазерах.

    презентация [501,4 K], добавлен 28.05.2019

  • Молибден, кобальт и никель: свойства, области применения. Регенерация катализаторов, утилизация после использования. Способы выделения ценных компонентов из растворов. Выщелачивание молибдена и кобальта. Десорбция молибдена раствором гидроксида натрия.

    дипломная работа [653,7 K], добавлен 27.11.2013

  • Современный метод получения, основные достоинства и недостатки алюминия. Микроструктура, физические и химические свойства металла. Применение алюминия как особо прочного и легкого материала в промышленности, ракетной технике, стекловарении, пиротехнике.

    презентация [1,1 M], добавлен 20.10.2014

  • Молибден — элемент побочной подгруппы шестой группы пятого периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Биологическая роль молибдена, его достоинства и недостатки. Нахождение молибдена в природе, содержание его в земной коре.

    презентация [465,2 K], добавлен 11.03.2014

  • История открытия элемента и его нахождение в природе. Способы получения металлов из руд, содержащих их окислы. Восстановление двуокиси титана углем, водородом, кремнием, натрием и магнием. Физические и химические свойства. Применение титана в технике.

    реферат [69,5 K], добавлен 24.01.2011

  • Структура углеродных наноструктур. История открытия, геометрическое строение и способы получения фуллеренов. Их физические, химические, сорбционные, оптические, механические и трибологические свойства. Перспективы практического использования фуллеренов.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 13.11.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.