Molybden

Vydáno: 19. 12. 2014; Poslední aktualizace: 21. 07. 2023; Autor: Zdeněk Moravec

Molybden, Mo, je přechodný kov, který je důležitou složkou vysoce legovaných ocelí a průmyslových katalyzátorů. Má vysokou teplotu tání a varu, na vzduchu je za laboratorní teploty stabilní, ale při vyšších teplotách se oxiduje, jak kyslíkem, tak halogeny. Jednou z jeho důležitých aplikací je ferromolybden, který se vyrábí aluminotermicky a využívá se v korozivzdorných ocelích. Obsahuje 65-75 % molybdenu a 23-33 % železa.

Atomové číslo42Počet stabilních izotopů6
Atomová hmotnost95,96Elektronová konfigurace[Kr] 4d5 5s1
Teplota tání [°C]2623Teplota varu [°C]4639
Elektronegativita2,16Hustota [g.cm-3]10,28

Čistý molybden se vyrábí ve formě prášku a zpracovává se lisováním nebo slinováním za vysokých teplot v redukční atmosféře (H2). Připravený oxid molybdenový se nejprve převede na molybdenan, který se vyčistí, převede na dimolybdenan, a ten se termicky rozloží na oxid, který se následně redukuje vodíkem na kov.
2 MoS2 + 7 O2 → 2 MoO3 + 4 SO2
MoO3 + 2 NH3 + H2O → (NH4)2(MoO4) + H2O
(NH4)2Mo2O7 → 2 MoO3 + 2 NH3 + H2O
MoO3 + 3 H2 → Mo + 3 H2O

Izotopy

V současnosti (2019) známe 33 izotopů molybdenu s atomovou hmotností od 83 do 115. V přírodním molybdenu je obsaženo 9,67 % radioaktivního izotopu 100Mo, s poločasem rozpadu 1,15×1019 let.[4] Prakticky se využívá izotop 99Mo, který se využívá v radioizotopových reaktorech pro získávání 99mTc pro nukleární medicínu.

Výskyt

Molybden se v přírodě vyskytuje ve formě minerálů, které tvoří s jinými prvky. Jeho obsah v zemské kůře je asi 1,5-8 mg.kg-1, v mořské vodě je koncentrace nižší, cca 0,01 mg.dm-3.

Molybdenit, zdroj: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Molybdenit_1.jpg

Nejdůležitějším minerálem je šesterečný černošedý molybdenit (MoS2), z kterého se pražením vyrábí oxid molybdenový (MoO3). Mletý molybdenit se využívá jako tuhé mazivo, podobně jako grafit.[5] Nacházíme jej v Arménii, Utahu, Coloradu, v česku se nachází např. v Skalsku u Jílového, Ruprechticích a Černé Hoře.

Molybdenit se nejprve praží na vzduchu, za vzniku oxidu, který je extrahován roztokem amoniaku za vzniku molybdenanu amonného.

2 MoS2 + 7 O2 → 2 MoO3 + 4 SO2
MoO3 + 2 NH3 + H2O → (NH4)2MoO4

Molybdenan je pak vyčištěn a převeden na dimolybdenan. Ten je pak termicky rozložen na zpět na oxid, který je přesublimován a redukován vodíkem na kovový molybden.

(NH4)2Mo2O7 → 2 MoO3 + 2 NH3 + H2O
MoO3 + 3 H2 → Mo + 3 H2O

Dalšími rudami jsou wulfenit, PbMoO4 a powellit, Ca(Mo,W)MoO4.

Využití

Asi 86 % molybdenu se využívá v metalurgii, nejčastěji jako přísada do ocelí, zbytek pak v chemickém průmyslu. MoS2 se využívá jako přísada do maziv pro vyšší teploty.

Chemie

Molybden za laboratorní teploty nereaguje ani se vzduchem, ani s vodou. Tvoří sloučeniny v oxidačních stavech II, III, IV, V a VI. Molybden vytváří oxid molybdeničitý a molybdenový a řadu nestechiometrických, výrazně zbarvených oxidů (Mo9O26, Mo8O23, Mo5O14, …). Vytváří i sloučeniny se čtvernou vazbou, např. červenou krystalickou sloučeninu K4[Mo2Cl8].

Oxid molybdenový a molybdenany jsou důležité průmyslové katalyzátory, např. pro hydrogenaci benzenu při výrobě cyklohexanu.

Sulfid molybdeničitý, MoS2

Sulfid molybdeničitý, MoS2, je šedočerná pevná látka. V přírodě se vyskytuje jako minerál molybdenit, hlavní surovina pro výrobu molybdenu.

V bulkovém stavu jde o diamagnetickou sloučeninu, která se chová jako nepřímý polovodič. Pokud ho ale převedeme do 2D formy, tzn. připravíme ho jako monomolekulární vrstvu, změní se jeho vlastnosti a získáme přímý polovodič.

2D MoS2 můžeme připravit mechanickou exfoliací nebo i pomocí CVD. Např. reakcí MoO3 se sírou na křemíkovém substrátu.[8]

Biologie

Molybden je esenciálním prvkem pro mnoho organismů, je součástí nejméně padesáti enzymů. Vyskytuje se také v tzv. FeMo kofaktoru,[7] který je součástí nitrogenás, tj. enzymů, které transformují atmosférický dusík na amoniak. Tento kofaktor obsahuje kromě molybdenu taky železo.

FeMo kofaktor. Zdroj: Smokefoot/Commons

NMR

Molybden má dvě NMR aktivní, kvadrupolární jádra – 95Mo a 97Mo. Výhodnější je jádro 95Mo, které je citlivější a poskytuje užší signály. Jako standard se využívá roztok molybdenanu sodného (Na2MoO4) v D2O.

 95Mo97Mo
Spin5/25/2
Zastoupení v přírodě [%]15,92 %9,55 %
Rozsah chemických posunů-2000 – 2300 ppm
Citlivost vzhledem k 1H5,21.10-43,28.10-4
Citlivost vzhledem k 13C3,0620,5
Rezonanční frekvence v poli 1 T15,929,55
Jaderný magnetický moment-0,9142-0,9335

Chemické posuny

Thiokomplexy2100-15506-koordinovaný Mo2100-0
Aromatické sandwichové komplexy400 – -19007-koordinovaný Mo200 – -2000
Mo(CO)2-4L2-4-1000 – 1800Mo(CO)5L-1350 – -1900

Odkazy

  1. Molybden na české wikipedii
  2. Molybden na anglické wikipedii
  3. Mo NMR
  4. HÁLA, Jiří. Radioaktivní izotopy. Tišnov: Sursum, 2013. ISBN 978-80-7323-248-1.
  5. Molybdenit
  6. Catalytic properties of MoO3 revisited
  7. Nitrogenase FeMo cofactor: an atomic structure in three simple steps
  8. Two-dimensional MoS2: Properties, preparation, and applications

Navigace

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

3 Replies to “Molybden”

Leave a Reply

Tato stránka používá Akismet k omezení spamu. Podívejte se, jak vaše data z komentářů zpracováváme..