Fakten Über Molybdän

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Eigenschaften, quellen und verwendungen des elements molybdän.

Molybdän ist ein silberweißes Metall, das duktil ist und eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweist. Es hat einen der höchsten Schmelzpunkte aller reinen Elemente - nur die Elemente Tantal und Wolfram haben höhere Schmelzpunkte. Molybdän ist auch ein lebensnotwendiger Mikronährstoff.

Als Übergangsmetall bildet Molybdän leicht Verbindungen mit anderen Elementen. Molybdän macht 1,2 Gewichtsteile pro Million (ppm) der Erdkruste aus, wird aber in der Natur nicht frei gefunden. Das Hauptmolybdänerz ist Molybdänit (Molybdändisulfid), kann aber auch in Wulfenit (Bleimolybdat) und Powellit (Calciummolybdat) gefunden werden.

Es wird als Nebenprodukt des Kupfer- oder Wolframbergbaus gewonnen. Molybdän wird hauptsächlich in den Vereinigten Staaten, China, Chile und Peru abgebaut. Die Weltproduktion beträgt laut der Royal Society of Chemistry (RSC) rund 200.000 Tonnen pro Jahr.

Nur die Fakten

  • Ordnungszahl (Anzahl der Protonen im Kern): 42
  • Atomsymbol (im Periodensystem der Elemente): Mo
  • Atomgewicht (durchschnittliche Masse des Atoms): 95,96
  • Dichte: 10,2 Gramm pro Kubikzentimeter
  • Phase bei Raumtemperatur: fest
  • Schmelzpunkt: 2.623 Grad Celsius (4.753 Grad Fahrenheit)
  • Siedepunkt: 4.639 Grad Celsius (4.639 Grad Celsius)
  • Anzahl der Isotope (Atome desselben Elements mit einer unterschiedlichen Anzahl von Neutronen): 24, deren Halbwertszeiten mit Massenzahlen von 86 bis 110 bekannt sind.
  • Die häufigsten Isotope: Mo-98 (24,1 Prozent); Mo-96 (16,7 Prozent); Mo-95 (15,9 Prozent); Mo-92 (14,8 Prozent); Mo-97 (9,6 Prozent); Mo-100 (9,6 Prozent); Mo-94 (9,2 Prozent).

Elektronenkonfiguration und elementare Eigenschaften von Molybdän.

Elektronenkonfiguration und elementare Eigenschaften von Molybdän.

Bildnachweis: Greg Robson / Creative Commons, Andrei Marincas Shutterstock

Entdeckung

Das weichschwarze Mineral Molybdänit (Molybdänsulfid) wurde bis 1778 oft mit Graphit oder Bleierz verwechselt, als eine Analyse des deutschen Chemikers Carl Scheele ergab, dass es sich nicht um eine dieser Substanzen handelt, sondern um ein völlig neues Element. Da Scheele jedoch keinen geeigneten Ofen zur Verfügung stellte, um den weißen Feststoff zu Metall zu reduzieren, würde es laut Chemicool noch einige Jahre dauern, bis das Element tatsächlich identifiziert wurde. In der Tat wurde Scheele später als "Glückseligkeit Scheele" bekannt, weil er eine Reihe chemischer Entdeckungen gemacht hatte - einschließlich Sauerstoff -, aber der Kredit wurde immer jemand anderem gegeben.

In den nächsten Jahren gingen die Wissenschaftler weiterhin davon aus, dass Molybdänit ein neues Element enthielt, das sich jedoch nur schwer identifizieren lässt, da niemand es zu einem Metall reduzieren konnte. Einige Forscher wandelten es jedoch in ein Oxid um, bei dem sich bei Zugabe zu Wasser Molybdänsäure bildete, das Metall selbst blieb jedoch schwer zu erreichen.

Schließlich mahlte der schwedische Chemiker Peter Jacob Hjelm Molybdänsäure mit Kohlenstoff in Leinöl zu einer Paste. Die Paste ermöglichte einen engen Kontakt zwischen dem Kohlenstoff und dem Molybdänit. Hjelm erhitzte dann die Mischung in einem geschlossenen Tiegel, um das Metall herzustellen, das er dann Molybdän nannte, nach dem griechischen Wort "Molybdos", was Blei bedeutet. Das neue Element wurde laut der Royal Society of Chemistry im Herbst 1781 angekündigt.

Verwendet

Das meiste kommerzielle Molybdän wird bei der Herstellung von Legierungen verwendet, wo es hinzugefügt wird, um die Härte, Festigkeit, elektrische Leitfähigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Verschleiß und Korrosion zu erhöhen.

Kleine Mengen Molybdän sind in einer Vielzahl von Produkten enthalten: Raketen, Motorteile, Bohrer, Sägeblätter, elektrische Heizfilamente, Schmiermittelzusätze, Tinte für Leiterplatten und Schutzbeschichtungen in Kesseln. Es wird auch als Katalysator in der Erdölindustrie verwendet. Molybdän wird als graues Pulver hergestellt und verkauft, und viele seiner Produkte werden durch Verdichten des Pulvers unter extrem hohem Druck hergestellt, so die Royal Society of Chemistry.

Aufgrund seines hohen Schmelzpunkts ist Molybdän bei sehr hohen Temperaturen unglaublich gut. Es ist besonders nützlich bei Produkten, die bei diesen extremen Temperaturen geschmiert bleiben müssen. In Fällen, in denen sich einige Schmiermittel und Öle zersetzen oder sich entzünden könnten, können Schmiermittel mit Molybdänsulfiden die Wärme abfangen und die Dinge trotzdem in Bewegung halten.

Wer wusste?

  • Molybdän ist das 54. häufigste Element in der Erdkruste.
  • Das Molybdänatom hat halb so viel Atomgewicht und Dichte wie Wolfram. Daher ersetzt Molybdän Wolfram in Stahllegierungen häufig und bietet den gleichen metallurgischen Effekt mit nur halb so viel Metall, so Encyclopaedia Britannica.
  • "Big Bertha", die deutsche 43-Tonnen-Kanone, die im Zweiten Weltkrieg eingesetzt wurde, enthielt wegen seines viel höheren Schmelzpunkts als wesentlichen Bestandteil des Stahls Molybdän anstelle von Eisen.
  • Molybdänit oder Molybdän ist ein weiches schwarzes Mineral, das früher zur Herstellung von Bleistiften verwendet wurde. Es wurde angenommen, dass das Mineral Blei enthielt, und wurde oft mit Graphit verwechselt.
  • Molybdänit wird in bestimmten Nickelbasislegierungen verwendet, beispielsweise in den Hastelloys - patentierten Legierungen, die eine hohe Beständigkeit gegen Hitze und Korrosion sowie chemische Lösungen aufweisen.

Mikronährstoff

Molybdän ist ein lebensnotwendiger Mikronährstoff, aber zu viel davon ist giftig.

Molybdän kommt in Dutzenden von Enzymen vor. Eines dieser wichtigen Enzyme ist die Nitrogenase, mit der Stickstoff in die Atmosphäre aufgenommen und in Verbindungen umgewandelt werden kann, die es Bakterien, Pflanzen, Tieren und Menschen ermöglichen, Proteine ​​zu synthetisieren und zu verwenden.

Beim Menschen besteht die Hauptaufgabe von Molybdän darin, als Katalysator für Enzyme zu dienen und Aminosäuren im Körper abzubauen, so Drweil.com.In Pflanzen ist Molybdän ein essentielles Spurenelement, das für die Stickstofffixierung und andere Stoffwechselprozesse erforderlich ist.

Molybdän hat die einzigartige Eigenschaft, in sauren Böden weniger löslich und in alkalischen Böden löslicher zu sein (normalerweise ist es das Gegenteil von anderen Mikronährstoffen). Daher ist die Verfügbarkeit von Molybdän für Pflanzen ziemlich empfindlich gegenüber pH-Wert und Entwässerungsbedingungen. In alkalischen Böden zum Beispiel können manche Pflanzen laut Lenntech bis zu 500 ppm Molybdän enthalten. Im Gegensatz dazu sind andere Länder aufgrund eines Mangels an Molybdän im Boden unfruchtbar.

Notwendig für die Evolution

Eine weitere interessante Anwendung für Molybdän ist seine Rolle in der wissenschaftlichen Forschung. Molybdän ist heute im Ozean sehr reichlich vorhanden, in früheren Zeiten war es jedoch noch viel weniger. Dadurch kann es als hervorragender Indikator für die antike ozeanische Chemie dienen. Wissenschaftler auf dem Gebiet der Biogeologie untersuchen zum Beispiel die Menge an Molybdän in uralten Gesteinen, um abzuschätzen, wie viel Sauerstoff während einer bestimmten Zeit im Ozean und / oder in der Atmosphäre vorhanden war.

Vor einigen Jahren hatten Forscher der University of California, Riverside, den Verdacht, dass Sauerstoff- und Molybdänmängel für eine erhebliche Verzögerung in der Entwicklung verantwortlich sind. Sie wussten, dass es vor rund 2,4 Milliarden Jahren zu einer Zunahme des Sauerstoffs auf der Erdoberfläche kam und dass Sauerstoff die Oberfläche des Ozeans erreichen konnte, um Mikroorganismen zu unterstützen. Die Vielfalt lebender Organismen blieb jedoch sehr gering. Tatsächlich sind Tiere erst zwei Milliarden Jahre später oder vor etwa 600 Millionen Jahren aufgetaucht, so die Pressemitteilung der Studie in Science Daily.

Wenn man Molybdän beraubt, können Bakterien Stickstoff nicht in eine für Lebewesen nützliche Form umwandeln. Wenn Bakterien Stickstoff nicht schnell genug umwandeln können, können Eukaryonten nicht gedeihen, da diese einzelligen Lebensformen laut Science Daily nicht in der Lage sind, Stickstoff alleine zu konvertieren.

Für die in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichte Studie haben die Forscher den Gehalt an Molybdän in schwarzem Schiefer gemessen, einem Sedimentgestein, das reich an organischen Stoffen ist und oft tief im Ozean gefunden wird. Dies half ihnen zu schätzen, wie viel Molybdän möglicherweise im Meerwasser gelöst wurde, wo sich das Sediment gebildet hatte.

In der Tat fanden die Forscher eindeutige Beweise dafür, dass dem Ozean zu dieser Zeit ein wichtiges Molybdän fehlte. Dies hätte sich negativ auf die Entwicklung der frühen Eukaryoten ausgewirkt, die nach Ansicht der Wissenschaftler alle Tiere (einschließlich Menschen), Pflanzen, Pilze und einzellige Tiere wie Protisten hervorgerufen haben.


Videoergänzungsan: Team reCell präsentiert Molybdän.




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