Molybdän

Molybdän ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Mo und der Ordnungszahl 42.
Eigenschaften
V Cr Mn
Nb Mo Tc
Ta W Re

Allgemein

Name, Symbol, Ordnungszahl Molybdän, Mo, 42

Serie Übergangsmetalle

Gruppe, Periode, Block 6 (VIB), 5 , d

Dichte, Mohshärte 10280 kg/m³, 5.5

Aussehen grau metallisch

Atomar

Atomgewicht 95.94 amu

Atomradius 145 pm

Kovalenter Radius 145 pm

van der Waals-Radius k.A. pm

Elektronenkonfiguration [Kr]4d4d⁵5s¹

e^- 's pro Energieniveau 2, 8, 18, 13, 1

Oxidationszustände (Oxid) 2,3,4,5,6 (stark sauer)

Kristallstruktur kubisch raumzentriert

Physikalisch

Aggregatzustand (Magnetismus) fest (__)

Schmelzpunkt 2896 K (2623°C)

Siedepunkt 4912 K (4639°C)

Molares Volumen 9.38 ×1010^-3 m³/mol

Verdampfungswärme 598 kJ/mol

Schmelzwärme 32 kJ/mol

Dampfdruck 3.47 Pa bei 3000 K

Schallgeschwindigkeit __ m/s bei __ K

Verschiedenes

Elektronegativität 2.16 (Pauling-Skala)

Spezifische Wärmekapazität 250 J/(kg*K)

Elektrische Leitfähigkeit 18.7 10⁶/m Ohm

Wärmeleitfähigkeit 138 W/(m*K)

1. Ionisierungsenergie 684.3 kJ/mol

2. Ionisierungsenergie 1560 kJ/mol

3. Ionisierungsenergie 2618 kJ/mol

4. Ionisierungsenergie 4480 kJ/mol

Stabilste Isotope

Isotop NH t_1/2 ZM ZE M eV ZP

⁹³Mo {syn.} 4000 y ε 0.405 ⁹³Nb

⁹⁹Mo {syn.} 65.94 h β 1.357 ⁹⁹Tc

¹⁰⁰Mo {syn.} 1E¹⁹ y β 3.034 ¹⁰⁰Ru

⁹²Mo 14.84% Mo ist stabil mit 50 Neutronen

⁹⁴Mo 9.25% Mo ist stabil mit 52 Neutronen

⁹⁵Mo 15.92% Mo ist stabil mit 53 Neutronen

⁹⁶Mo 16.68% Mo ist stabil mit 54 Neutronen

⁹⁷Mo 9.55% Mo ist stabil mit 55 Neutronen

⁹⁸Mo 24.13% Mo ist stabil mit 56 Neutronen

NMR-Eigenschaften

⁹⁵Mo ⁹⁷Mo

Kernspin 5/2 -5/2

gamma / rad/T 1.743e7 1.78e7

Empfindlichkeit 0.00323 0.00343

Larmorfrequenz bei B=4.7T 13 M Hz 13.3 M Hz

SI-Einheiten und Standardbedingungen werden benutzt,
sofern nicht anders angegeben.

Bemerkenswerte Eigenschaften

Molybdän ist ein Übergangsmetall der 5. Periode. Das hochfeste, zähe und harte Metall besitzt einen silbrig weissen Glanz. Von allen Elementen der 5. Periode besitzt es den höchsten Schmelzpunkt. Von reduzierenden Säuren wird es ebenso wie der größere Bruder Wolfram nicht angegriffen. Dehalb wird Molybdän in großen Mengen zur Herstellung von säurebeständigen Edelstählen und Nickelwerkstoffen eingesetzt. Oxidierende Säuren wie heisse konzentrierte Schwefelsäure, Salpetersäure oder Königswasser führen zu hohen Abtragsraten. Ebenso unbeständig ist Molybdän in oxidierenden Akalischmelzen.

In kleinen Zusätzen dient es zur Härtung von Stahl.

Molybdän ist ein sehr wichtiges Spurenelement, vor allem für Leguminosen. Es wurde in mehreren Enzymen einschließlich xanthine oxidase=? gefunden. (Stikstofffixierung?)

Anwendungen

Mehr als 2/3 des hergestellten Molybdäns wird zur Erzeugung von Metalllegierungen verbraucht. Wolframverknappung im ersten Weltkrieg führte zu vermehrtem Einsatz von Molybdän zur Herstellung von hochfesten Werkstoffen. Bis heute ist Molybdän ein Legierungselement zur Steigerung von Festigkeit, Korrosions- und Hitzebeständigkeit. Molybdänhaltige Hochleistungswerkstoffe wie Hastelloy^®, Incoloy^® oder Nicrofer^® haben viele technische Verfahren erst möglich oder ökonomisch sinnvoll gemacht.

Molybdän wird verwandt zur Herstellung von Flugzeug- und Raketenteilen (Hitzeschild). In der Ölverarbeitng wird es als Katalysator zur Schwefelentfernung eingesetzt.

Molydändisulfid ist aufgrund seiner Schichtstruktur ein ideales Schmiermittel, auch bei erhöhten Temperaturen. Es kann als Feststoff, wie Graphit, aber auch suspendiert in herkömmlichen Schmierölen verwandt werden. Auch in elektronischen Bauteilen ist Molybdän zu finden. In TFT's (Dünnschichttransistoren) dient es als leitende Metallschicht.

Geschichte

Molybdän, von griech. molybdos für Blei, das in Lagerstätten in der Regel als Molybdänglanz (Molybdändisulfid) vorkommt wurde lange Zeit mit Bleiglanz oder auch Graphit verwechselt. 1778 gelang es Carl Wilhelm Scheele aus Molybdänglanz durch Behandlung mit Salpetersäure das weiße Molybdäntrioxid MO₃(Wasserbleierde) herzustellen. 1782 reduzierte P.J Hjelm das Oxid mit Kohle zum elementaren Molybdän. Wegen seiner schwierigen Bearbeitbarkeit fand Molybdän lange Zeit keine Beachtung. Ende des 19. Jahrhunderts bemerkten Mitarbeiter der französischen Firma Schneider und Co bei der Herstellung von Panzerplatten die nützlichen Eigenschaften von Molybdän als Legierungselement.

Quellen

Molybdän kommt natürich meistens als Molybdänit (Molybdänglanz, MoS2) mit einer Konzentration von ca. 0,3% vor. Daneben gibt es noch Wulfenit (Gelbbleierz, PbMo4) und Powellit (Ca,Mo,W)O₄. Zur Verhüttung gelangt überwiegend das durch den Kupferbergbau anfallende Koppelprodukt Molybdänit.

Physiologie

Molydän ist für Pflanzen essentiell. Durch Molybdänmangel kann ein Boden unfruchtbar sein. In Pflanzen und Tieren beträgt die Molybdänkonzentration einige ppm. Einige Pflanzen sind in der Lage mit molybdänhaltigen Enzymen Luftstickstoff zu binden (Leguminosen?).

Lebewesen nutzen Molybdän zur Purinzersetzung und Harnsäurebildung. Einige Tierarten weisen durch dietary? Molydängaben ein erhöhtes Wachstum auf.

Vorsichtsmaßnahmen

Molydänstaub und -verbindungen wie Molybdäntrioxid und wasserlösliche Molybdate weisen eine leichte Toxizität auf, wenn sie inhaliert oder oral eingenommen werden.

Tests lassen vermuten, das Molybdän im Gegensatz zu vielen anderen Schwermetallen realtiv wenig toxisch wirkt. Akute Vergiftungen sind wegen der dazu notwendigen Mengen unwahrscheinlich. Im Bereich des Molybdänbergbaus und -herstellung könnten höhere Molybdänexpositionen vorkommen. Bisher sind aber keine Krankheitsfälle bekannt geworden.