Molybdän ist ein silberweißes Metall, das duktil und sehr korrosionsbeständig ist. Es hat einen der höchsten Schmelzpunkte aller reinen Elemente - nur die Elemente Tantal und Wolfram haben höhere Schmelzpunkte. Molybdän ist auch ein lebenswichtiger Mikronährstoff.
Molybdän bildet als Transistionsmetall leicht Verbindungen mit anderen Elementen. Molybdän macht 1,2 Gewichtsteile (ppm) der Erdkruste aus, ist jedoch in der Natur nicht frei. Das Hauptmolybdänerz ist Molybdänit (Molybdändisulfid), kann aber auch in Wulfenit (Bleimolybdat) und Powellit (Calciummolybdat) gefunden werden.
Es wird als Nebenprodukt des Kupfer- oder Wolframabbaus gewonnen. Molybdän wird hauptsächlich in den USA, China, Chile und Peru abgebaut. Laut der Royal Society of Chemistry (RSC) beträgt die weltweite Produktion 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: 4.753 Grad Fahrenheit (2.623 Grad Celsius)
- Siedepunkt: 4.389 ° C (8.382 ° F)
- Anzahl der Isotope (Atome desselben Elements mit einer unterschiedlichen Anzahl von Neutronen): 24, deren Halbwertszeiten mit Massenzahlen von 86 bis 110 bekannt sind.
- Häufigste 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).
Entdeckung
Das weiche schwarze Mineral Molybdänit (Molybdänsulfid) wurde oft mit Graphit oder Bleierz verwechselt, bis 1778 eine Analyse des deutschen Chemikers Carl Scheele ergab, dass es keine dieser Substanzen war und tatsächlich ein völlig neues Element war. Da Scheele jedoch keinen geeigneten Ofen hatte, um den weißen Feststoff zu Metall zu reduzieren, würde es laut Chemicool noch einige Jahre dauern, bis das Element tatsächlich identifiziert wurde. Tatsächlich wurde Scheele später als "Pech Scheele" bekannt, weil er eine Reihe chemischer Entdeckungen machte - einschließlich Sauerstoff -, aber die Anerkennung wurde immer jemand anderem zuteil.
Während der nächsten Jahre gingen die Wissenschaftler weiterhin davon aus, dass Molybdänit ein neues Element enthält, das sich jedoch als sehr schwierig zu identifizieren erwies, da niemand in der Lage war, es zu einem Metall zu reduzieren. Einige Forscher wandelten es jedoch in ein Oxid um, auf dem sich bei Zugabe zu Wasser Molybdänsäure bildete, aber das Metall selbst blieb schwer fassbar.
Schließlich mahlte der schwedische Chemiker Peter Jacob Hjelm Molybdänsäure mit Kohlenstoff in Leinöl, um eine Paste zu bilden. Die Paste ermöglichte einen engen Kontakt zwischen dem Kohlenstoff und dem Molybdänit. Hjelm erhitzte die Mischung dann 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 nach Angaben der Royal Society of Chemistry im Herbst 1781 angekündigt.
Verwendet
Das meiste handelsübliche Molybdän wird zur Herstellung von Legierungen verwendet, wo es zugesetzt wird, um die Härte, Festigkeit, elektrische Leitfähigkeit und Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen.
Kleine Mengen Molybdän sind in einer Vielzahl von Produkten enthalten: Flugkörper, Motorteile, Bohrer, Sägeblätter, elektrische Heizfilamente, Schmiermitteladditive, 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 nach Angaben der Royal Society of Chemistry durch Komprimieren des Pulvers unter extrem hohem Druck hergestellt.
Aufgrund seines hohen Schmelzpunktes arbeitet Molybdän bei sehr hohen Temperaturen unglaublich gut. Es ist besonders nützlich bei Produkten, die unter diesen extremen Temperaturen geschmiert bleiben müssen. In Fällen, in denen sich einige Schmiermittel und Öle zersetzen oder in Brand geraten könnten, können Schmiermittel mit Molybdänsulfiden der Hitze standhalten und die Dinge trotzdem in Bewegung halten.
Wer wusste?
- Molybdän ist das 54. häufigste Element in der Erdkruste.
- Das Molybdänatom hat die Hälfte des Atomgewichts und der Dichte wie Wolfram. Aus diesem Grund ersetzt Molybdän laut Encyclopaedia Britannica häufig Wolfram in Stahllegierungen und bietet den gleichen metallurgischen Effekt mit nur halb so viel Metall.
- "Big Bertha", die im Zweiten Weltkrieg verwendete deutsche 43-Tonnen-Kanone, enthielt aufgrund ihres viel höheren Schmelzpunktes Molybdän anstelle von Eisen als wesentlichen Bestandteil ihres Stahls.
- Molybdänit oder Molybdän ist ein weiches schwarzes Mineral, aus dem einst Bleistifte hergestellt wurden. Es wurde angenommen, dass das Mineral Blei enthält, und es wurde oft mit Graphit verwechselt.
- Molybdänit wird in bestimmten Legierungen auf Nickelbasis verwendet, beispielsweise in den Hastelloys - patentierten Legierungen, die sehr widerstandsfähig gegen Hitze, Korrosion und chemische Lösungen sind.
Mikronährstoff
Molybdän ist ein lebenswichtiger Mikronährstoff, aber zu viel davon ist giftig.
Molybdän ist in Dutzenden von Enzymen enthalten. Eines dieser wichtigen Enzyme ist die Stickstoffase, mit der Stickstoff in der Atmosphäre aufgenommen und in Verbindungen umgewandelt werden kann, die es Bakterien, Pflanzen, Tieren und Menschen ermöglichen, Proteine zu synthetisieren und zu nutzen.
Laut Drweil.com besteht die Hauptfunktion von Molybdän beim Menschen darin, als Katalysator für Enzyme zu dienen und den Abbau von Aminosäuren im Körper zu unterstützen. 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 (bei anderen Mikronährstoffen ist dies normalerweise das Gegenteil). Daher ist die Verfügbarkeit von Molybdän für Pflanzen sehr empfindlich gegenüber dem pH-Wert und den Entwässerungsbedingungen. In alkalischen Böden können beispielsweise einige Pflanzen laut Lenntech bis zu 500 ppm Molybdän enthalten. Im Gegensatz dazu sind andere Gebiete aufgrund des Mangels an Molybdän im Boden unfruchtbar.
Notwendig für die Evolution
Eine weitere interessante Verwendung von Molybdän ist seine Rolle in der wissenschaftlichen Forschung. Molybdän kommt heute im Ozean sehr häufig vor, war es aber in früheren Zeiten viel weniger. Dies ermöglicht es, als ausgezeichneter Indikator für die alte ozeanische Chemie zu dienen. Wissenschaftler auf dem Gebiet der Biogeologie untersuchen beispielsweise die Menge an Molybdän in alten Gesteinen, um abzuschätzen, wie viel Sauerstoff während eines bestimmten Zeitraums im Ozean und / oder in der Atmosphäre vorhanden gewesen sein könnte.
Vor einigen Jahren vermuteten Forscher der University of California in Riverside, dass Sauerstoff- und Molybdänmängel für eine erhebliche Verzögerung der Evolution verantwortlich sein könnten. Sie wussten, dass vor etwa 2,4 Milliarden Jahren der Sauerstoff auf der Erdoberfläche zunahm und dass Sauerstoff die Meeresoberfläche erreichen konnte, um Mikroorganismen zu unterstützen. Die Vielfalt der lebenden Organismen blieb jedoch sehr gering. Tatsächlich erschienen Tiere erst fast 2 Milliarden Jahre später - oder vor etwa 600 Millionen Jahren - laut der Pressemitteilung der Studie in Science Daily.
Wenn Bakterien kein Molybdän mehr haben, können sie Stickstoff nicht in eine für Lebewesen nützliche Form umwandeln. Und wenn Bakterien Stickstoff nicht schnell genug umwandeln können, können Eukaryoten nicht gedeihen, weil diese einzelligen Lebensformen laut Science Daily nicht in der Lage sind, Stickstoff selbst umzuwandeln.
Für die in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichte Studie haben die Forscher den Molybdängehalt in Schwarzschiefer gemessen, einer Art Sedimentgestein, das reich an organischer Substanz ist und häufig tief im Ozean vorkommt. Dies half ihnen abzuschätzen, wie viel Molybdän möglicherweise im Meerwasser gelöst worden war, in dem sich das Sediment gebildet hatte.
In der Tat fanden die Forscher starke Beweise dafür, dass dem Ozean zu diesem Zeitpunkt wichtiges Molybdän fehlte. Dies hätte sich negativ auf die Entwicklung der frühen Eukaryoten ausgewirkt, von denen Wissenschaftler glauben, dass sie alle Tiere (einschließlich Menschen), Pflanzen, Pilze und einzelligen Tiere wie Protisten hervorgebracht haben.
