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Molybdän
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[Kr] 4d55s142MoPeriodensystem
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl Molybdän, Mo, 42
Serie Übergangsmetalle
Gruppe, Periode, Block 6, 5, d
Aussehen grau metallisch
Massenanteil an der Erdhülle 1 · 10−3 %
Atomar
Atommasse 95,94 u
Atomradius (berechnet) 145 () pm
Kovalenter Radius 145 pm
Van-der-Waals-Radius - pm
Elektronenkonfiguration [Kr] 4d55s1
Elektronen pro Energieniveau 2, 8, 18, 13, 1
1. Ionisierungsenergie 684,3 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie 1560 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie 2618 kJ/mol
4. Ionisierungsenergie 4480 kJ/mol
Physikalisch
Aggregatzustand fest
Modifikationen
Kristallstruktur kubisch raumzentriert
Dichte 10280 kg/m3
Mohshärte 5,5
Magnetismus -
Schmelzpunkt 2896 K (2623 °C)
Siedepunkt 4912 K (4639 °C)
Molares Volumen 9,38 · 10-6 m3/mol
Verdampfungswärme 598 kJ/mol
Schmelzwärme 39 kJ/mol
Dampfdruck 3,47 Pa bei 3000 K
Schallgeschwindigkeit m/s
Spezifische Wärmekapazität 250 J/(kg · K)
Elektrische Leitfähigkeit 18,7 · 106 S/m
Wärmeleitfähigkeit 138 W/(m · K)
Chemisch
Oxidationszustände 2, 3, 4, 5, 6
Oxide (Basizität) (stark sauer)
Normalpotential -0,200 V (Mo3+ + 3e- → Mo)
Elektronegativität 2,16 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZM ZE MeV ZP
90Mo {syn.}
5,67 h ε 2,489 90Nb
91Mo {syn.}
15,49 min ε 4,434 91Nb
92Mo 14,84 %
Stabil
93Mo {syn.}
4000 a ε 0,405 93Nb
94Mo 9,25 %
Stabil
95Mo 15,92 %
Stabil
96Mo 16,68 %
Stabil
97Mo 9,55 %
Stabil
98Mo 24,13 %
Stabil
99Mo {syn.}
65,94 h β− 1,357 99Tc
100Mo 9,63 %
1,2 · 106 a β−β− 3,034 100Ru
101Mo {syn.}
14,61 min β− 2,824 101Tc
102Mo {syn.}
11,3 min β− 1,010 102Tc
NMR-Eigenschaften
Spin γ in
rad·T−1·s−1 E fL bei
B = 4,7 T
in MHz
95Mo 5/2 1,743 · 107 0,00323 13
97Mo -5/2 1,78 · 107 0,00343 13,3
Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung
Gefahrensymbole keine Gefahrensymbole
R- und S-Sätze R: keine R-Sätze
S: keine S-Sätze
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
Molybdän ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Mo und der Ordnungszahl 42.
Inhaltsverzeichnis [Verbergen]
1 Geschichte
2 Vorkommen
3 Gewinnung und Darstellung
4 Eigenschaften
5 Verwendung
6 Physiologie
7 Sicherheitshinweise
8 Einzelreferenzen
9 Weblinks
Geschichte [Bearbeiten]Molybdän (griech. molybdos ?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 Molybdän(VI)-oxid (auch Molybdäntrioxid) MoO3 (Wasserbleierde) herzustellen. 1782 reduzierte Peter Jacob Hjelm das Oxid mit Kohle zum elementaren Molybdän. Wegen seiner schwierigen Bearbeitbarkeit (reines Molybdän lässt sich plastisch verformen, jedoch schon die Verunreinigung mit einem zehntausendstel Prozent Sauerstoff oder Stickstoff lässt Molybdän stark verspröden) fand Molybdän lange Zeit keine Beachtung. Ende des 19. Jahrhunderts bemerkten Mitarbeiter der französischen Firma Schneider & Co. bei der Herstellung von Panzerplatten die nützlichen Eigenschaften von Molybdän als Legierungselement. In den beiden Weltkriegen war die Nachfrage nach dem Metall groß, nach dem Zweiten Weltkrieg fielen die Preise dramatisch. Die einzige westeuropäische Mine wurde bis 1973 in Knaben, Norwegen betrieben.
Vorkommen [Bearbeiten]Molybdän kommt natürlich meistens als Molybdänit (Molybdänglanz, MoS2) mit einer Konzentration von etwa 0,3 % vor. Daneben gibt es noch Wulfenit (Gelbbleierz, PbMoO4) und Powellit Ca(Mo,W)O4. Zur Verhüttung gelangt überwiegend das durch den Kupferbergbau anfallende Koppelprodukt Molybdänit. Große Vorkommen finden sich in den Vereinigten Staaten, Chile, China, Kanada und Peru. Die Weltproduktion lag 2006 bei 179.000 Tonnen[1]. Der Größte Produzent sind dabei die Vereinigten Staaten mit 60.500 Tonnen pro Jahr im Jahr 2006[1]. Durch die immer stärker werdende Bedeutung von Molybdän entstehen immer mehr reine Molybdänproduzenten. Einer der größten ausschließlichen Molybdänproduzenten ist die Firma Thompson Creek Metals (ehemals Blue Pearl Mining).
Gewinnung und Darstellung [Bearbeiten]Molybdän kann nicht durch Reduktion mit Kohle aus den oxidischen Erzen gewonnen werden, da hierbei Molybdäncarbid entsteht.
Herstellung: Das Mineral Molybdänglanz ist in der Regel stark mit Ganggestein verunreinigt und muss zuerst durch Flotation angereichert werden. Danach oxidiert man das Erz durch Rösten an der Luft bei ca. 700 °C zu Molybdän(VI)-oxid:
Nach einer Reinigung des Oxids durch das Auslaugen mit Ammoniaklösung und der nachfolgenden Ausfällung mit einer Säure reduziert man das Oxid bei 1100 °C mit Wasserstoff bzw. Aluminium zu reinem Molybdän. Einen Großteil des heute gewonnenen Molybdäns erhält man bei der Kupferraffination. Das für die Stahlveredelung notwendige Ferromolybdän stellt man durch eine Reduktion eines Gemisches aus Molybdänoxiden und Eisenoxiden auf aluminothermischem Weg (Thermit, alumithermisches Verfahren) her.
Eigenschaften [Bearbeiten]Molybdän ist ein Übergangsmetall der 5. Periode. Das hochfeste, zähe und harte Metall besitzt einen silbrigweißen Glanz. Von allen Elementen der 5. Periode besitzt es den höchsten Schmelzpunkt. Von reduzierenden Säuren (auch Flusssäure) wird es ebenso wie der größere Bruder Wolfram nicht angegriffen. Deshalb 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 Alkalischmelzen.
Elementares Molybdän in Bruchstücken
Verwendung [Bearbeiten]In kleinen Zusätzen dient es zur Härtung und zur Verhinderung der Anlassversprödung von Stahl. Mehr als 2/3 des hergestellten Molybdäns wird zur Erzeugung von Metalllegierungen wie Ferro-Molybdän 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 zur Herstellung von Flugzeug- und Raketenteilen (Hitzeschild) verwendet. In der Ölverarbeitung wird es als Katalysator zur Schwefelentfernung eingesetzt.
Molybdändisulfid 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 TFTs (Dünnschichttransistoren) dient es als leitende Metallschicht.
Molybdänfolien dienen als gasdichte Stromdurchführung in Quarzglas, u.a. an Halogenglühlampen und Hochdruck-Gasentladungslampen.
Molybdate werden zur Imprägnierung von Stoffen verwendet, um diese schwer entflammbar zu machen.
Molybdän findet auch in der Röntgendiagnostik als Targetmaterial in der Anode Verwendung. Röntgenröhren mit Molybdänanode werden wegen der niedrigeren Energie der Charakteristischen Röntgenstrahlung (Kα bei 17,4 keV und Kβ bei 19,6 keV im Vergleich zu 58/59,3 keV bzw. 67,0/67,2/69,1 keV von Wolfram) des Molybdäns v.a. bei der Untersuchung der weiblichen Brust (Mammographie) eingesetzt.
In der Nuklearmedizin wird Spalt-Molybdän in Radionuklidgeneratoren (RNG) eingesetzt. Das relativ langlebige 99Mo (HWZ 66h) zerfällt hierbei innerhalb des RNG in 99mTc (Technetium, HWZ 6h). Auf diese Weise kann dieses wichtige Technetium-Isotop direkt vor Ort für Untersuchungszwecke gewonnen werden.
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