Molybden

Molybden
[Kr] 4d5 5s1 98 Mo 42
↓ Periodická tabulka ↓
Obecné
Název, značka, číslo	Molybden, Mo, 42
Cizojazyčné názvy	lat. Molybdenum
Skupina, perioda, blok	6. skupina, 5. perioda, blok d
Chemická skupina	Přechodné kovy
Koncentrace v zemské kůře	1,5 až 8 ppm
Koncentrace v mořské vodě	0,01 mg/l
Vzhled	Šedobílý, tvrdý a křehký kov
Identifikace
Registrační číslo CAS	7439-98-7
Atomové vlastnosti
Relativní atomová hmotnost	95,96
Atomový poloměr	139 pm
Kovalentní poloměr	154 pm
Iontový poloměr	62 pm
Elektronová konfigurace	[Kr] 4d5 5s1
Oxidační čísla	−II, -I, I, II, III, IV, V, VI
Elektronegativita (Paulingova stupnice)	2,16
Ionizační energie
První	684,3 KJ/mol
Druhá	1560 KJ/mol
Třetí	1618 KJ/mol
Látkové vlastnosti
Krystalografická soustava	Krychlová, prostorově centrovaná
Molární objem	9,38×10−6 m3/mol
Mechanické vlastnosti
Hustota	10,28 g/cm3
Skupenství	Pevné
Tvrdost	5,5
Tlak syté páry	100 Pa při 3312K
Rychlost zvuku	6190 m/s
Termické vlastnosti
Tepelná vodivost	138 W⋅m−1⋅K−1
Termodynamické vlastnosti
Teplota tání	2622,85 °C (2 896 K)
Teplota varu	4638,85 °C (4 912 K)
Skupenské teplo tání	37,48 KJ/mol
Skupenské teplo varu	598 KJ/mol
Měrná tepelná kapacita	24,06 Jmol−1K−1
Elektromagnetické vlastnosti
Elektrická vodivost	18,7×106 S/m
Měrný elektrický odpor	53,4 nΩ·m
Standardní elektrodový potenciál	−0,2 V
Magnetické chování	Paramagnetický
Bezpečnost
GHS02 GHS08 [1] Nebezpečí[1]
Izotopy
I V (%) S T1/2 Z E (MeV) P 92Mo 11,84% je stabilní s 50 neutrony 93Mo umělý 4×103 let ε - 93Nb 94Mo 9,25% je stabilní s 52 neutrony 95Mo 15,92% je stabilní s 53 neutrony 96Mo 16,68% je stabilní s 54 neutrony 97Mo 9,55% je stabilní s 55 neutrony 98Mo 24,13% je stabilní s 56 neutrony 99Mo umělý 65,24 hodiny β− 0,436 99Tc γ 0,74 99Tc 100Mo 9,63 7,8×1018 let 2 × β− 3,04 100Ru
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa).
Cr ⋏ Niob ≺ Mo ≻ Technecium ⋎ W

Molybden (chemická značka Mo, latinsky Molybdaenum) je kovový prvek 6. skupiny periodické soustavy prvků. Praktické využití nalézá hlavně jako složka vysoce legovaných ocelí a při výrobě průmyslových katalyzátorů.

Základní fyzikálně-chemické vlastnosti

Minerál molybdenit

Elementární molybden je stříbřitý až šedobílý tvrdý a křehký kov se značně vysokým bodem tání. Za teplot pod 0,915 K je supravodičem I. typu. Krystaluje v těsně centrované kubické mřížce.

Na vzduchu je za normální teploty stálý, stejně tak je odolný i vůči působení vody. S vodíkem nereaguje a nevytváří žádné hydridy.

Vůči působení minerálních kyselin je poměrně stálý, především oxidačně působící kyseliny pasivují jeho povrch a chrání jej tak před dalším napadením. Stejně tak je odolný vůči roztokům alkalických hydroxidů.

Poměrně snadno se rozpouští v kyselině chlorovodíkové i lučavce královské. Nejsnáze se kovový molybden rozpouští alkalickým tavením, například se směsí dusičnanu draselného a hydroxidu sodného (KNO₃ + NaOH). Po zahřátí reaguje s mnoha nekovy za vzniku převážně intersticiálních sloučenin.

Ve sloučeninách se molybden vyskytuje v řadě různých mocenství od Mo⁺² a po Mo⁺⁶ a v rozsáhlé škále různých barev.

Historie

Roku 1778 švédský chemik Carl Wilhelm Scheele vyizoloval z minerálu molybdenitu oxid dosud neznámého prvku. P. J. Hjelm připravil z tohoto oxidu kovový molybden redukcí dřevěným uhlím. Název molybden pochází z řeckého pojmenování olova molybdos, které označovalo jakýkoliv měkký černý materiál vhodný ke psaní.

Výskyt a výroba

Těžba v roce 2005

Molybden je na Zemi poměrně vzácný, jeho obsah se odhaduje na 1,5–8 mg/kg v zemské kůře. V mořské vodě se však molybden nachází v koncentraci až 0,01 mg/l. Ve vesmíru připadá jeden atom molybdenu na 10 miliard atomů vodíku.

V rudách se vyskytuje jen v nízkých koncentracích. Nejvýznamnější rudou je molybdenit (sulfid molybdeničitý, MoS₂), jehož ložiska se nacházejí především v Coloradu v USA^[zdroj?]. Dalšími rudami jsou wulfenit, molybdenan olovnatý, (PbMoO₄) a powellit (Ca(Mo,W)O₄).

Molybdenit jako MoS₂ se těží buď samostatný nebo se získává při výrobě mědi. Po přečištění flotací se pražením převede na oxid molybdenový podle rovnice:

2 MoS₂ + 7 O₂ → 2 MoO₃ + 4 SO₂

Ten se buď využívá přímo, nebo se aluminotermicky převede na ferromolybden, který nachází použití při výrobě korozivzdorných ocelí.

Čistý molybden se vyrábí redukcí oxidu molybdenu vodíkem.

MoO₃ + 3 H₂ → Mo + 3 H₂O

Ionty molybdenu jsou také obsaženy v proteinovém komplexu nitrogenáza, který je využíván mutualistickými fixátory (zpravidla gramnegativní bakterie, mikrosymbionti - zejména Rhizobium) atmosférického molekulárního dusíku, přičemž dochází k obohacování půdy.

Využití

Základní praktické využití nalézá molybden v metalurgii při výrobě speciálních ocelí. Již poměrně malé množství molybdenu ve slitině výrazně zvyšuje její tvrdost, mechanickou a korozní odolnost. Proto se z molybdenových ocelí vyrábějí silně mechanicky namáhané součásti strojů jako například hlavně děl, geologické vrtné hlavice a nástroje pro obrábění kovů^[zdroj?]. Z molybdenu se také vyrábí povrchová vrstva pístních kroužků. V chemickém průmyslu je materiálem pro reaktory pracující v silně korozivním prostředí za vysokých tlaků a teplot.^[zdroj?]

Používá se pro výrobu petrochemických katalyzátorů sloužících k odstranění sirných sloučenin z ropy a ropných produktů.^[zdroj?]

V zemědělství se jeho sloučeniny využívají jako pro některá umělá hnojiva, například pro pěstování brokolice nebo květáku. Potravinářský průmysl ho používá pro výrobu některých potravinových doplňků.^[2]

Sloučeniny

Chemie sloučenin molybdenu je značně pestrá a komplikovaná. Již pouhý fakt, že se molybden vyskytuje v  pěti různých valenčních stavech od Mo⁺² až po Mo⁺⁶, které mohou poměrně snadno přecházet mezi sebou je důvodem, že chemie molybdenu je spíše předmětem diplomových prací než praktického uplatnění v běžném životě. Mnoho chemiků se již setkalo s faktem, že mnohé z bohatého spektra jeho sloučenin vykazují nízkou rozpustnost, což v praxi znamená, že je poměrně velmi obtížné udržet rozpuštěný molybden kompletně v roztoku po delší dobu. Analýza obsahu molybdenu v roztoku se pak někdy stává soutěží s časem, kdy je nutno provést příslušnou operaci dříve, než z roztoku vypadne nějaká pestře zbarvená nerozpustná sloučenina molybdenu.

Pro molybden je navíc typická tvorba heteropolykyselin, polymerních sloučenin molybdenu, kyslíku a vodíku bez přesného stechiometrického vzorce.

V praxi má technologický význam například sulfid molybdeničitý, MoS₂ – černá práškovitá sloučenina, která se používá jako lubrikant (mazadlo) v prostředích s vysokou teplotou nebo s extrémním tlakovým namáháním.^[zdroj?]

Dále se můžeme prakticky setkat se solemi kyseliny molybdenové H₂MoO₄ – molybdenany, které jsou složkou některých barevných pigmentů a nalézají uplatnění v analytické chemii.^[zdroj?]

Biologický význam

Přestože je molybden přítomen v živých tkáních živočichů a rostlin pouze ve stopovém množství, je nezbytný pro správné fungování běžných životních funkcí. Bylo prokázáno, že se aktivně účastní v řadě enzymatických systémů, které jsou zodpovědné za metabolismus železa a detoxikaci sulfidů.^[3] Významnou roli hraje molybden i prevenci zubního kazu a jeho přítomnost zvyšuje tvrdost zubní skloviny.^[3]

Nedostatek molybdenu může vést k anémii, přispívá ke zvýšenému výskytu záchvatů astmatu, zvýšené kazivosti zubů a zhoršení ochrany proti infekci močového měchýře.^[zdroj?] Podle některých zdrojů je nedostatek molybdenu ve stravě příčinou depresivních stavů a může vést k impotenci.^[zdroj?]

Nedostatek molybdenu u rostlin způsobuje např. vyslepnutí květáku nebo růstové poruchy dalších košťálových zelenin.

Hlavním přirozeným zdrojem molybdenu v potravě jsou luštěniny, celozrnné pečivo a listová zelenina.

Odkazy

Reference

Literatura

• Cotton F.A., Wilkinson J.:Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, ACADEMIA, Praha 1973
• Holzbecher Z.:Analytická chemie, SNTL, Praha 1974
• Dr. Heinrich Remy, Anorganická chemie 1. díl, 1. vydání 1961
• N. N. Greenwood – A. Earnshaw, Chemie prvků 1. díl, 1. vydání 1993 ISBN 80-85427-38-9

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu molybden na Wikimedia Commons
• Slovníkové heslo molybden ve Wikislovníku