Молибденийг молибденитээс ялгаж авах — Ган бэхжүүлэх гулсмал хар тугалга

Молибден (Mo, элемент 42) нь мөнгөлөг-цагаан, хатуу шилжилтийн металл бөгөөд нягтлал нь 10.28 г/см³, хайлах цэг нь 2623 °C (бүх элементүүдийн зургаа дахь хамгийн өндөр), Мохс хатуулаг 5.5. Энэ нь хром ба вольфрамтай хамт 6-р группад байрладаг бөгөөд вольфрамтай олон шинж чанарыг хуваалцдаг: өндөр хайлах цэг, өндөр температурт өндөр бат бөх чанар, дулааны болон механик стресс эсэргүүцэх ер бөлөвч өндөр чадвар.

Молибденийн хамгийн чухал хэрэглээ нь өндөр бат бөх, бага-合금 (HSLA) ган дахь юм. Ганд ердөө 0.25–1% молибден нэмэхэд түүний хатуурах чадвар, өндөр температурт бат бөх чанар, зэврэлт эсэргүүцэх чадвар мэдэгдэхүйц нэмэгдэнэ. Молибден агуулсан ган нь даралтын хөлөг, газ сүрьеэ, автомашины эд анги, архитектур байгууламжид ашиглагддаг. Үйлдвэрлэсэн бүх молибденийн ойролцоогоор 80% нь ган ба төмөр хайлшруу ордог.

Молибден нь биологийн хувьд чухал ач холбогдолтой — энэ нь ихэнх амьд организмуудаас шаардагддаг мэдэгдэж буй хамгийн хүнд элемент юм. Нитрогеназа энзим нь легумын үндэсний зангилаа дахь агаарын азотыг аммиакт засдаг бөгөөд түүний идэвхтэй сайтан дээр молибден-төмрийн кофактор (FeMo-co) ашигладаг. Молибденгүйгээр биологийн азот засалт — иймээс ихэнх байгалийн ургамлын хүнс идэвхжүүлэх — үйл ажиллагаа явагдахгүй. Молибден нь хөрсөнд ул судасны элемент бөгөөд молибденийн дуталт нь дэлхийн зарим хүчиллэг хөрсөнд ургацын алдагдал үүсгэдэг.

Молибденит (MoS₂) нь мөлхөгч, уян хатан, металл саарал хумсууд ба ялтсуудаас бүрддэг бөгөөд онцгой цэнхэр-мөнгөн гялбаатай — графитийн саарал-хар үзэлээс арай илүү мөнгөн-цэнхэр. Түүнийг таних гол шинж чанарууд: Мохс хатуулаг 1–1.5 (маш зөөлөн — сойзны үзүүрээс илүү зөөлөн), хувийн жин 4.7–4.8 (графитийн 2.1–2.3-аас эрс илүү хүнд), төлөвлөлтийн үндэс дээрх төгс цооног үүсгэлддэг нимгэн, уян хатан хумс, мөн цаасан дээрх ногоон-саарал ул мөр (графитийн ул мөр нь илүү цэвэр хар-саарал).

Нягтын ялгаа нь молибденит ба графитыг ялгах хамгийн найдвартай талбайн ялгаа юм. Тус бүрээс дээжийг аван дээ — молибденит түүний хэмжээтэй харьцуулахад мэдэгдэхүйц илүү хүнд мэт санагдана. Молибденитийн гялбаатай цэнхэр өнгөтэй (графитийн илүү төвийг сахсан саарал цвет харьцуулахад) нь сайн байдаг боловч дадлагаар ажигласан үг. Гарын линз дор молибденитийн хумсуудыг ихэвчлэн графитээс илүү металл, цацруулагч чанараас харуулдаг.

Молибденит нь өндөр температурын гидротермал судал ба порфир хөлгүүдэд байгалийн байдлаар байдаг бөгөөд ихэвчлэн зэс, вольфрам, цагаан тугалганы ашигт малтмалтай холбоотой байдаг. Үндсэн нөөцийг Climax ба Henderson (Колорадо, USA — Дэлхийн хамгийн том молибденийн нөөцүүдийн дотор), Endako (Британийн Колумби, Канад) болон Чилийн олон порфир зэс-молибденийн хөлгүүдэд оруулдаг. Дэлхийн олон том зэсийн уурхай молибденитийг нэмэлт бүтээгдэхүүн болгон үйлдвэрлэдэг.

Молибденит маш нөлөлгүй (Мох 1–1.5) тул бараг бутлах шаардлагагүй болно — энэ нь хурууны даралтаар хуяраас салдаг. Молибденитийн хуяраг хэсгүүдийг эмээлийн чулуу (ихэвчлэн кварц эсвэл гранит) -аас аюулгүй салга. Молибденит ихэвчлэн кварцын доторх бараг цэвэр MoS₂ хромилсон халиуу буюу судаснуудаар илэрдэг — эдгээрийг цэвэрээр гаргаж авч болно.

Хуяраг хэсгүүдийг овоо болгон цуглуулж, жин хэмжинэ. Танд 200–400 граммын хангалттай цэвэр молибденит хэрэгтэй. Материал нь ихэвчлэн саарал, металлаас гаалтай хуяраг хэсгүүд бөгөөд кварцын бохирдол нь хамгийн бага байх ёстой. Молибденит усаас сөрөгдөх шинж чанартай байдаг (ус сүлжүүлэгч) — энэ шинж чанарыг аж үйлдвэрийн хөөрөн флотацид ашигладаг — энэ нь нойтон гадаргуу дээр наалддаггүй бөгөөд энэ нь ангилалын үед давуу талыг эхлүүлж болно.

Нэмэлт зүйлийг зөвлөмжийн үед нөлөө өмсөх. Молибденит нь хурц хортой ч биш ч гэсэн нарийн хуяраг хэсгүүд нь бүх зүйлийг саарал металлаас хальсаар бүрхэж, тоос нь амьсгалаар дотогш орж болохгүй. Молибденитийн глюкер хурууны дээр мэдрэгддэг царцаа, өөхлөлтүүд нь графиттай адилхан байдаг — энэ нь хоёр эрдэс хоорондын эргэлтийн төөрөлдлөлийг үүсгэсэн шинж чанар юм.

OUTDOORS ONLY — хоргүй хүхрийн давхар ислийн хий ялгаруулдаг. Шаралт нь молибденитийг молибден триоксидт хувиргадаг: 2MoS₂ + 7O₂ → 2MoO₃ + 4SO₂↑. Урвал нь маш их дулаан ялгаруулдаг — нэг удаа эхэлсэн үед энэ нь хэсэгчлэн өөрийгөө хангадаг. Хүхрийн давхар исэл (SO₂) нь томоохон хэмжээгээр ялгарч, энэ нь хоргүй, амьсгалыг сөргөнө, ширтүүлэх хий юм. Бүх цагт салхины эсрэг талд байрлаж байгаарай.

Молибденитийн үрхүүлэлтийг урвалд сэтгэл татам саванд нимгэн давхаргаар (1 см-ээс доош) дараах. Түймэр дотор 500–600 °C температурт халаа. Молибденит исэлжиж эхэлдэг бөгөөд саарал металл үрхүүлэлт аажмаар бүдэнхэй шарлаг-цагаан нунтаг болж хувирдаг — энэ нь молибден триоксид (MoO₃) юм. Урт ган саваа ашиглан агаарт шинэ гадаргуу ажилуулахын тулд байнга холиш.

MoO₃ 795 °C-д сублимацинд орудаг тул 750 °C-ээс дээш халаалт хийж болохгүй, эс тэгвэл исэл уур болж алга болно. Энэ нь критик температур нарийцаах цэг юм — хэрэв галын дулаан хэтэрлэг их байвал MoO₃ уур нимгэн цагаан утаа болж ялгарна. Температурыг 500–700 °C хүрээнд байлгаж, бүрэн исэлжүүлэхийн тулд хангалттай хугацаа (1–2 цаг) авах. Шаралт бүхэлдээ бүдэнхэй шарлаг-цагаан нунтаг болж, саарал металл үрхүүлэлт ямар ч үлдэхгүй байх үе хүртэл дуусна.

Шарсан MoO₃ нэвтрүүлэгийг нарийн нунтаглагдсан нүүрстөрөгчийн давстай ойролцоогоор 1:0.3 жингийн харьцаатай холих. Бууруулах урвал нь: MoO₃ + 3C → Mo + 3CO (хялбарчилсан; шатлалт бууруулалтын үед MoO₂ ба Mo₂O₃ завсрын давс үүсдэг). Холимогийг шавар эсвэл графитын магадлалын сав болгоомжтойгоор сагсаж нөлөө үзүүлэх.

Магадлалын саваа албадан агаарын нүүрстөрөгчийн зуухад байрлуулж, хамгийн их хүрч болох температур хүртэл халаа. MoO₃-ийг нүүрстөрөгчөөр бууруулах ойролцоогоор 900 °C-ээс эхэлж, 1100 °C-аас дээш хурдан үргэлжилдэг. Молибден нь хайлах цэг 2623 °C-тэй байдаг — вольфрам шиг, үүнийг нүүрстөрөгчийн зуухад хайлуулах боломжгүй. Бүтээгдэхүүн нь хар металл нэвтрүүлэг эсвэл ходолдсон масс хэлбэрээр үүсдэг, хайлсан товш биш.

Хамгийн их температурыг 2–3 цаг хадгалаа. Нүүрстөрөгчийн монокисид үйлдвэрлэгддэг — үнэргүй, үхлийн хий — иймээс сайн агааржуулалттай гадаадын ажиллагаа зайлшгүй шаардлагатай. Магадлалын саваа сайн битүүтэй (таг эсвэл урвуу магадлалын сав) байх ёстой бөгөөд дотор нь бууруулах уур амьсгалыг хадгалж, MoO₃-ийг нүүрстөрөгчтэй урвал хийхээс өмнө сублимацлаагүй байлгах.

Угаалтуургыг бүрэн хөргөж, дараа нь түүнийг сахлаж нээ. Бүтээгдэхүүн нь хар сэр металлик нунтаг эсвэл хэсэгчлэн спекжүүлсэн масс байх ёстой. Молибден металлын нунтаг нь хар мөнгөлөг-саарай өнгөтэй, вольфрамын нунтагаас илүү хар өнгөтэй байдаг. Түүний нягтрал 10.28 г/см³ — төмөр (7.87) -ээс илүү нягт боловч вольфрам (19.25) -аас бага нягтралтай.

Молибден нь парамагнит — соронз дээр татагддаггүй. Энэ нь төмөр эсвэл никель бохирдолтоос ялгаатай. Гарын линз дээр сайн бууруулсан молибден хэсгүүд нь эндивидуал ширхгийн гадаргуу дээр металлын гялалзалтыг харуулдаг.

Химийн баталгаажуулалтын туршилт: саарай нунтагны жижиг хэмжээг халуун, төвлөрсөн азотын хүчил дээр уусга. Молибден нь өнгөгүй эсвэл бөөлөг шар өнгөтэй уусмалыг үүсгэхийн тулд уусдаг. Илүүдэл аммиак (NH₃) нэмэх, дараа нь аммоний фосфат ((NH₄)₂HPO₄) нэмэх нь аммоний фосфомолибдатын (амонийн фосфомолибдат) ярьсан шаргалдартай үнэг өнгөтэй хөрөвтлөг үүсгэдэг ((NH₄)₃PMo₁₂O₄₀) — молибдений хувьд сонгомол ба маш өндөр мэдрэмжтэй сонгомол чанарын туршилт. Энэхүү бүдүүлэг шаргалдартай өнгөтэй хөрөвтлөг нь буруутайгүй юм.

辉钼矿最直接的实际应用是作为固体润滑剂。MoS₂的摩擦系数是最低的材料之一——0.03至0.06，相比之下石墨为0.10–0.15。其分层晶体结构，每层外表面上有硫原子，形成自然光滑的滑动平面。与石墨（需要水分才能有效润滑）不同，MoS₂在真空和干燥环境中润滑效果很好，使其对太空应用至关重要——NASA在卫星轴承和机制中广泛使用MoS₂润滑剂。

为了演示润滑剂特性，将一块原始辉钼矿在干净的金属表面（钢板或刀片）上摩擦。灰色MoS₂转移为薄的、粘附的膜。将两个这样处理过的表面相互摩擦会显示出显著的光滑性——与裸露金属相比摩擦力的降低是立即明显的。这同样的原理用于MoS₂基润滑脂、喷雾润滑剂和工业应用的干膜润滑涂层。

润滑剂特性来自晶体结构：每个钼原子以三角棱晶体排列与六个硫原子结合，形成刚性MoS₂片材。在片材之间，仅有弱范德华力作用（通过S—S接触）。这些弱的层间键允许片材彼此以最小的阻力滑动——这与使石墨光滑的机制相同，但更有效，因为硫-硫相互作用弱于石墨中的碳-碳相互作用。

Молибденит хальс ба MoO₃ тоос нь чийглэг даавуугаар цэвэрлэх ёстой. MoO₃ нь салст мембранд сулхан ирритант боловч хүнд маш ховор ядаж байдаггүй — гол эрсдэл нь молибденийг зэсийн солилцооны хэмжээнд сөргөөр нөлөөлж, молибденозис гэж нэрлэгдэх эмгэг үүсгэдэг нь үл ухаалбайтай мал (үхэр, хонь)-д үзүүлэх эрсдэл юм. MoO₃-ийг ашигтан талбайд гаргаж болохгүй. Үлдэгдлийг эрдэмтэй байдлаар устгах хэрэгтэй.

Молибденийн металл нунтаг нь битүүтэй шилэн сав дээр байлгаж болно. Энэ нь өрөөний температурт агаарт тогтвортой байдаг боловч халахад исэлдэнэ. Энэ материал нь бээлийтэй авч явахад аюултай биш.

Бүрэн туршилтыг баримтжуулах: молибденит жин, шарах температур ба хугацаа, MoO₃ ургац, нүүрстөрөгч харьцаа, бууруулах температур ба хугацаа, эцсийн металл нунтаг ургац. 400 грамм цэвэр молибденит (MoS₂, 60% Mo)-аас онолын молибденийн ургац 240 грамм байдаг. Шарах алдагдал (MoO₃ сублимация, хэрэв температур 750 °C-ээс хэтэрсэн бол) ба бүрэн бус бууралт нь практик ургац мэдэгдэхүйц бага байх болно гэсэн үг юм. Нягтрал ба фосфомолибдат тестийг давсан саарал металл нунтаг гэсэн жижиг хэмжээтэй ч Хьелм-ийн 1781 оны туршилтыг амжилттай давтаж авсан үндэслэл болно — төмөрлөгчид хожим чухал гэж нэрлэсэн элементийн ялгалдуулалт.