Molybdän
| Molybdän | |
| Elementsymbol | Mo |
| Ordnungszahl | 42 |
| Relative Atommasse | 95,95 |
| Aggregatzustand | fest |
| Schmelzpunkt | 2623 °C |
| Siedepunkt | 4612 °C |
| Elementkategorie | Übergangsmetall |
Molybdän (zu altgr. μολύβδαινα mólybdaina „Bleimasse, -kugel“, zu: μόλυβδος mólybdos „Blei“) ist ein zu den Übergangsmetallen gehörendes chemisches Element im Periodensystem der Elemente. Es handelt sich um ein silbrigweiß glänzendes, in Pulverform stahlgraues, und mit vielen Metallen legierbares, sprödes, erst bei höheren Temperaturen reaktives Schwermetall.
Ende des 19. Jahrhunderts bemerkte man bei der Herstellung von Geschützrohren die nützlichen Eigenschaften von Molybdän in Stahllegierungen. In beiden Weltkriegen war die Nachfrage nach dem Metall groß. Die Hauptmenge des Molybdäns wird als Nebenprodukt bei der Kupferherstellung gewonnen. Als Zusatz dient Molybdän der Härtung und Verhinderung der Anlassversprödung von Stahl. Mehr als zwei Drittel des produzierten Molybdäns werden zur Erzeugung von Metalllegierungen wie Ferro-Molybdän verbraucht.
Inhaltsverzeichnis
Eigenschaften
Das Metall Molybdän ist von hochfester, zäher und harter Beschaffenheit und besitzt von allen Elementen der 5. Periode des Periodensystems den höchsten Schmelzpunkt. Von reduzierenden Säuren (auch Flußsäure) wird es ebenso wie der größere Bruder Wolfram nicht angegriffen, weshalb es in großen Mengen zur Herstellung von säurebeständigen Edelstählen und Nickelwerkstoffen Verwendung findet. Hingegen führen oxidierende Säuren wie heiße konzentrierte Schwefelsäure, Salpetersäure oder Königswasser zu hohen Abtragsraten. Ebenso unbeständig ist Molybdän in oxidierenden Alkalischmelzen.
Im lebenden Organismus ist Molybdän ein essenzielles Spurenelement sowohl für Pflanzen als auch für Tiere. Daher kann durch Molybdänmangel ein Boden unfruchtbar werden, was erklärt warum eine Düngung mit Ammoniummolybdat den Ertrag auf solchen Böden steigert. Der Mensch deckt seinen Tagesbedarf von geschätzten 50 bis 100 μg im Allgemeinen über die Nahrung. Molybdänhaltige Enzyme wirken bei der Atmung.
Geschichte
Im Jahre 1778 stellte der in Schweden wirkende deutsche Chemiker Carl Wilhelm Scheele aus dem Mineral Molybdänglanz durch das Erhitzen mit Salpetersäure weißes Molybdänoxid her. Der schwedische Chemiker Peter Jakob Hjelm synthetisierte dann im Jahre 1781 erstmals unreines, elementares Molybdän durch eine Reduktion von Molybdän(VI)-oxid mit Graphit. Der Name des Elements leitet sich (über lateinisch molybdaena) vom altgriechischen Wort mólybdaina für Bleiglanz ab, da man im Mittelalter den Molybdänglanz für einen Bleiglanz hielt. Die Herstellung von reinem Molybdän gelang erst am Anfang des 20. Jahrhunderts durch Reduktion von Molybdän(VI)-oxid mit Wasserstoff. Es verbesserte als Legierungsbestandteil die Eigenschaften des Stahls in Artilleriegeschützen erheblich.
Vorkommen
Molybdän gehört zu den selteneren Elementen auf der Erde und steht an 39. Stelle der Elementhäufigkeit. Elementar kommt Molybdän auf der Erde als Hexamolybdän, einer Legierung aus Molybdän, Iridium, Eisen, Osmium und Ruthenium vor. Allerdings fand man im Mondgestein ein einzelnes Molybdänkorn in elementarer Form. Das bedeutendste Molybdänerz ist der Molybdänglanz. Die wichtigsten Lagerstätten liegen in Idaho (USA), in Britisch-Kolumbien (Kanada) und in Stavanger (Norwegen). In der BRD kommen im Erzgebirge und in Oberbayern kleinere Lagerstätten vor. Ein bei Mineraliensammlern bekanntes Mineral mit einer Molybdänverbindung ist das Bleierz Wulfenit.
Verwendung
Molybdän wird als wichtiger Legierungsbestandteil in Werkzeugstählen (zusammen mit Chrom), Federstählen und korrosionsbeständigen Stählen verwendet. Mehr als zwei Drittel des hergestellten Molybdäns wird zur Erzeugung von Metall-Legierungen wie Ferro-Molybdän verbraucht. Aufgrund der Verknappung von Wolfram im Ersten Weltkrieg wurde vermehrt Molybdän zur Herstellung von hochfesten Werkstoffen eingesetzt. 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.
Wegen seiner vielfachen Anwendungsmöglichkeiten gilt Molybdän als strategisches Metall für die Weltraumtechnik und in der Kraftfahrzeugindustrie. Es kommt bei der Herstellung von Flugzeug- und Raketenteilen zur Verwendung. In der Ölverarbeitung wird es als Katalysator zur Schwefelentfernung eingesetzt. Auch in elektronischen Bauteilen ist Molybdän zu finden. In TFTs (Dünnschichttransistoren) dient es als leitende Metallschicht.
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. In der chemischen Industrie bestehen korrosionsanfällige Bauteile wie Ventile aus Molybdän. Die Glasindustrie setzt Molybdän als Elektrodenmaterial der Glasschmelzöfen ein.
Zudem dienen Molybdänfolien als gasdichte Stromdurchführung in Quarzglas, unter anderem an Halogenglühlampen und Hochdruck-Gasentladungslampen.
In der Röntgendiagnostik findet Molybdän 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.
Beiei der Imprägnierung von Stoffen finden Molybdate Verwendung, um diese schwer entflammbar zu machen.
