Molybdän
Molybdän ist ein hochschmelzendes, formbares, erst bei höheren Temperaturen reaktives Schwermetall der 6. Nebengruppe. Es bildet vorrangig Verbindungen mit den Oxidationsstufen +IV und +VI. Gewonnen wird es aus MoO3 durch Reduktion mit Wasserstoff. Das Molybdän(VI)-oxid wird beim Rösten von Molybdänglanz (MoS2) hergestellt. Das Metall dient als Elektrodenmaterial, zur Herstellung von Halterungen für Glühwendeln und zur Herstellung von Spezialstählen (Molybdänstahl). Molybdänhaltige Enzyme wirken bei der Atmung.
Eigenschaften des Elements
| Einordnung in das Periodensystem der Elemente und Eigenschaften | Atombau |
| Ordnungszahl: 42 | 42 Protonen 42 Elektronen |
| 5. Periode | 5 besetzte Elektronenschalen |
| VI. Nebengruppe | 6 Außenelektronen |
| Elektronenkonfiguration im Grundzustand | Kr 5s14d5 |
| Elektronegativität | 1,8 |
| Ionisierungsenergie in eV | 7,099 |
| häufigste Oxidationszahlen | VI; IV |
| Atommasse des Elements in u | 95,94 |
| Atomradius in 10- 1 0m | 1,362 |
| Ionenradius in 10- 1 0m | 0,62 (+4) |
| Aggregatzustand im Normalzustand | fest |
Stoffkonstanten und Häufigkeit des Vorkommens in der Natur
Dichte in  bei 25 °C | 10,2 |
| Härte nach Mohs und Brinell | 5,5; 134 · 107 |
Schallgeschwindigkeit in  | 6192 |
| Schmelztemperatur in °C | 2610 |
spezifische Schmelzwärme in  | 291,85 |
| Siedetemperatur in °C | 5560 |
| spezifische Verdampfungswärme in | 5610 |
Standardentropie S0 in  | 29 |
Wärmeleitfähigkeit in  bei 27 °C | 138 |
spezifische Wärmekapazität in  | 0,251 |
Volumenausdehnungskoeffizient in 10- 3  | |
spez. elektrischer Widerstand in  | 0,047 |
| Anteil in der Erdhülle in % (Atmosphäre, Wasser, Erdkruste bis 10 km Tiefe) | 0,001 4 |
Bolzen aus Molybdän
Isotope des Elements
Molybdän kommt in der Natur als Gemisch aus sechs stabilen und einem langlebigen radioaktiven Isotop vor. Daneben sind noch 23 weitere künstliche radioaktive Isotope hergestellt worden. Einige sind beispielhaft in der folgenden Tabelle mit aufgeführt.
| Ordnungszahl Z | Massen- zahl A | Atommasse in u | Häufigkeit in % | Art der Strahlung und Energie in MeV | Halbwertszeit |
| 42 | 92 | 91,906 | 15,2% | ||
| 94 | 93,905 090 | 9,1% | |||
| 95 | 94,905 839 | 15,9% | |||
| 96 | 95,904 674 | 16,7% | |||
| 97 | 96,906 022 | 9,4% | |||
| 98 | 97,905 409 | 24,2% | |||
| 99 | 98,907 | künstlich | β  : 1,2 | 66 h | |
| 100 | 99,907 475 | 9,4% | β | 101 9a | |
| 101 | 100,910 | künstlich | β : 0,8 | 14,6 min. |
Energieniveauschema
Weitere Eigenschaften
In reinem Zustand ist Molybdän ein zinnweißes, gut dehnbares Schwermetall. Die große Festigkeit, auch bei hohen Temperaturen, ist charakteristisch für das Element. Molybdän lässt sich gut formen, leicht zu Blechen, Drähten, Röhren usw. verarbeiten. Es besitzt eine sehr hohe Schmelz- und Siedetemperatur. Molybdän gehört zur sogenannten Chromgruppe und bildet, ähnlich wie Chrom, in seinen Verbindungen fast alle Oxidationsstufen von -II bis +VI. VI ist dabei die stabilste. Es ist ein unedles Metall, elektropositiv und hat ein negatives Normalpotenzial. Nichtoxidierende Säuren greifen das Metall aufgrund von Passivierung nicht an, jedoch wird es von oxidierenden Säuren und heißer konzentrierter Schwefelsäure, Salpetersäure und Königswasser rasch aufgelöst. Bei höheren Temperaturen reagiert Molybdän mit Nichtmetallen. Es bildet mit Fluor, Chlor und Brom die entsprechenden Halogenide; mit Bor, Kohlenstoff, Silicium und Stickstoff reagiert es zu Salzen bzw. Komplexen, welche durch eine große Farbenvielfalt charakterisiert sind.
Entdeckung
Der schwedische Chemiker CARL WILHELM SCHEELE (1742- 786) entdeckte 1778, dass das Mineral Molybdänglanz durch Erhitzen mit Salpetersäure in weißes Molybdän(VI)-oxid überführt werden kann. Das Oxid nannte er wegen seiner sauren Eigenschaften Molybdänsäure. 1781 isolierte der Schwede PETER JAKOB HJELM (1746-1813) durch Reduktion des Trioxids mit Braunstein und Grafit stark verunreinigtes, metallisches Molybdän. Anfang des 20. Jahrhunderts wurde Molybdän erstmals in reiner Form durch Reduktion von Molybdän(VI)-oxid mit Wasserstoff hergestellt.
Vorkommen/Herstellung
Molybdän gehört zu den selteneren Elementen auf der Erde und steht an 39. Stelle der Elementhäufigkeit. Elementar kommt es in der Natur nicht vor. In den Erzvorkommen ist es meist nur in sehr geringen Konzentrationen vorhanden. Die größten Erzvorkommen befinden sich in den USA, Kanada und Norwegen. Das stark verunreinigte Mineral Molybdänglanz wird im ersten Schritt zur Molybdänherstellung auf 80-90 % durch Flotation angereichert und durch Abrösten zu Molybdän(VI)-oxid oxidiert. Danach wird Molybdäntrioxid durch Ammoniaklösung gelaugt und mit Säure aus der Lösung gefällt. Anschließend wird es im heißen Wasserstoffstrom zum Metall reduziert. Daraus entsteht stahlgraues, hochreines Molybdänpulver, das nach speziellen Schmelzverfahren zu kompaktem Metall bzw. Barren verarbeitet wird. Der Großteil des Molybdäns fällt heute als Nebenprodukt der Kupfergewinnung an.
Verwendung
Reines Molybdän spielt in der Technik als ein wichtiger Werkstoff für extreme Beanspruchungen eine große Rolle. Grund ist seine große Festigkeit, seine Korrosions- und Hitzebeständigkeit, sowie auch sein hoher Schmelz- und Siedepunkt. In der Elektrotechnik dient es zur Herstellung von Widerstandsdraht für Heizwicklungen von Hochtemperatur-Elektroöfen, als Elektrodenwerkstoff für Glasschmelzöfen, als Anodenmaterial für Elektrodenröhren u. a. Molybdändrähte lassen sich als Stromleiter dicht in Glas einschmelzen und finden daher bei der Herstellung von Glühlampen Verwendung. 80 % des Molybdäns werden heute in der Stahlindustrie zur Herstellung von Molybdänlegierungen benötigt. Ein geringer Zusatz von Molybdän erhöht erheblich die Korrosionsbeständigkeit bei vielen Stahlsorten sowie auch die Zähigkeit und Festigkeit.
Wichtige Verbindungen
Wichtig sind Oxide mit variabler Stöchiometrie, MoO3 - x (x= 0 - 1), polymere Molybdänsäure, H2MoO4, diverse Molybdate, MoO4 2 - sowie die Halogenide MoF6 und MoCl6.
Bau
Molybdän kristallisiert in einem kubisch-raumzentrierten Gitter.
