Molybdän

Eigenschaften des Elements

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, MoO_{3 - 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.