כימיה היא הבסיס לחיינו. כל פריטי הבית מורכבים מתרכובות של יסודות הטבלה המחזורית. בכל דקה בגוף האדם יש טרנספורמציות מורכבות שבהן מעורבים כימיקלים. מאמר זה ידבר על מתכת כמו מוליבדן: היכן משתמשים בה, תכונותיה ותפקידה בגוף האדם.
עמוק לתוך ההיסטוריה
מינרלים המכילים מוליבדן היו ידועים ביוון העתיקה. לתרכובות הטבעיות הללו היה מבנה דומה לגרפיט. לכן, הם שימשו לעתים קרובות יחד עם זה כדי ליצור לידים. ל-Molybdenite MoS₂ היה גוון אפור-ירוק כשכתוב על נייר. בגלל הברק האופייני לה, ניתן לה השם מוליבדנה - "כמו עופרת".
קרל וילהלם שילה ערך מחקר, שבזכותו סינתז Trioxide MoO₃, אך בשל היעדר תנור מתאים, הוא לא הצליח לבודד את המתכת בצורתה הטהורה. יונס יעקב ברזליוס הצליח להשיג מוליבדן בשנת 1817 על ידיהפחתת תחמוצת לא עם פחמן, אלא עם מימן. היסוד הכימי המסונתז נחקר בקפידה ותואר בעבודותיו של המדען.
נכסים פיזיים
מהו מוליבדן? זוהי מתכת אפורה בהירה שבצורתה הטהורה עמידה בפני חמצון (בתנאים רגילים). עם עלייה בטמפרטורה ל-400-600 מעלות, יכולת זו פוחתת, ונוצר MoO₃ טריאוקסיד.
המוליבדן הוא רקיע וניתן לגימור, מוטבע בקלות. צפיפות מתכת 10.2 גרם/ס מ3, נקודת התכה 2620 ⁰С, נקודת רתיחה - 4800 ⁰С. לפי אינדיקטורים אלה, ניתן לראות כי הוא די עקשן. נוכחותם של מזהמי פחמן, חנקן או גופרית משפיעה על התכונות הפיזיקליות, בפרט, החומר הופך שביר ושביר. מוליבדן הוא פרמגנטי. עם עליית הטמפרטורה, החוזק שלו גדל באופן משמעותי.
תרכובות מוליבדן טבעיות, משיגים
כדאי לדעת שמוליבדן אינו מופיע בצורתו הטהורה, הוא קיים בטבע רק בתרכובות עם יסודות אחרים. התוכן המשוער של מתכת בקרום כדור הארץ הוא 3∙10-4%. ישנם כ-15 מינרלים, מתוכם הנפוצים ביותר הם:
- disulfide MoS2 – מוליבדניט;
- CaMoO4 – powellite;
- PbMoO4 – wulfenite.
המשקעים העיקריים של תרכובות אלו קשורות קשר הדוק לתהליכי המשקעים בפתחי אוורור הידרותרמיים.
מוליבדן דיסולפיד נכרה למטרות תעשייתיות. השימוש בו להשגת מתכת טהורה הוא מאודחָשׁוּב. זה קורה בעזרת הטבת עפרות על ידי הנפה. כך מתקבל תרכיז, שנורה לאחר מכן.
2MoS2+7O2=2MoO3+4SO 2
התחמוצת המבודדת מטוהרת ומופחתת על ידי זרם יבש של מימן בטמפרטורה של 700 מעלות. תוצר התגובה הוא אבקת מוליבדן. בעתיד, ניתן להשתמש בו בצורתו הטהורה או כחומר ליצירת מוצרים מגולגלים ומוטבעים.
ייצור פלדות סגסוגת
מתכות ברזל משתמשת באבקת מוליבדן. איפה זה מיושם? לסגסוגת פלדות וברזל יצוק. תוספת של אלמנט זה להרכב הסגסוגות משפרת משמעותית את איכותן. גמישות, עמידות בפני שחיקה, עלייה בעמידות בפני השפעה. כ-0.5% מוליבדן מתווספים לפלדות מבניות, בגלל זה המבנה שלהן הופך לדק ואחיד יותר, והשבריריות של המוצרים הסופיים פוחתת.
הוספה של חומרים אחרים מאפשרת להשיג קומפוזיציות מיוחדות בשימוש נרחב בתעשיות שונות. סגסוגות, הכוללות קובלט וניקל (50-60%), כמו גם כרום (כ-20-28%), מסוגגות על ידי הוספת מוליבדן. היכן נעשה שימוש בחומר זה? התשובה טמונה בתכונות המיוחדות שלו - עמידות גבוהה בחום. הוא משמש לייצור חלקי עור למטוסים וטילים.
יישום של סגסוגות מוליבדן
כאשר מוסיפים ניוביום, טיטניום ומתכות כבדות אחרות למוליבדן, עמידות החום עולהסגסוגות. ניתן להשתמש בהרכב כזה ליצירת חלקים עבור טורבינות גז ותאי בעירה במדעי הטילים.
בסגסוגות עם תכולה גבוהה של מוליבדן (17-28%), עמידות בפני קורוזיה עולה. הם לא מפחדים אפילו מאינטראקציה עם חומצה כלשהי (למעט חומצה הידרופלואורית).
לתכונות העקשן של מוליבדן והשימוש בו ביצירת צינורות מיוחדים יש חשיבות רבה באנרגיה גרעינית. מוצרים כאלה מסוגלים לעמוד בחשיפה לליתיום מותך. הוא פועל כנוזל קירור בכורי אורניום. בנוסף, המוליבדן עצמו, בצורה של איזוטופ Mo-99, מצא שימוש כאינדיקטור בתעשייה הגרעינית.
בשל שילובו של מוליבדן, מוליבדן משמש ליצירת תבניות ליציקת חלקים מנחושת, אלומיניום ואבץ. החוזק הגבוה של המתכת מאפשר תהליכים בלחץ גבוה.
גלגול והחתמה, יישום
מחסרים המתקבלים על ידי התכה של אבקה, נוצרים מוצרים מגולגלים - מוטות וחוטים. הם מורכבים ממתכת טהורה הנקראת מוליבדן. היכן משתמשים במוצר זה? הוא משמש לרוב בייצור של צמדים תרמיים, המשמשים למדידת טמפרטורות מעל 2000 ⁰C. ווים וליבות לליפוף חוט טונגסטן במנורת ליבון עשויים גם הם מחוטי מוליבדן. מובילי קתודה ואלקטרודות מיקוד בשפופרות רנטגן ובמנורות גנרטור חייבים להיות אמינים ולעמוד בדרישות של עמידות מתכת גבוהה. מוליבדן מגולגל מצוין למטרות אלו.
מוטות וצלחותמשמשים במקום אלקטרודות בתנורי התכה בטמפרטורה גבוהה. הם חייבים להיות בסביבה מיוחדת המורכבת מארגון, מימן או ואקום. בשל העובדה שהמוליבדן אינו נכנס לתגובות כימיות עם זכוכית, הוא משמש לייצור חלקים של תנור היתוך.
יישום בענפים אחרים
מוליבדן מצא יישום בתעשיית הנפט. שם הוא משמש כזרז המסוגל לנקות מוצרים מזיהומי גופרית. חומרי סיכה מיוצרים על בסיס אלומיניום דיסולפיד. הם מייצבים את פעולתם של מכשירים שונים ומגנים על משטחים מלחץ מכני בטמפרטורות גבוהות. יש לו חומר סיכה כזה ותכונות נגד קורוזיה.
בייצור של צבעים ולכות, שבו משתמשים מוליבדן ותחמוצות שלו, מתקבלים פיגמנטים מתמשכים בגווני צהוב-כתום. גם סינתזה של סיבים מלאכותיים לא עובדת בלי החומר הזה. כדי להגדיל את תכולת החנקן באדמה, משתמשים במיקרו-דשנים הכוללים מוליבדן.
תפקיד המוליבדן בגוף
מוליבדן ממלא תפקיד משמעותי בגוף האדם. הוא מעורב בסינתזה של המוגלובין, חנקן וחילוף חומרים פורין. אחראי על ספיגת ברזל וויטמין C, הוא נוגד חמצון רב עוצמה. ליסוד הקורט יש אפקט מגן ומרענן.
מזונות עשירים במוליבדן הם קטניות ודגנים, ירקות עלים. הכמות הנדרשת של מיקרו-נוטריינט מדי יוםנכנס לגוף אם אוכלים נכון. ניתן לחדש את חסרונו באמצעות קומפלקסים מינרלים.
