Molybdeen is een zilverwit metaal dat ductiel is en zeer goed bestand is tegen corrosie. Het heeft een van de hoogste smeltpunten van alle pure elementen - alleen de elementen tantaal en wolfraam hebben hogere smeltpunten. Molybdeen is ook een essentiële voedingsstof voor het leven.
Als transistiemetaal vormt molybdeen gemakkelijk verbindingen met andere elementen. Molybdeen bevat 1,2 gewichtsdelen per miljoen (ppm) van de aardkorst per gewicht, maar wordt niet vrij in de natuur gevonden. Het belangrijkste molybdeenerts is molybdeniet (molybdeendisulfide), maar is ook te vinden in wulfeniet (loodmolybdaat) en powelliet (calciummolybdaat).
Het wordt teruggewonnen als bijproduct van koper- of wolfraamwinning. Molybdeen wordt voornamelijk gewonnen in de Verenigde Staten, China, Chili en Peru. De wereldproductie bedraagt ongeveer 200.000 ton per jaar, volgens de Royal Society of Chemistry (RSC).
Gewoon de feiten
- Atoomnummer (aantal protonen in de kern): 42
- Atoomsymbool (op het periodiek systeem der elementen): Mo
- Atoomgewicht (gemiddelde massa van het atoom): 95,96
- Dichtheid: 10,2 gram per kubieke centimeter
- Fase bij kamertemperatuur: vast
- Smeltpunt: 4753 graden Fahrenheit (2623 graden Celsius)
- Kookpunt: 8.382 graden F (4.639 graden C)
- Aantal isotopen (atomen van hetzelfde element met een ander aantal neutronen): 24 waarvan de halfwaardetijden bekend zijn met massagetallen van 86 tot 110.
- Meest voorkomende isotopen: Mo-98 (24,1 procent); Mo-96 (16,7 procent); Mo-95 (15,9 procent); Mo-92 (14,8 procent); Mo-97 (9,6 procent); Mo-100 (9,6 procent); Mo-94 (9,2 procent).
Ontdekking
Het zachte zwarte minerale molybdeniet (molybdeensulfide) werd tot 1778 vaak aangezien voor grafiet of looderts, toen uit een analyse van de Duitse chemicus Carl Scheele bleek dat het geen van deze stoffen was en in feite een totaal nieuw element was. Maar aangezien Scheele niet over een geschikte oven beschikte om de witte vaste stof tot metaal te reduceren, zou het volgens Chemicool nog enkele jaren duren voordat het element daadwerkelijk werd geïdentificeerd. Sterker nog, Scheele werd later bekend als "pech Scheele" omdat hij een aantal chemische ontdekkingen deed - waaronder zuurstof - maar de eer werd altijd aan iemand anders gegeven.
De komende jaren bleven wetenschappers aannemen dat molybdeniet een nieuw element bevatte, maar het bleek nog steeds erg moeilijk te identificeren, omdat niemand het tot een metaal had kunnen herleiden. Sommige onderzoekers zetten het echter om in een oxide, waarna het aan water werd toegevoegd en molybdeenzuur vormde, maar het metaal zelf bleef ongrijpbaar.
Uiteindelijk vermaalde de Zweedse chemicus Peter Jacob Hjelm molybdeenzuur met koolstof in lijnolie om een pasta te vormen. De pasta zorgde voor nauw contact tussen de koolstof en het molybdeniet. Hjelm verwarmde het mengsel vervolgens in een gesloten smeltkroes om het metaal te produceren, dat hij vervolgens molybdeen noemde, naar het Griekse woord "molybdos", wat lood betekent. Het nieuwe element werd aangekondigd in het najaar van 1781, volgens de Royal Society of Chemistry.
Toepassingen
Het meeste commerciële molybdeen wordt gebruikt bij de productie van legeringen, waar het wordt toegevoegd om de hardheid, sterkte, elektrische geleidbaarheid en weerstand tegen slijtage en corrosie te vergroten.
Kleine hoeveelheden molybdeen zijn te vinden in een grote verscheidenheid aan producten: raketten, motoronderdelen, boren, zaagbladen, filamenten van elektrische kachels, smeermiddeltoevoegingen, inkt voor printplaten en beschermende coatings in boilers. Het wordt ook gebruikt als katalysator in de petroleumindustrie. Molybdeen wordt geproduceerd en verkocht als een grijs poeder, en veel van zijn producten worden gevormd door het poeder onder extreem hoge druk samen te drukken, volgens de Royal Society of Chemistry.
Vanwege het hoge smeltpunt presteert molybdeen ongelooflijk goed onder zeer hoge temperaturen. Het is vooral handig in producten die onder deze extreme temperaturen gesmeerd moeten blijven. Dus in het geval dat sommige smeermiddelen en oliën kunnen ontbinden of in brand vliegen, kunnen smeermiddelen met molybdeensulfiden de hitte aan en blijven ze de boel in beweging houden.
Wie weet?
- Molybdeen is het 54e meest voorkomende element in de aardkorst.
- Het molybdeenatoom heeft de helft van het atoomgewicht en de dichtheid als wolfraam. Vanwege dit molybdeen vervangt het vaak wolfraam in staallegeringen en biedt het hetzelfde metallurgische effect met slechts de helft van het metaal, volgens Encyclopaedia Britannica.
- 'Big Bertha', het Duitse 43 ton kanon dat in de Tweede Wereldoorlog werd gebruikt, bevatte eerder molybdeen dan ijzer als een essentieel onderdeel van zijn staal, vanwege het veel hogere smeltpunt.
- Molybdeniet, of molybdena, is een zacht zwart mineraal dat ooit werd gebruikt om potloden te maken. Men dacht dat het mineraal lood bevatte en werd vaak verward met grafiet.
- Molybdeniet wordt gebruikt in bepaalde op nikkel gebaseerde legeringen, zoals de Hastelloys - gepatenteerde legeringen die zeer goed bestand zijn tegen hitte en corrosie en chemische oplossingen.
Micronutriënt
Molybdeen is een micronutriënt dat essentieel is voor het leven, maar te veel ervan is giftig.
Molybdeen zit in tientallen enzymen. Een van deze belangrijke enzymen is stikstofase, waardoor stikstof in de atmosfeer kan worden opgenomen en omgezet in verbindingen waarmee bacteriën, planten, dieren en mensen eiwitten kunnen synthetiseren en gebruiken.
Bij mensen is molybdeen de belangrijkste functie om als katalysator voor enzymen te dienen en om aminozuren in het lichaam af te breken, aldus Drweil.com. In planten is molybdeen een essentieel sporenelement dat nodig is voor stikstofbinding en andere metabolische processen.
Molybdeen heeft de unieke eigenschap dat het minder oplosbaar is in zure gronden en beter oplosbaar is in alkalische gronden (het is typisch het tegenovergestelde voor andere micronutriënten). Daarom is de beschikbaarheid van molybdeen voor planten behoorlijk gevoelig voor pH- en drainageomstandigheden. In alkalische bodems kunnen sommige planten volgens Lenntech tot 500 ppm molybdeen bevatten. Ander land is daarentegen kaal door een gebrek aan molybdeen in de bodem.
Noodzakelijk voor evolutie
Een ander interessant gebruik van molybdeen is zijn rol in wetenschappelijk onderzoek. Molybdeen is tegenwoordig zeer talrijk in de oceaan, maar was in het verleden veel minder. Hierdoor kan het dienen als een uitstekende indicator van de oude oceanische chemie. Wetenschappers op het gebied van biogeologie bestuderen bijvoorbeeld de hoeveelheid molybdeen in oude rotsen om te helpen inschatten hoeveel zuurstof er in een bepaalde periode in de oceaan en / of atmosfeer aanwezig kan zijn geweest.
Enkele jaren geleden vermoedden onderzoekers van de University of California, Riverside, dat tekorten aan zuurstof en molybdeen mogelijk verantwoordelijk waren voor een grote achterstand in de evolutie. Ze wisten dat er ongeveer 2,4 miljard jaar geleden een toename van zuurstof op het aardoppervlak was en dat zuurstof het oceaanoppervlak kon bereiken om micro-organismen te ondersteunen. De diversiteit aan levende organismen bleef echter erg laag. In feite verschenen dieren pas bijna 2 miljard jaar later - of ongeveer 600 miljoen jaar geleden - volgens het persbericht van de studie in Science Daily.
Wanneer ze geen molybdeen hebben, kunnen bacteriën stikstof niet omzetten in een vorm die nuttig is voor levende wezens. En als bacteriën niet snel genoeg stikstof kunnen omzetten, kunnen eukaryoten niet gedijen omdat deze eencellige levensvormen volgens Science Daily niet in staat zijn om zelf stikstof om te zetten.
Voor de studie, gepubliceerd in het tijdschrift Nature, maten de onderzoekers de niveaus van molybdeen in zwarte leisteen, een soort sedimentair gesteente dat rijk is aan organische stof en vaak diep in de oceaan wordt aangetroffen. Hierdoor konden ze inschatten hoeveel molybdeen mogelijk is opgelost in het zeewater waar het sediment was gevormd.
De onderzoekers vonden inderdaad sterk bewijs dat de oceaan op dit moment een tekort aan belangrijk molybdeen had. Dit zou een negatieve invloed hebben gehad op de evolutie van vroege eukaryoten, die volgens wetenschappers aanleiding gaven tot alle dieren (inclusief mensen), planten, schimmels en eencellige dieren zoals protisten.
