مولیبدن چیست؟ – خواص، ویژگی‌ها، انواع و کاربرد

بسیاری از آلیاژهایی که عرضه می‌شوند، مولیبدن را در میان عناصر مرکب برتر خود ذکر می‌کنند، اما این فلز شگفت انگیز چیست و چرا معمولاً از آن استفاده می‌شود؟ هر آلیاژی ترکیبی متعادل از فلزات باکیفیت است که با هم ترکیب می‌شوند و به مواد نهایی، خواص مفیدی برای طیف وسیعی از صنایع می‌دهند. مولیبدن یکی از این افزودنی‌های ضروری است. مولیبدن یک عنصر شیمیایی است که سابقه طولانی دارد. به طور رسمی در سال 1778 به عنوان یک عنصر به تنهایی کشف شد و در سال 1781 جدا شد. مولیبدن یک فلز آزاد طبیعی نیست، اما در حالت فلز آزاد خود ششمین نقطه ذوب بالا را در بین هر عنصری دارد. به همین دلیل، اولین کاربرد عملی آن در لامپ‌های رشته‌ای بود، جایی که توانایی آن برای پایدار ماندن در دماهای بالاتر، آن را به انتخاب عالی تبدیل کرد. مولیبدن به آسانی کاربیدها را در آلیاژها تشکیل می‌دهد و همین باعث شده است که آن را به یک ماده محبوب برای افزودن به آلیاژها و ابر آلیاژ های با مقاومت بالا تبدیل کرده است. در ادامه با صباپروفیل همراه باشید تا دنیای بزرگ این عنصر و فلز محبوب را برای شما بشکافیم.

عنصر و فلز مولیبدن چیست؟

مولیبدن (Molybdenum) با نماد شیمیایی Mo، یک عنصر شیمیایی از گروه 6 (VIb) در جدول تناوبی و با عدد اتمی 42 است. این فلز نسوز به رنگ خاکستری نقره‌ای است که برای ایجاد استحکام برتر به فولاد و سایر آلیاژها در دمای بالا استفاده می‌شود.

شیمیدان سوئدی کارل ویلهلم شیله (Carl Wilhelm Scheele) در حدود 1778 نشان داده بود که ماده معدنی مولیبداینا (اکنون مولیبدنیت) که برای مدت طولانی به عنوان سنگ سرب یا گرافیت تصور می‌شد، مطمئناً حاوی گوگرد و احتمالاً فلزی ناشناخته است. به پیشنهاد شیله، پیتر یاکوب هجلم، شیمیدان سوئدی دیگر، با موفقیت در سال 1782 این فلز را جدا کرد و نام آن را مولیبدن گذاشت. نام آن از واژه یونانی “Molybdos” به معنی شبیه سرب گرفته شده است.

مولیبدن در طبیعت به صورت راحت یافت نمی‌شود. عنصری نسبتاً کمیاب و تقریباً به اندازه تنگستن فراوان است.

ترکیب شیمیایی مولیبدن: مولیبدن طبیعی مخلوطی از هفت ایزوتوپ پایدار است: مولیبدن-92 (15.84 درصد)، مولیبدن-94 (9.04 درصد)، مولیبدن-95 (15.72 درصد)، مولیبدن-96 (16.53 درصد)، مولیبدن-97 (9.46 درصد)، مولیبدن-98 (23.78 درصد) و مولیبدن-100 (9.13 درصد).

مشخصات عنصر مولیبدن عبارت است از:

ویژگی های عنصر مولیبدن

مولیبدن دارای برخی از خواص جذاب، به ویژه استحکام عالی و پایداری مکانیکی فوق‌العاده است که حتی این ویژگی‌ها را در دماهای بسیار بالا نیز حفظ می‌کند. مولیبدن انعطاف‌پذیر و سخت نیز می‌باشد. اینها دلایل اصلی هستند که در بسیاری از آلیاژهای صنعتی، از این عنصر استفاده شده است. اما عوامل کلیدی دیگری نیز وجود دارد. به عنوان مثال، مولیبدن رسانایی حرارتی و الکتریکی بالایی دارد، همراه با پیوند قوی با شیشه، به این معنی که هنوز هم مانند اوایل قرن بیستم در نورپردازی استفاده می‌شود.

همچنین مولیبدن می‌تواند در برخی از آلیاژها مقاومت به خوردگی ارائه دهد، به عنوان مثال در آلیاژ اینکونل 27-7MO. این فولاد ضد زنگ فوق آستنیتی دارای درصد بالایی از مولیبدن (حدود 7.2٪) است و این به همراه نیکل و کروم مقاومت بالایی در برابر آب دریا و آب نمک دارد. محتوای مولیبدن همچنین در برابر اسیدهای احیا کننده مقاومت می‌کند. آلیاژهای مولیبدن در طیف گسترده‌ای از کاربردهای مختلف از جمله دستگاه‌های الکتریکی و الکترونیکی، اجزای هوافضا، کوره‌های با دمای بالا و تجهیزات پردازش استفاده می‌شوند.

حلالیت مولیبدن: بیشتر ترکیبات مولیبدن در آب نامحلول هستند یا در تماس با آب تجزیه می‌شوند. مولیبدات‌هایی مانند آمونیوم و مولیبدات سدیم (443 گرم در لیتر در دمای 20 درجه سانتی‌گراد) به راحتی در آب محلول هستند.

ویژگی‌های این فلز به صورت خلاصه عبارتند از:

1. قابلیت تحمل بار در دمای تا 1600 درجه سانتی‌گراد
2. هدایت حرارتی و الکتریکی عالی
3. فشار بخار کم در دمای بالا
4. ضریب انبساط حرارتی پایین
5. مقاومت در برابر خوردگی
6. محافظت در برابر ذرات با انرژی بالا

انواع آلیاژها و کاربرد مولیبدن در صنعت

بیشتر مولیبدن برای ساخت آلیاژها استفاده می‌شود. در آلیاژهای فولادی برای افزایش استحکام، سختی، هدایت الکتریکی و مقاومت در برابر خوردگی و سایش استفاده می‌شود. تعدادی از این آلیاژها عبارتند از:

1. آلیاژ اینکونل 625: دارای درصد بالایی از مولیبدن است، حدود 8 تا 10 درصد. مولیبدن به استحکام بالایی که آلیاژ ارائه می‌دهد کمک کرده و همچنین به مقاومت برتر در برابر طیف وسیعی از محیط‌های خشن و خورنده کمک می‌کند.
2. آلیاژ اینکونل 725: اگر آلیاژ فوق العاده با استحکام مورد نیاز باشد، آلیاژ اینکونل 725 تقریباً همان مقاومت خوردگی آلیاژ INCONEL 625 را ارائه می‌دهد. اما ترکیب نیکل، کروم، مولیبدن و نیوبیم در آن معجزه‌ای در سخت شدن و استحکام ایجاد می‌کند. (در حدود دو برابر اینکونل 625)
3. فولاد کروم مولیبدن: فولاد کروم مولیبدن یک آلیاژ فولادی است که به میزان 0.20 تا 0.50% کربن، 0.40 تا 1.10 کروم و 0.20 تا 0.40 مولیبدن به آن افزوده می‌شود. سختی فلز و قدرت و چقرمگی این فولاد بسیار بالا است. فولاد کروم مولیبدن قوی‌تر از فولاد ضد زنگ استاندارد است و نسبت مقاومت به وزن بالایی دارد.
4. آلیاژ نیکل مولیبدن: آلیاژ نیکل مولیبدن (NiMo) در تولید فولادهای ضد زنگ، فولادهای ویژه و ابر آلیاژها برای تقویت محلول جامد، سخت شدن رسوب، اکسید زدایی، گوگرد زدایی و غیره استفاده می‌شود.
5. فولاد منگنزی مولیبدن دار

کاربرد مولیبدن در پزشکی : بدن شما از مولیبدن برای پردازش پروتئین‌ها و مواد ژنتیکی مانند DNA استفاده می‌کند. مولیبدن همچنین به تجزیه داروها و مواد سمی وارد شده به بدن کمک می‌کند.

تاثیر و خواص مولیبدن در فولاد و استیل

اثر مولیبدن در فولاد، اثری غیرقابل انکار است. نقش و تاثیر مولیبدن در فولاد نیز مانند نقش کروم بر مقاومت در برابر خوردگی فولاد است. مولیبدن همچنین می‌تواند سختی، چقرمگی و استحکام کششی فولاد را افزایش دهد. با کاهش سرعت خاموش کردن مورد نیاز در طی فرآیند عملیات حرارتی، سختی پذیری را افزایش می‌دهد تا فولادی محکم و سخت بسازد.

مولیبدن همچنین می‌تواند خطر ایجاد حفره در فولاد را کاهش دهد زیرا مقاومت در برابر خوردگی ناشی از کلرید را بهبود می‌بخشد. معادل مقاومت حفره‌ای یا PRE در واقع با ضرب مقدار مولیبدن، کروم و نیکل در ضرایب و سپس جمع کردن مقادیر با یکدیگر محاسبه می‌شود.

گریدهای فولادی رایج با مقادیر زیاد مولیبدن، عبارتند از گروه A از فولادهای ابزار، فولادهای مارایجینگ مانند گرید 250 و بسیاری از فولادهای ضد زنگ یا همان استیل.

پودر فلز مولیبدن چیست؟

پودر مولیبدن یک ماده معدنی مهم است که از نظر ظاهری خاکستری رنگ است. کاربردهای پودر مولیبدن به سرعت توسعه یافته است. در حال حاضر، به طور گسترده‌ای در زمینه‌های صنعتی و کشاورزی مانند لاستیک، پلاستیک، کاغذ، رنگ، جوهر، کابل، داروسازی، کود، خوراک، مواد غذایی، شکر، نساجی، شیشه، سرامیک، محصولات بهداشتی، درزگیرها استفاده شده است. استفاده از این پودر فلز در صنعت کاغذسازی می‌تواند کاغذهایی با درخشندگی خوب، ساختار جامد، نوشتن آسان، پوشش یکنواخت، اصطکاک کم، تخلیه رطوبت آسان و خشک شدن آسان بسازد.

استات مولیبدن چیست؟

استات مولیبدن (II) یک جامد زرد رنگ، دیامغناطیسی و پایدار در هوا است که کمی در حلال‌های آلی محلول است. استات مولیبدن (II) نمونه‌ای نمادین از یک ترکیب با پیوند چهارگانه فلز-فلز است. دایمر استات مولیبدن (II) عموماً به عنوان یک ترکیب واسطه در فرآیند تشکیل سایر ترکیبات مولیبدن با پیوند چهارگانه استفاده می‌شود.

استات مولیبدن (به انگلیسی Molybdenum acetate) یک منبع مولیبدن کریستالی نسبتاً محلول در آب است که با حرارت دادن به اکسید مولیبدن تجزیه می‌شود. تمام استات‌های فلزی نمک‌های معدنی حاوی یک کاتیون فلزی و آنیون استات هستند، یک یون چند اتمی یک ظرفیتی (-1 بار) متشکل از دو اتم کربن که به صورت یونی به سه اتم هیدروژن و دو اتم اکسیژن (نماد: CH3COO) برای وزن فرمول کل 59.05 متصل شده‌اند. استات‌ها پیش سازهای عالی برای تولید ترکیبات با خلوص فوق العاده بالا، کاتالیزورها و مواد در مقیاس نانو هستند.

مولیبدن در بدن انسان

مولیبدن یک ماده معدنی ضروری است که به طور طبیعی در غذاها وجود دارد و در مکمل‌ها موجود است. این جزء چهار آنزیم مختلف در بدن است که به تجزیه پروتئین‌ها، الکل، داروها و سموم کمک می‌کند. آنزیم‌های حاوی مولیبدن نیز پورین‌ها و سولفیت‌ها را تجزیه می‌کنند. پورین‌ها ترکیباتی هستند که از غذا متابولیزه می‌شوند و اسید اوریک را تشکیل می‌دهند که در سطوح بالا، یک عامل خطر برای نقرس است. سولفیت‌ها یک ماده نگهدارنده هستند که برای حفظ رنگ و ماندگاری به برخی مواد غذایی اضافه می‌شود. برخی از افراد به سولفیت‌ها حساسیت پیدا می‌کنند که باعث واکنش آلرژیک می‌شود. مولیبدن در کبد، کلیه‌ها و استخوان ذخیره می‌شود. کلیه‌ها در صورت عدم نیاز در از بین بردن مقادیر اضافی مولیبدن از بدن کارآمد هستند.

مقادیر توصیه شده مصرف مولیبدن:

1. RDA: میزان توصیه شده رژیم غذایی (RDA) برای مردان و زنان بالغ بالای 19 سال، 45 میکروگرم در روز است. افراد بالای 14 سال که باردار یا شیرده هستند به 50 میکروگرم در روز نیاز دارند.
2. UL: سطح بالای مصرف قابل تحمل (UL) حداکثر میزان مصرف روزانه است که بعید است اثرات مضری بر سلامتی داشته باشد. UL برای مولیبدن برای بزرگسالان بالای 19 سال و باردار و شیرده 2000 میکروگرم در روز است.

مقدار مولیبدن مورد نیاز بدن، به سن شما بستگی دارد. میانگین مقادیر توصیه شده روزانه در زیر بر حسب میکروگرم (mcg) ذکر شده است.

خواص مولیبدن برای بدن انسان چیست؟

مولیبدن یک ماده معدنی است که برای سالم ماندن به آن نیاز دارید. بدن شما از مولیبدن برای پردازش پروتئین‌ها و مواد ژنتیکی مانند DNA استفاده می‌کند. مولیبدن همچنین به تجزیه داروها و مواد سمی وارد شده به بدن کمک می‌کند.

منابع غذایی مولیبدن

بسیاری از غذاها حاوی مولیبدن هستند. همچنین مولیبدن در حبوبات نیز به میزان زیادی یافت می‌شود. مقدار مولیبدن در مواد غذایی به مقدار مولیبدن موجود در خاک و آبی که برای آبیاری استفاده می‌شود، بستگی دارد.

1. حبوبات: نخود سیاه چشم، لوبیا لیما، بادام زمینی
2. جگر گاو
3. لبنیات: ماست ساده، شیر
4. سیب زمینی با پوست
5. غلات سبوس دار غنی شده، برنج، آجیل
6. نان گندم کامل
7. سبزیجات برگ دار
8. موز
9. گوشت گاو، مرغ و تخم مرغ

مسمومیت مولیبدن

مسمومیت در افراد سالم نادر است. در افراد دارای مشاغلی مانند معدن و فلزکاری که آن‌ها را در معرض مقادیر بیش از حد این ماده معدنی قرار می‌دهد، یا در مناطقی از جهان که سطوح بالاتری از مولیبدن در خاک دارند، گزارش شده است. با این حال، مسمومیت ناشی از رژیم غذایی بسیار غیر معمول است زیرا کلیه‌ها در دفع هر مقدار اضافی، بسیار کارآمد هستند.

علائم مسمومیت مولیبدن

علائم شامل درد مفاصل، علائم مشابه نقرس و افزایش سطح اسید اوریک است.

خطرات مولیبدن

قرار گرفتن در معرض مولیبدن می‌تواند باعث سردرد، خستگی، از دست دادن اشتها و درد عضلات و مفاصل شود. قرار گرفتن در معرض مکرر ممکن است سطح اسید اوریک را در بدن افزایش دهد که می‌تواند منجر به نقرس شود. مولیبدن ممکن است به کبد و کلیه‌ها آسیب برساند.

مولیبدن در گیاهان

مولیبدن یک ماده معدنی بسیار مهم برای گیاهان بوده و تاثیر مولیبدن بر گیاه بسیار حائز اهمیت است. در خاک‌هایی که قلیایی هستند با سطح pH بالا یافت می‌شود. خاک‌های اسیدی دارای کمبود مولیبدن هستند اما با آهک زدن، بهبود می‌یابند. به عنوان یک عنصر کمیاب، مولیبدن برای رشد گیاه یک کاتالیزور نسبتاً مهم برای دو فعالیت آنزیمی بسیار مهم است. گیاهان می‌توانند سطوح بسیار بالایی از مولیبدن را تحمل کنند، اما با مقدار کم یا هیچ، عملکرد ضعیفی دارند. مولیبدن گیاه را قادر می سازد از نیترات های جذب شده از خاک استفاده کند.

مولیبدن در رشد گیاه، به چرخه‌های نیتروژن، اکسیژن و گوگرد کمک می‌کند. همان‌طور که گفتیم خاک‌ها منابع مولیبدن برای گیاهان هستند. همه گیاهان به مقدار یکسان مولیبدن نیاز ندارند. گیاهانی مانند چلیپایی و حبوبات به مقادیر بیشتری از این ماده معدنی نیاز دارند.

علائم کمبود مولیبدن در گیاهان چیست؟

نقش مولیبدن در گیاه غیرقابل انکار است. در غیاب مقدار کافی از این ماده معدنی، برگ‌ها رنگ پریده شده و در نهایت می‌میرند، گل‌ها تشکیل نمی‌شوند و برخی از گونه‌های گیاهی، تیغه‌های برگ بدشکل را در شرایطی به نام دم شلاقی تجربه می‌کنند. حبوبات نمی‌توانند باکتری‌های لازم برای تثبیت نیتروژن به گره‌های ریشه خود را بدست آورند. نکروز بافت سلولی و سیستم‌های عروقی ضعیف نیز باعث پوسیدگی کلی سلامت گیاه می‌شود. محصولاتی مانند کلم بروکلی، گل کلم، سویا، شبدر و مرکبات بیشتر تحت تأثیر قرار می‌گیرند.

نحوه افزایش مولیبدن در خاک؟

آهک کردن، pH خاک را کاهش می‌دهد یا آن را شیرین می‌کند تا اسیدیته آن کاهش یابد. خاک‌های قلیایی نسبت به خاک‌های اسیدی مولیبدن قابل دسترس بیشتری دارند و جذب آن برای گیاهان راحت‌تر است. یکی از رایج‌ترین منابع مولیبدن برای گیاهان، محلول پاشی است. از آنجایی که گیاهان به مقدار بسیار کمی از این عنصر نیاز دارند، محلول پاشی ایده آل است. گیاهان می‌توانند مواد معدنی را به سرعت جذب کنند اما مازاد آن در خاک باقی نمی‌ماند.

بزرگترین معادن مولیبدن جهان

منشا ذخایر مولیبدن چیست؟ سنگ معدن اصلی مولیبدن مولیبدنیت (دی سولفید مولیبدن) است. چین بیشترین میزان مولیبدن را در سال 2021 تولید کرد. بزرگترین کشورهای تولیدکننده مولیبدن عبارتند از:

1. چین (130 هزار تن)
2. شیلی (51 هزار تن)
3. ایالات متحده (48 هزار تن)
4. پرو (32 هزار تن)
5. مکزیک (18 هزار تن)
6. ارمنستان (8 هزار و دویست تن)
7. مغولستان (2 هزار و نهصد تن)
8. روسیه (2 هزار و هشتصد تن)
9. کانادا (هزار و هفتصد تن)
10. ایران (هزار و چهارصد تن)

معادن مولیبدن ایران

همان‌طور که در بالا مشاهده نمودید ایران یکی از ده تولیدکننده بزرگ مولیبدن است که سطح تولید آن در سال‌های گذشته نسبتاً ثابت مانده است و تولید آن در سال‌های 2020 و 2021 به 1400 تن رسیده است.

اطلاعات کمی در مورد مولیبدن در ایران در دسترس است، و این ممکن است به این دلیل باشد که در سال 2012 دولت ایران صادرات کنسانتره مولیبدن را در تلاش برای «حمایت از تولید ملی» ممنوع کرد. البته در کنار مولیبدن، دولت صادرات حدود 50 محصول آلومینیوم، پتروشیمی و سایر محصولات را همزمان ممنوع کرد.

قیمت مولیبدن

قیمت مولیبدن در سال 2021 با افزایش تقاضای فلزات صنعتی با بهبود اقتصادهای جهانی، بهبود یافت. قیمت مولیبدن ارتباط نزدیکی با مس دارد. این فلز اغلب به عنوان محصول جانبی مس تولید می‌شود، به این معنی که خروجی مولیبدن بسته به مقدار مس تولید شده تمایل به افزایش و کاهش دارد. قیمت نفت نیز نشانگر خوبی است که نشان می‌دهد بازار مولیبدن به کجا می‌رود. تولید مولیبدن در سراسر جهان از سال 2020 تا 2021 به میزان 2000 تن افزایش یافت که از 298000 تن به 300000 تن رسید.

نمودار قیمت جهانی مولیبدن از سال 2006 تاکنون را می‌توانید در زیر مشاهده نمایید:

پرسش و پاسخ

استخراج یا استحصال مولیبدن چگونه انجام می شود؟

روش و نحوه استخراج مولیبدن بسیار امری تخصصی است. کانی مولیبدن که توسط فلوتاسیون بازیافت می‌شود، مولیبدنیت است. عامل فلوتاسیون از روغن‌های غیر قطبی به عنوان جمع کننده استفاده می‌کند و یک عامل کف کننده به آن اضافه می‌شود. به منظور اطمینان از کیفیت کنسانتره مولیبدن، ما باید مس، سرب، آهن و سایر مواد معدنی فلزی و اکسید کلسیم و مواد معدنی کربنی را از کنسانتره مولیبدن جدا کنیم، می‌توان از سولفید سدیم، سیانید برای مهار مس آهن و ناخالصی‌ها استفاده کرد.

اکسید مولیبدن چیست؟

مولیبدن در استوکیومتری‌های اکسیدی مختلف یافت می‌شود که برای کاربردهای مختلف تحقیقاتی و تجاری با ارزش بالا استفاده می‌شود. ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی عالی اکسیدهای مولیبدن، آن‌ها را برای ترکیب در سیستم‌های نوری، الکترونیکی، کاتالیزوری، زیستی و انرژی بسیار متنوع و قابل تنظیم می‌سازد. تغییرات در حالت‌های اکسیداسیون امکان دستکاری ساختار کریستالی، مورفولوژی، جای خالی اکسیژن و مواد ناخالص را برای کنترل و مهندسی حالت‌های الکترونیکی فراهم می‌کند. با وجود این قابلیت و پتانسیل بسیار زیاد، منبع قطعی اکسید مولیبدن هنوز در دسترس نیست. چگالی اکسید مولیبدن برابر است با 6.47 g/cm³ و رنگ دی اکسید مولیبدن بنفش است.

مولیبدن مس چیست؟

آلیاژهای مس مولیبدن (MoCu) از ترکیب مولیبدن با مس ساخته می‌شوند که منجر به تولید ماده‌ای با هدایت حرارتی و الکتریکی بهتر می‌شود. آلیاژهای مس مولیبدن دارای نقطه ذوب بالا و ضریب انبساط حرارتی پایینی هستند که آن‌ها را در برابر خزش حرارتی و تغییر شکل در دماهای بالا مقاوم می‌کند.

آیا می توان مولیبدن را جوش داد؟

جوشکاری لیزری گزینه خوبی برای جوشکاری مولیبدن است زیرا چگالی توان بالایی دارد که امکان جوش‌های عمیق و باریک، مناطق کوچک متاثر از حرارت و نرخ گرمایش و سرمایش بالا را فراهم می‌کند. البته مولیبدن توسط فرآیند جوشکاری قوسی تنگستن گاز و فرآیند پرتو الکترونی نیز جوش داده می‌شود.

فرو مولیبدن چیست؟

فرو مولیبدن آلیاژ بدست آمده از ترکیب مولیبدن و آهن است که کاربرد بسیاری در تولید آلیاژهای فولادی و به خصوص کم آلیاژهای پر استحکام و فولادهای ضد زنگ دارد. این محصول همچنین در چدن، فولادهای تند بر، ابزار و ابر آلیاژها مورد استفاده قرار می‌گرد.

مقالات در گروه صبا | نویسنده : امید مرادی | بروزرسانی : 3 تیر 1402