Молибден относится к тугоплавким металлам, ковкий и пластичный металл, является переходным элементом. Механические свойства, как и у большинства металлов, определяются чистотой металла и предшествующей механической и термической обработкой (чем чище металл, тем он мягче). Наличие примесей увеличивает твердость и хрупкость металла. Обладает крайне низким коэффициентом теплового расширения.
Внешний вид металлического молибдена зависит от способа его получения. Компактированный (спеченный) молибден без обработки (в виде слитков, штабика и заготовок под прокатку молибдена) - довольно темный металл, допускаются следы окисления. Молибден в виде проката бывает различных цветов: от темного, почти черного, до серебристого (зеркального). Все зависит от обработки металла. Молибденовый прокат обрабатывают путем: точения, шлифования, химической очистки (травления) и электрополировки. Молибденовый порошок имеет темно-серый цвет.
По прочности молибден несколько уступает вольфраму, но легче поддается как механической обработке, так и обработке давлением.
Молибден и его сплавы характеризуются высоким модулем упругости, малым температурным коэффициентом расширения, хорошей термостойкостью, малым сечением захвата тепловых нейтронов. Электропроводность молибдена выше, чем у железа, но ниже, чем у меди. Молибден более пластичен, чем вольфрам. Рекристаллизующий отжиг не приводит к хрупкости металла. Модуль упругости для молибдена 285-300 ГПа.
В совершенно чистом состоянии компактный молибден пластичен, ковок, тягуч, довольно легко подвергается штамповке и прокатке. При высоких температурах (но не в окислительной атмосфере) прочность молибдена превосходит прочность большинства остальных металлов. При загрязнении углеродом, азотом или серой молибден, подобно хрому, становится хрупким, твердым, ломким, что существенно затрудняет его обработку. Водород очень мало растворим в молибдене, поэтому не может заметно влиять на его свойства. Молибден - хороший проводник электричества, он в этом отношении уступает серебру всего в 3 раза. Электропроводность молибдена больше, чем у платины, никеля, ртути, железа и многих других металлов. Здесь можно подчеркнуть роль псевдосплавов молибдена с медью, а также так называемых биметаллов медь-молибден, триметаллов (ламинита) из медь-молибден-медь сплавов.
Физические и химические свойства молибдена
| Свойство | Значение |
|---|---|
| Атомный номер | 42 |
| Атомная масса, а.е.м. (молярная масса, г/моль) | 95,94 |
| Плотность (при н. у.), г/см3 | 10,22 |
| Температура плавления, K | 2890 |
| Температура кипения, К | 4885 |
| Теплота плавления, кДж/моль | 28 |
| Теплота испарения, кДж/моль | ~590 |
| Молярный объем, см3/моль | 9.4 |
| Молярная теплоемкость, Дж/(K·моль) | 23,93 |
| Параметр элементарной ячейки, нм | 0,31470 |
| Атомный диаметр, нм | 0,272 |
| Радиус атома, пм | 139 |
| Ковалентный радиус, пм | 130 |
| Радиус иона, пм | (+6e) 62 (+4e) 70 |
| Удельная теплоемкость, Дж/(г·К) | 0,256 |
| Коэффициент линейного расширения, 10-6 К-1 | 4,9 |
| Электросопротивление, мкОм·см | 5,70 |
| Модуль Юнга, ГПа | 336,3 |
| Модуль сдвига, ГПа | 122 |
| Коэффициент Пуассона | 0,30 |
| Твердость, НВ | 125 |
| Электронная конфигурация | [Kr] 4d55s1 |
| Электроотрицательность, (шкала Полинга) | 2,16 |
| Электродный потенциал | -0,2 |
| Степени окисления | 6, 5, 4, 3, 2 |
| Энергия ионизации, кДж/моль (первый электрон, эВ) | 684,8 (7,10) |
| Структура решетки | Кубическая объемноцентрированная |
| Параметры решетки, A | 3,147 |
| Температура Дебая, K | 450 |
| Теплопроводность, Вт/(м·К) | (300 K) 138 |
Достоинства и недостатки молибдена
Достоинства молибдена:
- молибден имеет высокую точку плавления, и как следствие, жаропрочность;
- молибден хорошо выступает в качестве проводника электричества;
- плотность молибдена почти в 2 раза меньше плотности вольфрама, благодаря этому свойству молибденовые сплавы отличаются большой удельной прочностью;
- молибден имеет высокий модуль упругости;
- при обычных условиях молибден устойчив даже во влажном воздухе;
- в чистом состоянии молибден пластичен, ковок, тягуч, легко подвергается штамповке и прокатке;
- по прочности молибден превосходит прочность большинства металлов (при высоких температурах);
- имеет малый температурный коэффициент расширения;
- для молибдена характерна хорошая термостойкость;
- характеризуется малым сечением захвата тепловых нейтронов;
- высокая коррозионная стойкость (молибден устойчив в большей части щелочных растворов, а также в серной, соляной и плавиковой кислотах при различных температурных воздействиях и концентрациях);
- кислотоутойчивость в сплавах никеля, кобальта и хрома.
Недостатки молибдена:
- молибден обладает небольшой окалийностью;
- высокая хрупкость соединений молибдена;
- малая пластичность при низких температурах;
- при загрязнении углеродом, азотом или серой молибден, становится хрупким, твердым, ломким, что существенно усложняет его обработку;
- мало подвержен изменениям своих свойств при помощи водорода, т.к. водород практически не растворяется в молибдене.
