Молібден — хімічний елемент, символ Мо (Molybdaenum), його атомний номер 42, атомна маса – 95,94. Сріблясто-сірий тугоплавкий метал; щільністю 10200 кг/м³ і температурою плавлення 2623^ºС.

Молібден є рідкісним елементом, його частка у земній корі становить 1,1×10^-4 % по масі. У природі він зустрічається у вигляді сполук у складі близько двох десятків мінералів. За запасами провідні місця займають Китай, США, Чилі, Канада, Вірменія, Росія.

В Україні відсутня мінерально-сировинна база для виробництва молібдену, а також інших тугоплавких легувальних елементів вольфраму W, кобальту Co, ванадію V, нікелю Ni, тому вітчизняна електрометалургія вимушена задовольняти власні потреби імпортними поставками. Молібден одержують також шляхом утилізації компонентів з техногенних відходів та різних джерел утворення. Основним способом є рафінуючі плавки у системі рідкофазних реакцій із застосуванням шлакоутворювачів, інертних газів, вакууму та їхньої комбінації.

Дисульфід молібдену — м'який свинцево-сірий мінерал з металевим блиском використовувався у Стародавній Греції і Римі разом з галенітом (свинцевим блиском) і графітом як грифель для малювання і письма. У 1758 р. шведський хімік А.Ф. Кронштедт висловив припущення, що графіт, галеніт і молібденовий блиск – це три самостійні речовини.

У 1778 р. шведський хімік К.В. Шеєле в результаті кип'ятіння дисульфіду молібдену в концентрованій азотній кислоті отримав білий осад і припустив, що його прожарюванням з вугіллям можна отримати метал. У 1782 р. шведському хіміку П.Я. Гьєльму вдалося реалізувати цей спосіб — отримати молібден (сильно забруднений карбідами). Відносно чистий молібден вдалося отримати у 1817 р. Й.Я. Берцеліусу.

У розплави сталей елемент додається у вигляді молібдату кальцію, молібденового ангідриду або феромолібдену. Феромолібден зазвичай отримують при відновленні від випалу в присутності заліза. У 1891 р. французька фірма «Шнайдер і К^о» вперше почала використовувати молібден для підвищення твердості та в'язкості сталі.

Чистий молібден, здатний до кування, отримали лише на початку ХХ ст. Під час Першої світової війни його разом із хромом і нікелем почали застосовувати у виробництві сталі для стволів артилерійських знарядь, гвинтівок, стволових коробок і бронебійних снарядів, броні. З середини ХХ ст. молібден вводиться у промисловий оборот: його добавляють у сплави тугоплавких металів, почалося широке його використання в конструкційних і швидкорізальних сталях. Зараз він і його сплави широко застосовують у різних галузях техніки і промисловості.

Близько 75% молібдену використовують у чорній металургії для легування сталей і чавунів. У сталі молібден входить до складу твердого розчину й складних карбідів молібдену й заліза. Зазвичай його вводять у сталь разом з іншими легувальними добавками – хромом, нікелем, ванадієм, марганцем. Конструкційні сталі містять до 0,5% молібдену, який суттєво підвищує механічні властивості сталі (межу пружності, опір зношуванню й удару), розширює температурний інтервал гарту й відпуску. Ці якості сплавів необхідні для авіаційної та ракетної техніки, апаратів хімічної промисловості та іншої техніки, що експлуатується в екстремальних умовах.

Молібден входить до складу багатьох марок інструментальних сталей (для штампів, швидкорізальних та інших). Він підвищує твердість і міцність інструментальних сталей, опір утворенню гартівних тріщин, зношуванню. Входить молібден також до складу низки кислотостійких і жароміцних сплавів. Добавки від 2 до 4% молібдену в нержавіючі хромонікелеві сталі поліпшують їхні антикорозійні властивості. Підвищує він жароміцність і знижує крихкість хромистих і хромонікелевих сталей в умовах тривалої роботи.

Більшість жароміцних сплавів типу Німонік-80 (одночасно й корозійностійких) містять 20–28% хрому і 3–10% молібдену. У найкислотостійкіших сплавах на основі нікелю міститься 17–28% молібдену.

Серед розроблених ученими України є хромомолібденові сталі з високою міцністю (до 1200 кг с/см² ) і пластичністю (видовження – до 12% після термообробки) для виготовлення деталей авто- та авіадвигунів та інших машин і конструкцій, які працюють при підвищених температурах, для деталей машин, які мають велику межу витривалості в умовах великих швидкостей (зубчасті колеса, шпинделі та ін.). Нікелемолібденові сталі використовуються для деталей великих моторів, молотів, пресів та інших машин, які працюють в умовах великих навантажень.

Хромонікелемолібденові сталі, які після цементації і гартування поєднують високу поверхневу твердість і міцність із пластичністю серцевини, використовуються для виготовлення деталей з великими ударними навантаженнями при великих швидкостях (черв’ячні колеса, кулачкові муфти та ін.). Тонкий шар молібдену наносять на поверхню металевих виробів (молібденювання деталей, наприклад, зі сталі, титану, ніобію) з метою підвищення їхньої твердості, поверхневої міцності, корозійної стійкості в азотній кислоті, а з додатковим силіціюванням — і для жаростійкості при високих температурах.

В Інституті електрозварювання, Інституті газу, Інституті надтвердих матеріалів, Інституті проблем матеріалознавства, Інституті металофізики та ін. розроблені високоефективні технології спеціальної електрометалургії та порошкової металургії для виготовлення виробів з молібденових сплавів, способи дифузійної та вакуумної металізації, способи лазерним, плазмовим, магнетронним, електронно-променевим напиленням та ін.

Вивченням процесів рафінування, модифікування, виробництва і виготовлення деталей зі сталей і чавунів, які містять молібден, займаються у Фізико-механічному інституті ім. Г.В. Карпенка, Інституті електрозварювання та ін. З метою підвищення якості металізованого молібденового концентрату, зокрема, виключення шкідливих домішок сірки, фосфору й легкоплавких кольорових металів, поліпшення якості тугоплавких металів, використовують рафінувальні вакуумно-дугові та електронно-променеві переплави.

Вперше у світовій практиці в Інституті електрозварювання створено новий напрямок у металургії виробництва і зварювання сплавів на основі вольфраму, молібдену, ніобію, ванадію, хрому, забезпечено серійне виготовлення: вузлів космічних транспортно-енергетичних установок; елементів реактивних двигунів; термоемісійних ядерних перетворювачів для енергозабезпечення апаратів; тепловиділяючих елементів для атомних електростанцій; теплових труб; надпотужних надвисокочастотних генераторів.

Ґратчасті рулі для керування ракет виготовляють з високоміцних сталей, зокрема, на основі молібдену — ВМ1. В Інституті електрозварювання встановлено технологічні параметри процесів вирощування монокристалів молібдену, яке здійснюється на найпотужнішому серед електрометалургійних підприємств України – заводі «Дніпроспецсталь».

Чистий молібден використовують при виготовленні нагрівальних елементів і термопар, у виробництві освітлювальних ламп, у рентгенівських трубках і електровакуумних приладах, для виготовлення твердого змащення в підшипниках. Його сплави з ураном застосовують як тепловиділяючі елементи ядерних реакторів.

Каталізатори, що містять молібден, застосовують у процесах переробки нафти (крекінгу, гідроочищення, риформінгу), перетворення метанолу у формальдегід, парофазного окислення пропілену в акролеїн, амонолізу толуолу, епоксидування різних алкенів та ін.

Молібденові кислоти і солі застосовуються у промисловості та побуті. Дисульфід молібдену — напівпровідник, тому може застосовуватися у виготовленні високочастотних детекторів, випрямлячів або транзисторів. Завдяки м'якості кристалів і їхній здатності легко розшаровуватися на найтонші пелюсточки дисульфід молібдену застосовується як компонент твердих і рідких мастильних матеріалів, зокрема призначених для експлуатації при високих температурах (до 400^ºС).

Молібденіт застосовується у виробництві кераміки, бо при додаванні до глини він забарвлює її в синій або червоний колір. В аналітичній хімії азотнокислий розчин парамолібдату амонію використовується для якісного і кількісного визначення фосфорної кислоти і фосфатів.

Наявність молібдену в ґрунті необхідна для нормального функціонування азотфіксуючих бактерій. Недолік — зменшує активність ферменту, якої вистачає лише на те, щоб відновити нітрат не до аміаку, а до нітрозамінів, які мають високу канцерогенну активність. Внесення в ґрунт молібденових добрив значно зменшило відсоток захворюваності населення. Найширше застосування він отримав як компонент мікродобрив: молібдату і парамолібдату амонію, молібденового суперфосфату.

Молібден — один з основних мікроелементів у харчуванні людини і тварин. Він міститься в багатьох живих тканинах і необхідний для підтримки активності деяких ферментів, які беруть участь в катаболізмі пуринів і сірковмісних амінокислот.

Активною біологічною формою елемента є молібденовий кофермент – низькомолекулярний комплекс небілкової природи, який діє у складі ферментів і необхідний для здійснення специфічних каталітичних перетворень. Такі ферменти каталізують перетворення відповідних речовин у сечову кислоту і окислення сульфіту в сульфат, беруть участь у метаболізмі пурину і сірковмісних амінокислот та ін.

Зі здатністю альдегідоксидази каталізувати окислення канцерогенних ксенобіотиків в організмі пов'язують передбачувану антиракову активність молібдену. Випадки його дефіциту в організмі людини рідкісні, але його нестача викликає важкі захворювання. Найбагатші на молібден бобові та злакові рослини, листові овочі, молоко, квасоля, печінка і нирки.

Література:
Виноградова Х.Г. Молибден и его биологическая роль, в кн.: Микроэлементы в жизни растений и животных (Труды конференции по микроэлементам 15–19 марта 1950 г.). – М., 1952.
Никитина Е.А. Гетерополисоединения. – М., 1962.
Зеликман А.Н. Молибден. – М., 1970.
Савицкий Е.М., Бурханов Г.С. Металловедение сплавов тугоплавких и редких металлов. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Наука, 1971. –356 с.
Редкие и рассеянные элементы. Химия и технология / Под ред. С.С. Коровина. – М.,1999. Т. 2.
Электрошлаковый металл / Под ред. Б.Е. Патона, Б.И. Медовара. – Киев: Наук. Думка, 1981. – 680 с.
Неорганическое материаловедение: Энциклопедическое издание. В 2-х томах. Под ред. Г.Г. Гнесина, В.В. Скорохода. Том 2. Книга 1. Материалы и технологии. – Киев.: Наукова думка. – 721 с.

О.М. Корнієнко, кандидат технічних наук, Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України