發現曆史
1782年,瑞典的埃爾姆,用亞麻子油調過的木炭和钼酸混合物密閉灼燒,而得到钼。
1953年确知钼為人體及動植物必須的微量元素。
主要礦物是輝钼礦(MoS2)。
天然輝钼礦MoS2是一種軟的黑色礦物,外型和石墨相似。18世紀末以前,歐洲市場上兩者都以“molybdenite”名稱出售。1779年,舍勒指出石墨與molybdenite(輝钼礦)是兩種完全不同的物質。他發現硝酸對石墨沒有影響,而與輝钼礦反應,獲得一種白垩狀的白色粉末,将它與堿溶液共同煮沸,結晶析出一種鹽。他認為這種白色粉末是一種金屬氧化物,用木炭混合後強熱,沒有獲得金屬,但與硫共熱後卻得到原來的輝钼礦。
1782年,瑞典一家礦場主埃爾姆從輝钼礦中分離出金屬钼,命名為molybdenum,元素符号定為Mo。漢語譯成钼。它得到貝齊裡烏斯等人的承認。
物理化學性質
物理性質
钼位于門捷列夫周期表第5周期、第VIB族,為一過渡金屬元素,钼原子序數42,原子量95.95,原子中電子排布為:1s22s22p63s23p64s23d104p64d55s1。由于價電子層軌道呈半充滿狀态,钼介于親石元素(8電子離子構型)和親銅元素(18電子離子構型)之間,表現典型過渡狀态。戈爾德施密特在元素的地球化學分類裡将它稱親鐵元素。 自然界裡,钼有七個穩定的天然同位素,它們的核子數及其在天然混合物中所占比例如表所列。
另據文獻記載,已發現第八種天然同位素的存在。此外,還發現钼有十一種人造放射性同位素,因資料數據不詳,此不贅述。
钼為銀白色金屬,钼原子半徑為0.14nm,原子體積為235.5px/mol,配位數為8,晶體為Az型體心立方晶系,空間群為Oh9,至今還沒發現它有異構轉變。常溫下钼的晶格參數在0.31467~0.31475nm之間,随雜質含量而變化。钼熔點很高,在自然界單質中名列第六,被稱作難熔金屬。钼的密度為10.23g/cm3,約為鎢的一半(鎢密度19.36g/cm3)。钼的熱膨脹系數很低;钼的熱傳導率較高。钼電阻率較低:0℃時為5.17×10-10Ω·cm;800℃時為24.6×10-10Ω·cm;2400℃時為72×10-10Ω·cm。钼屬順磁體,钼的比熱在25℃時為242. 8J/(kg·K)。钼的硬度較大,摩氏硬度為5~5.5。钼在沸點的蒸發熱為594kJ/mol;熔化熱為27.6 ±2.9kJ/mol;在25℃時的升華熱為659kJ/mol。
钼的原子半徑、離子半徑與鎢、铼的很接近。
钼原子的電子排列體現了典型過渡元素的性質:次外層的五個4d軌道、最外層的一個5s軌道上電子均呈半棄滿狀态。钼原子外層電子電離電位為:
化學性質
钼要丢掉七個或八個電子是極困難的。這決定了钼的化學性質比較穩定。 常溫或在不太高的溫度下,钼在空氣或水裡是穩定的。钼在空氣中加熱,顔色開始由白(色)轉暗灰色;溫升至520℃,钼開始被緩慢氧化,生成Mo2O3;溫升至600℃以上,钼迅速被氧化成MoO3。钼在水蒸氣中加熱至700~800℃便開始生成MoO2,将它進一步加熱,二氧化钼被繼續氧化成三氧化钼。钼在純氧中可自燃,生成三氧化钼。 钼的氧化物已見于報道的很多,但不少是反應中間産物,而不是熱力學穩定相态。非常可靠的隻有九種,其結構與轉化溫度如表。
另外,在生成MoO2前還有三種中間産物Mo2O3, MoO和Mo3O,但都還未能制造出它們的純産物。
钼的這一系列氧化物中,除最高價态的MoO3為酸性外,其餘氧化物均為堿性氧化物。钼最重要的氧化物是MoO3和MoO2。
MoO2分子量為127.94。純MoO2呈暗灰色、深褐色粉末狀。25℃時,MoO2的生成熱為550kJ/mol,密度為6.34~6.47g/cm3。MoO2呈金紅石單斜結晶構造,單位晶體(晶胞)由兩個MoO2分子組成,晶格參數為a= 0.5608nm, b= 0.4842nm,c=0.5517nm,d=11.975nm。 MoO2可溶于水,易溶于鹽酸及硝酸,但不溶于氨水等堿液裡。在空氣、水蒸氣或氧氣中繼續加熱MoO2,它将被進一步氧化,直至完全生成MoO3。在真空中加熱到1520~1720℃,固态MoO2局部升華而不分解出氧,但大部分MoO2分解成MoO3氣體和固态Mo。Jette. E. R(1935年)報道:MoO2在1980℃±50℃、0.1MPa(惰性氣體)的條件下分解成钼和氧。 MoO2是钼氧化的最終産物。
MoO3為淡綠或淡青色的白色粉末。分子量為143.94。25℃時,MoO3的生成熱為668kJ/mol,密度為4. 692g/cm3,熔點為795℃,沸點為1155℃.在低于熔點的溫度已開始升華.在520~720℃時,升華呈氣體的三氧化相為MoxO3x分子混合物,其中x=3~5,以x=3為主。 MoO3微溶于水而生成钼酸。18℃,MoO3溶解度為1.066%,70℃時為2.05%。溶于水的三氧化钼與水按不同比例組成一系列同多酸,nMoO3·mH2O,其中n≥m。這一系列同多酸中比較重要的有:钼酸H2MoO4(n=m=1),仲钼酸H6Mo7O24,(n=7,m=3),四钼钼酸H2Mo4O13(n=4,m=1)。這些同多酸可看作兩個或多個同種簡單含氧酸分子縮水而成。比如7H2MoO4←→H6Mo7O24+ 4H2O。X分析發現,Mo7O24的結構由七個MoO6正八面體相連而成。 MoO3易溶于氨水、堿金屬堿液中,生成與同多酸對應的鹽。MoO3在堿性介質(pH>10)中往往呈MoO4存在,而在酸性介質中,它往往以Mo7O24(pH≤6~8)或Mo8O24(pH=1.5~2.9)形式存在。作為钼的重要化工産品——工業钼酸铵,也正是這一系列同多酸的铵鹽混合物。
室溫下,钼能與F2反應。250℃钼開始與Cl2反應,700~800℃钼可與Cl2反應生成MoCl2。在白熱溫度下,钼能與Br2反應。钼與鹵素反應産物可以是MoX6(如MoF6),亦可是MoO2X2(如MoO2Cl2)或者是MoOX4(如MoOCl4)或者是MoX。 600℃以上,钼在N2中開始脆化。1500℃以上钼才開始與N2反應,2400℃以上钼與N2反應生成氮化物。但是,直至熔解(2622℃±10℃),钼都不能與H2反應。因而,工業上通常用H2還原MoO3以生産金屬钼粉。反應過程可能是:450~500℃時,MoO3經H2還原,經生成Mo5O14、Mo17O47、Mo4O11等中間氧化态後生成MoO2;1000~1100℃時,H2進一步将MoO2還原成金屬钼粉。钼在CO2中加熱,可以被氧化為MoO3;而反應産物MoO3與CO又可反應,再度還原成Mo:Mo + 3CO2←→MoO3+ 3CO 。钼粉或氧化钼在CO或者CH4、H2混合物中共同加熱可以生成碳化钼。600℃時生成物為Mo2C,它性脆、密度為8.9g/cm3,熔點為2380℃;而800℃時的生成物為MoC,它的密度為8.4g/cm3。
钼在常溫下不與HF、HCI、稀HNO3、稀H2SO4及堿溶液反應。钼隻溶于濃HNO3、王水或熱而濃的H2SO4、煮沸的HCI中。
生理作用
钼的生物屬性也很重要,它不僅是植物也是動物必不可少的微量元素。 钼是植物體内固氮菌中钼黃素蛋白酶的主要成份之一;也是植物硝酸還原酶的主要成份之一;還能激發磷酸酶活性,促進作物内糖和澱粉的合成與輸送;有利于作物早熟。钼是七種重要微量營養元素之一。 钼還是動物體内肝、腸中黃嘌呤氧化酶、醛類氧化酶的基本成份之一,也是亞硫酸肝素氧化酶的基本成份。研究表明,钼還有明顯防齲作用,钼對尿結石的形成有強烈抑制作用,人體缺钼易患腎結石。一個體重70kg的健康人,體内含钼9mg。對于人類,钼是第二、第三類過渡元素中已知唯一對人必不可少的元素,與同類過渡元素相比,钼的毒性極低,甚至可認為基本無毒。當然,過量的食入也會加速人體動脈壁中彈性物質——縮醛磷脂——氧化。所以,土壤含钼過高的地區,癌症發病率較低但痛風病、全身性動脈硬化的發病率較高。而食入含钼過量的飼草的動物,尤其長角動物易患胃病。
代謝吸收
膳食及飲水中的钼化合物,極易被吸收。經口攝入的可溶性钼酸铵約88%-93%可被吸收。膳食中的各種含硫化合物對钼的吸收有相當強的阻抑作用,硫化钼口服後隻能吸收5%左右。钼酸鹽被吸收後仍以钼酸根的形式與血液中的巨球蛋白結合,并與紅細胞有松散的結合。血液中的钼大部分被肝、腎攝取。
在肝髒中的钼酸根一部分轉化為含钼酶,其餘部分與蝶呤結合形成含钼的輔基儲存在肝髒中。身體主要以钼酸鹽形式通過腎髒排洩钼,膳食钼攝入增多時腎髒排洩钼也随之增多。因此,人體主要是通過腎髒排洩而不是通過控制吸收來保持體内钼平衡。此外也有一定數量的钼随膽汁排洩。
生理功能
钼作為3種钼金屬酶的輔基而發揮其生理功能。钼酶催化一些底物的羟化反應。黃嘌呤氧化酶催化次黃嘌呤轉化為黃嘌呤,然後轉化成尿酸。醛氧化酶催化各種嘧啶、嘌呤、蝶啶及有關化合物的氧化和解毒。亞硫酸鹽氧化酶催化亞硫酸鹽向硫酸鹽的轉化。有研究者還發現,在體外實驗中,钼酸鹽可保護腎上腺皮質激素受體,使之保留活性。據此推測,它在體内可能也有類似作用。有人推測,钼酸鹽之所以能夠影響糖皮質激素受體,是因為它與一種稱為“調節素”的内源性化合物相似。
生理需要
2000年中國營養學會根據國外資料,制訂了中國居民膳食钼參考攝入量,成人适宜攝入量為60μg/d;最高可耐受攝入量為350μg/d。
産地分布
我國钼礦分布就大區來看,中南占全國钼儲量的35.7%,居首位。其次是東北19.5%、西北14.9%、華東13.9%、華北12%,而西南僅占4%。就各省(區)來看,河南儲量最多,占全國钼礦總儲量的29.9%,其次陝西占13.6%,吉林占13%。另外儲量較多的省(區)還有:山東占6.7%、河北占6.6%、江西占4%、遼甯占3.7%、内蒙古占3.6%。以上8個省(區)合計儲量占全國钼礦總保有儲量的81.1%,其中前三位的河南、陝西、吉林三省就占56.5%。下表展示出了我國主要的钼礦床及其開發利用情況。
钼的應用及其發展
钼與鎢一樣是一種難熔稀有金屬。自1778年瑞典科學家C.W.SCHEELE發現钼元素之後,經過十餘年努力M.MOISSAN才用電爐制得金屬钼,使人類第一次得到這種具有許多優良物理化學和機械性能的金屬。钼的熔點為2620℃,由于原子間結合力極強,所以在常溫和高溫下強度都很高。它的膨脹系數小,導電率大,導熱性能好。在常溫下不與鹽酸、氫氟酸及堿溶液反應,僅溶于硝酸、王水或濃硫酸之中,對大多數液态金屬、非金屬熔渣和熔融玻璃亦相當穩定。因此,钼及其合金在冶金、農業、電氣、化工、環保和宇航等重要部門有着廣泛的應用和良好的前景,成為國民經濟中一種重要的原料和不可替代的戰略物質。 钼在地球上的蘊藏量較少,其含量僅占地殼重量的0.001%,钼礦總儲量約為1500萬噸,主要分布在美國、中國、智利、俄羅斯、加拿大等國。
我國已探明的钼金屬儲量為172萬噸,基礎儲量為343萬噸,僅次于美國而居世界第二位。钼礦集中分布在陝西、河南、吉林和遼甯等四省。世界上金屬儲量在50萬噸以上的特大型钼礦共有六個,我國的河南栾川、吉林大黑山和陝西金堆城三大钼礦榜上有名。豐富的钼資源,為我國發展钼的冶煉和加工,大力推廣钼的應用,提供了極為有利的條件和堅實的基礎。 近年來,我國钼的開采、冶煉和加工得到了迅速的發展。據資料介紹,2001年我國實際生産钼精礦72000噸,氧化钼33000噸,钼鐵7600噸,各類钼酸铵9500噸,钼條1183噸,钼闆坯1200噸,钼闆材150噸,钼圓片40餘噸,钼頂頭及其他異型制品約50噸,電光源行業及機械加工钼絲31.5億米,還有潤滑劑、催化劑、顔料等化工産品數百噸。不僅如此,我國在世界钼市場中占有舉足輕重的地位,據海關統計,2001年我國出口钼礦焙砂、钼酸鹽、钼鐵及其他钼制品70274噸之多,創彙達2.62億美元。 钼的消費形式以工業三氧化钼為主,約占70%,钼鐵約占20%,金屬钼和钼化學制品各占5%。其應用領域和分配比例大概如下:鋼鐵冶煉消費約占80%(其中合金鋼約為43%,不鏽鋼約為23%,工具鋼和高速鋼約8%,鑄鐵和軋輥約為6%),化工産品約占10%,金屬钼制品消費約占6%,高溫高強度合金和特殊合金約占3%,其他钼制品約為1%。由上可見鋼鐵工業的發展對钼的消費起着決定性的作用,但随着科學技術的發展,钼在高科技和其他領域的應用将會不斷地擴大和發展。
鋼鐵工業:根據世界各國钼消費統計,钼在鋼鐵工業中的應用仍然占據着最主要的位置。钼作為鋼的合金化元素,可以提高鋼的強度,特别是高溫強度和韌性;提高鋼在酸堿溶液和液态金屬中的抗蝕性;提高鋼的耐磨性和改善淬透性、焊接性和耐熱性。钼是一種良好的形成碳化物的元素,在煉鋼的過程中不氧化,可單獨使用也可與其他合金元素共同使用。特殊鋼的耗钼量在有規律地增長,每噸特殊鋼的钼消耗量已達到0.201公斤的水平。
钼與鉻、鎳、錳和矽等可制造不同類型的不鏽鋼、工具鋼、高速鋼和合金鋼等。所制成的不鏽鋼有良好的耐腐蝕性能,可用于石油開采的耐腐蝕鋼管,一種加钼約6%的不鏽鋼還可取代钛用于海水淡化裝置、
遠洋船舶、海上石油及天然氣開采管道。這類不鏽鋼還可以用于汽車外殼、污水處理設備等。含钼工具鋼的效率是鎢工具的兩倍,性能優良,成本低廉且重量較輕。钼系列高速鋼具有碳化物不均勻性、耐磨、韌性好、高溫塑性強等優點,适用于制造成型刀具。含钼合金鋼可用于制造機床結構部件,工業車輛和推土設備。在軋制狀态下有微細珠光體組織的含钼合金鋼,是鐵軌和橋梁建設中的重要鋼材。
钼作為鐵的合金添加劑,有助于形成完全珠光體的基體,能改善鑄鐵的強度和韌性,提高大型鑄件組織的均勻性,還可以提高熱處理鑄件的可淬性。含钼灰口鑄鐵具有很好的耐磨性,可作重型車輛的閘輪和刹車片等。
農用肥料:钼是植物體内必須的“微量元素”之一,約占植物幹物量的0.5ppm左右,是不可缺少和不可替代的。近年來國内外廣泛地采用钼酸铵作為微量元素肥料,能顯著地提高豆類植物、牧草及其他作物的質量和産量。這主要是钼能促進根瘤菌和其他固氮生物對空氣中氮的固定,并将氮元素進一步轉化成植物所需的蛋白質。钼也能促進植物對磷的吸收和在植物體内發揮其作用。钼還能加快植物體内醣類的形成與轉化,提高植物葉綠素的含量與穩定性,提高維生素丙的含量。不僅如此,钼還能提高植物的抗旱抗寒能力以及抗病性。
施用钼肥的特點是用量少,收效大,成本低,是提高農業收成特别是使大豆豐收的一項重要措施。钼在農業上的廣泛應用,也為我國钼生産工廠的廢水、廢渣及低品位礦的綜合利用,開辟了一條新的途徑。 電子電氣 钼有良好的導電和高溫性能,特别是與玻璃的熱膨脹系數極其相近,廣泛地用于制造燈泡中螺旋燈絲的芯線、引出線、挂鈎、支架、邊杆及其他部件,在電子管中做栅極和陽極支撐材料。在超大型集成電路中钼用作金屬氧化物半導體栅極,把集成電路安裝在钼上可以消除“雙金屬效應”。超薄型無縫钼管(約15μm)可用作高清晰度電視機顯象管的陽極支架,這種電視機的圖象掃描線達1125條,比一般的電視機提高2倍。钼圓片還可作功率晶體管隔熱屏和矽整流器的基闆和散熱片。
在現代電子工業中除使用純钼外,Mo-Re合金可作電子管和特種燈泡的結構材料,Mo-50Re和TZM合金還可作高功率微波管和毫米波管中的熱離子陰極結構元件,其工作溫度可達到1200℃,電流密度可達10安培/厘米2。作為引出線的的純钼絲再結晶溫度低,在高溫下易出現脆化,影響使用壽命,近年來,有人研制出添加Si、k和C等元素,以提高再結晶溫度,生産出“高溫钼絲”。采取在氧化钼生産過程中添加稀土元素钇、铈、镧等,更能有效地提高再結晶溫度,克服材料高溫脆化問題。含0.1-0.3%锆、0.1%钪的钼絲,在1200℃氮化處理,使钪彌散到整個合金中去,這種钼絲在20℃時抗拉強度可達到1400百萬帕斯卡。
模具工業的迅速發展,使電火花加工技術得到普遍的應用,钼絲是理想的電火花線切割機床用電極絲,可切割各種鋼材和硬質合金,加工形狀極其複雜的零件,其放電加工穩定,能有效地提高模具的精度。 以上是钼絲兩種最為廣泛的用途,燈泡制造業的發展和模具制造業的崛起突飛猛進。據中國照明協會統計,2001年全國生産钼絲達到31.5億米,實際産量估計達到40億米,消耗将近800噸钼條,其數量十分可觀。其中線切割用钼絲産量超過20億米,占钼絲總量的一半以上,其市場發展前景十分令人樂觀。
鎢-銅假合金廣泛應用電火花切削工具電極,然而近年來研究以钼取代鎢作電極,結果表明,鎢基和钼基電極随銅(≤50%重量)的含量而變的耐蝕性是不一樣的。在加熱脈沖和機械負荷脈沖存在時,這種耐腐蝕性主要取決于脆裂過程,钼的延-脆性轉變溫度較鎢低,所以脆性小,耐蝕性能較強。钼-銅、钼-銀假合金具有耐燒蝕性和良好的導電性,可以作為空氣開關、高壓開關和接觸器的觸點。钼-銅複合薄膜在連續的銅機體上夾帶大量的離散钼粒子,顯微組織均勻,有良好的穿厚導熱性和導電性,可作金屬芯子應用于多層電路闆中。
最近,還研制出可變色的三氧化钼,這種材料在強光照射下會改變顔色,且可輕易還原,可用于電子計算機光存儲元件及多次使用的複印材料。
汽車噴塗:钼的熔點高達2620℃,且有良好的高溫性能和耐腐蝕性能,钼與鋼鐵結合力強,因而是汽車部件生産中主要的熱噴塗材料。汽車部件一般采用钼絲高速火焰噴塗,噴槍的氣體混合噴射裝置産生高溫燃氣燃燒,特殊設計的燃燒室和氣體噴射混合室,使钼絲在完全熔化前,以極高的速度噴塗在工件的表面上,噴射钼的緻密度可達99%以上,結合強度接近10公斤/mm2。這一工藝過程能有效地改善受磨面的耐磨性,也提供了一個可以浸漬潤滑油的多孔表面。它廣泛地應用于汽車工業以提高活塞環、同步環、撥叉和其他受磨部件的性能,也用于修複磨損的曲軸、軋輥、軸杆和其他機械部件。據資料介紹噴塗钼絲歐洲市場年銷售量可達1000噸,美國每年消耗量也達600噸左右,日本每年也消耗钼絲30-40噸,我國噴塗钼絲市場容量尚小于每年30噸。但随着我國汽車工業的發展,汽車齒輪和其它部件的熱噴塗将有較大發展,噴塗钼絲的銷售量将大幅度增長。
高溫元件:钼的純度高、耐高溫、蒸汽壓低等特性,使之常常被用來制造高溫爐的發熱體和結構材料。在鎢钼及硬質合金生産過程中,大都采用钼絲加熱的方式制作還原爐和燒結爐,部份鐵制品連續燒結還采用钼杆加熱排作發熱體,钼杆加熱排以钼鈎懸挂于爐子的兩側。這類爐子一般為還原性氣氛或非氧化性氣氛,在氫氣和分解氨中钼絲可使用至接近熔點,氮氣中可使用至2000℃。高于1700℃使用時,可采用再結晶溫度更高、強度更好的TZM合金或钼镧合金作發熱體。钼在熔化的石英中有很好的抗燒蝕性能,在玻璃工業中用作通電熔融電極,每生産一噸玻璃钼電極僅損失7.8克,使用壽命可長達一年多。除作電極外,钼還用作玻璃熔化高溫結構材料,如導槽、管子、坩埚、流口以及稀土冶煉的攪拌棒。以钼代鉑在玻璃纖維拉絲爐上使用效果良好,大大降低了生産成本。新近研制出的核燃料燒結爐采用钼網加熱,用ф0.8mm钼絲編織成三相網狀加熱器,工作溫度可達1800-2000℃。除此之外,钼及其合金還可以作熱等靜壓的爐架、隔熱屏、燒結和蒸塗的料舟、SmCo磁體及二氧化鈾燒結的墊闆,熱電偶及其保護套管等。
危害
钼缺乏症
膳食中的钼很易被吸收。但硫酸根(SO42-)因可與钼形成硫酸钼(molybdenum sulfate)而影響钼的吸收。同時硫酸根還可抑制腎小管對钼的重吸收,使其從腎髒排洩增加。因此體内含硫氨基酸的增加可促進尿中钼的排洩。钼除主要從尿中排洩外,尚可有小部分随膽汁排出。
钼缺乏主要見于遺傳性钼代謝缺陷,尚有報道全腸道外營養時發生钼不足者。钼不足可表現為生長發育遲緩甚至死亡,尿中尿酸、黃嘌呤、次黃嘌呤排洩增加。
钼過量
過量的钼對人體生命健康危害極大。它能夠使體内能量代謝過程出現障礙,心肌缺氧而竈性壞死,易發腎結石和尿道結石,增大缺鐵性貧血患病幾率,引發齲齒。
人和動物機體對钼均有較強的内穩定機制,經口攝入钼化物不易引起中毒。據報告,生活在亞美尼亞地區的居民每日钼攝入量高達10~15mg;當地痛風病發病率特别高,被認為與此有關。钼冶煉廠的工人也可因吸入含钼粉塵而攝入過多的钼。據調查,這些工人的血清钼水平、黃嘌呤氧化酶活性、血及尿中的尿酸水平均顯著高于一般人群。
钼污染
钼在地殼中的平均豐度為1.3ppm,多存在于輝钼礦、钼鉛礦、水钼鐵礦中。礦物燃料中也含钼。天然水體中钼濃度很低,海水中钼的平均濃度為14微克/升。钼在大氣中主要以钼酸鹽和氧化钼狀态存在,濃度很低,钼化物通常低于1微克/米。
環境中的钼有兩個來源:
①風化作用使钼從岩石中釋放出來。估計每年有1000噸進入水體和土壤,并在環境中遷移。钼分布的不均勻性,造成某些地區缺钼而出現“水土病”;又造成某些地區含钼偏高而出現“痛風病”(如亞美尼亞)。
②人類活動中愈來愈廣泛地應用钼以及燃燒含钼礦物燃料(如煤),因而加大了钼在環境中的循環量。全世界钼産量每年為10萬噸,燃燒排入環境的钼每年為 800噸。人類活動加入的循環量超過天然循環量。用钼最多的是冶金、電子、導彈和航天、原子能、化學等工業以及農業。對钼污染的研究還很不夠。
钼在環境中的遷移同環境中的氧化和還原條件、酸堿度以及其他介質的影響有關。水和土壤的氧化性愈高,堿性愈大,钼愈易形成MoO 離子;植物能吸收這種狀态的钼。環境的酸性增大或還原性增高,钼易轉變成複合離子,最終形成MoO ;這種狀态的钼易被粘土和土壤膠體及腐植酸固定而失去活性,不能為植物吸收。在海洋中,深海的還原環境使钼被有機物質吸附後包裹于含錳的膠體中,最終形成結核沉于海底,脫離生物圈的循環。
钼對溫血動物和魚類的影響較小。高含量钼對植物有不良影響,試驗表明:钼濃度為0.5~100毫克/升時會對亞麻生長産生不同程度的影響;10~20毫克/升時對大豆生長有危害;25~35毫克/升時對棉花生長有輕度危害;40毫克/升時對糖用甜菜生長有危害。水體中钼濃度達到5毫克/升時,水體的生物自淨作用會受到抑制;10毫克/升時,這種作用受到更大抑制,水有強烈澀味;100毫克/升時,水體微生物生長減慢,水有苦味。中國規定地面水中钼最高容許濃度為 0.5毫克/升,車間空氣中可溶性钼最高容許濃度為4毫克/立方米;,不溶性钼為6毫克/立方米。
對環境影響
健康危害
侵入途徑:吸入、食入。
健康危害:對眼睛、皮膚有刺激作用。部分接觸者出現塵肺病變,有自覺呼吸困難、全身疲倦、頭暈、胸痛、咳嗽等。
毒理學資料及環境行為
急性毒性:LD50 :6.1mg/kg(大鼠經口)
危險特性:其粉體遇高熱、明火能燃燒甚至爆炸。與氧化劑能發生強烈反應。
燃燒(分解)産物:氧化钼。
現場應急監測方法
便攜式比色計(水質)
實驗室監測方法
硫氰酸鹽比色法
火焰原子吸收法
原子吸收法
環境标準
中國(TJ36-79): 車間空氣中有害物質的最高容許濃度 4mg/m3(可溶性化合物),6mg/m3(不溶性化合物)
中國(GB/T14848-93): 地下水質量标準(mg/L)Ⅰ類0.001;Ⅱ類 0.01 ;Ⅲ類 0.1;Ⅳ類0.5 ;Ⅴ類 >0.5
中國: 飲用水源水中有害物質的最高容許濃度0.07mg/L
應急處理處置方法
1、洩漏應急處理
隔離洩漏污染區,周圍設警告标志,切斷火源。建議應急處理人員戴自給式呼吸器,穿化學防護服。使用不産生火花的工具小心掃起,避免揚塵,運至廢物處理場所。用水刷洗洩漏污染區,經稀釋的洗水放入廢水系統。如大量洩漏,收集回收或無害處理後廢棄。
2、防護措施
呼吸系統防護:作業工人必須佩戴防毒口罩。必要時佩戴自給式呼吸器。
眼睛防護:戴化學安全防護眼鏡。
防護服:穿防靜電工作服。
手防護:戴防化學品手套。
其他:工作現場禁止吸煙、進食和飲水。工作後,淋浴更衣。注意個人清潔衛生。
3、急救措施
皮膚接觸:用肥皂水及清水徹底沖洗。就醫。
眼睛接觸:拉開眼睑,用流動清水沖洗15分鐘。就醫。
吸入:脫離現場至空氣新鮮處。就醫。
食入:誤服者飲适量溫水,催吐。就醫。
滅火方法:幹粉。
開發利用
用途
钼主要用于鋼鐵工業,其中的大部分是以工業氧化钼壓塊後直接用于煉鋼或鑄鐵,少部分熔煉成钼鐵後再用于煉鋼。低合金鋼中的钼含量不大于1%,但這方面的消費卻占钼總消費量的50%左右。不鏽鋼中加入钼,能改善鋼的耐腐蝕性。在鑄鐵中加入钼,能提高鐵的強度和耐磨性能。含钼18%的鎳基超合金具有熔點高、密度低和熱脹系數小等特性,用于制造航空和航天的各種耐高溫部件。金屬钼在電子管、晶體管和整流器等電子器件方面得到廣泛應用。氧化钼和钼酸鹽是化學和石油工業中的優良催化劑。二硫化钼是一種重要的潤滑劑,用于航天和機械工業部門。除此之外,二硫化钼因其獨特的抗硫性質,可以在一定條件下催化一氧化碳加氫制取醇類物質,是很有前景的C1化學催化劑。钼是植物所必需的微量元素之一,在農業上用作微量元素化肥。
钼在電子行業有可能取代石墨烯。
美國加州納米技術研究院(簡稱CNSI)成功使用MoS2(輝钼,二硫化钼)制造出了輝钼基柔性微處理芯片,這個MoS2為基礎的微芯片隻有同等矽基芯片的20%大小,功耗極低,輝钼制成的晶體管在待機情況下的功耗為矽晶體管的十萬分之一,而且比同等尺寸的石墨烯電路更加廉價。而最大的變化是其電路有很強的柔性,極薄,可以附着在人體皮膚之上。
2011年瑞士聯邦理工學院洛桑分校(EPFL)科學家制造出全球第一個輝钼礦微晶片(上面有更小且更節能的電晶體)。輝钼是未來取代矽基芯片強力競争者。領導研究的安德拉斯·基什教授表示,輝钼是良好的下一代半導體材料,在制造超小型晶體管、發光二極管和太陽能電池方面具有很廣闊的前景。
同矽和石墨烯相比,輝钼的優勢之一是體積更小,輝钼單分子層是二維的,而矽是一種三維材料。在一張0.65納米厚的輝钼薄膜上,電子運動和在兩納米厚的矽薄膜上一樣容易,輝钼礦是可以被加工到隻有3 個原子厚的!
輝钼所具有的機械特性也使得它受到關注,有可能成為一種用于彈性電子裝置(例如彈性薄層晶片)中的材料。 可以用在制造可卷曲的電腦或是能夠貼在皮膚上的裝置。甚至可以植入人體。
英國《自然·納米技術》雜志就指出:單層的輝钼材料顯示出良好的半導體特性,有些性能超過廣泛使用的矽和研究熱門石墨烯,可望成為下一代半導體材料。
純钼絲用于高溫電爐和電火花加工還有線切割加工;钼片用來制造無線電器材和X射線器材;钼耐高溫燒蝕,主要用于火炮内膛、火箭噴口、電燈泡鎢絲支架的制造。合金鋼中加钼可以提高彈性極限、抗腐蝕性能以及保持永久磁性等,钼是植物生長和發育中所需七種微量營養元素中的一種,沒有它,植物就無法生存。動物和魚類與植物一樣,同樣需要钼。
钼在其它合金領域及化工領域的應用也不斷擴大。例如,二硫化钼潤滑劑廣泛用于各類機械的潤滑,钼金屬逐步應用于核電、新能源等領域。由于钼的重要性,各國政府視其為戰略性金屬,钼在二十世紀初被大量應用于制造武器裝備,現代高、精、尖裝備對材料的要求更高,如钼和鎢、鉻、釩的合金用于制造軍艦、火箭、衛星的合金構件和零部件。
钼在薄膜太陽能及其他鍍膜行業中,作為不同膜面的襯底也被廣泛應用。
藥用
钼酸铵(Ammonium Molybdate)
作用與應用:钼為多種酶的組成部分,钼的缺乏會導緻齲齒、腎結石、克山病、大骨節病、食道癌等疾病。主要用于長期依賴靜脈高營養的患者。
钼在機體的主要功能是參與硫、鐵、銅之間的相互反應。钼是黃嘌呤氧化酶、醛氧化酶和亞硫酸氧化酶發揮生物活力的必需因子,對機體氧化還原過程中的電子傳遞、嘌呤物質與含硫氨基酸的代謝具有一定的影響。在這三種酶中,钼以喋呤由來性輔助因子的形式存在。钼還能抑制小腸對鐵、銅的吸收,其機制可能是钼可競争性抑制小腸粘膜刷狀緣上的受體,或形成不易被吸收的銅-钼複合物、硫-钼複合物或硫钼酸銅(Cu-MoS)并使之不能與血漿銅藍蛋白等含銅蛋白結合。
用法用量:口服,成人每日需用量0.1~0.15mg。
兒童每日需用量0.03~0.1mg。
【副作用】:過量的钼可引起不良反應。
【注意事項】:每日攝取量超過0.54mg,钼可增加銅從尿中排出。超過10~15mg時,則可出現痛風綜合症。
在奶牛飼料中的應用量:10mg/d
钼合金
以钼為基體加入其他元素而構成的有色合金。主要合金元素有钛、锆、铪、鎢及稀土元素。钛、锆、铪元素不僅對钼合金起固溶強化作用,保持合金的低溫塑性,而且還能形成穩定的、彌散分布的碳化物相,提高合金的強度和再結晶溫度。钼合金有良好的導熱、導電性和低的膨脹系數,在高溫下(1100~1650℃)有高的強度,比鎢容易加工。可用作電子管的栅極和陽極,電光源的支撐材料,以及用于制作壓鑄和擠壓模具,航天器的零部件等。由于钼合金有低溫脆性和焊接脆性,且高溫易氧化,因此其發展受到限制。工業生産的钼合金有钼钛锆系、钼鎢系和钼稀土系合金,應用較多的是第一類。钼合金的主要強化途徑是固溶強化、沉澱強化和加工硬化。通過塑性加工可制得钼合金闆材、帶材、箔材、管材、棒材、線材和型材,還能提高其強度和改善低溫塑性。
钼是鋼與合金中的重要元素,常用的含钼爐料有金屬钼、钼鐵,有時還可以使用氧化钼精礦來直接還原冶煉含钼鋼種。钼在地殼中的自然儲量為1900萬噸,可開采儲量860萬噸。
醫學造影
钼-99是钼的放射性同位素之一,在醫院裡用于制備锝-99。锝-99是一種放射性同位素,病人服用後可用于内髒器官造影。用于該種用途的钼-99通常用氧化鋁粉吸收後存儲在相對較小的容器中,當钼-99衰變時生成锝-99,在需要時可把锝-99從容器中取出發給病人。



















