Molybdän

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Einleitung

Molybdän, chemisches Symbol Mo, metallisches Element mit der Ordnungszahl 42, das gemeinsam mit Chrom, Wolfram und Seaborgium in der sechsten Nebengruppe des Periodensystems steht.

Molybdän gehört zu den Schwer- und Übergangsmetallen und war bereits in der Antike bekannt. Der Name des Elementes stammt vom griechischen Wort molybdos für Blei ab, das für viele Stoffe verwendet wurde, die ähnlich wie Blei abfärben (z. B. Bleiglanz oder Graphit). Erst 1778 entdeckte der Chemiker Karl Wilhelm Scheele, dass man aus Molybdänit (MoS₂) im Gegensatz zu Graphit mit Salpetersäure ein weißes Oxid (MoO₃) herstellen konnte. Kurze Zeit später gelang dem schwedischen Chemiker Peter Jacob Hjelm die Isolierung des Metalls aus diesem Oxid durch Reduktion mit Kohlenstoff:

MoO3 + 3C → Mo + 3CO.

Molybdän dient vor allem zur Herstellung von Stahl.

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Vorkommen und Eigenschaften

Molybdän kommt in Form von sieben natürlichen Isotopen vor, von denen Molybdän 98 am häufigsten ist. Neben diesen gibt es auch künstliche Isotope. Unter den Elementen der Erdkruste steht das Schwermetall an 54. Stelle. Molybdän kommt in der Natur nur in gebundener Form vor, vor allem als Sulfid und Oxid. Beispiele für Molybdänerze sind Molybdänit oder Molybdänglanz (MoS₂), Gelbbleierz oder Wulfenit (PbMoO₄) sowie das wolframhaltige und seltene Powellit (Ca(Mo,W)O₄). Darüber hinaus ist Molybdän ein essentielles Spurenelement für den Menschen sowie für Pflanzen und Tiere. So ist es z. B. Bestandteil der Enzyme Nitrogenase und Nitroreduktase, die eine wichtige Rolle im Stickstoffkreislauf spielen.

Molybdänmetall besitzt eine silbrig weiße Farbe und zeichnet sich durch große mechanische Festigkeit aus. Es schmilzt bei 2 620 °C, siedet bei 4 825 °C, besitzt eine Dichte von 10,2 Gramm pro Kubikzentimeter und hat die Atommasse 95,94 u. Bei Raumtemperatur wird das Metall kaum von Luft angegriffen. Beim Erhitzen wird die Metalloberfläche von einer Oxidschicht überzogen (siehe Passivierung); oberhalb von 600 °C entsteht Molybdäntrioxid. Das Schwermetall löst sich in verdünnter Salpetersäure sowie in Königswasser und wird auch von Halogenen (z. B. Chlor) angegriffen.

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Verbindungen

In seinen Verbindungen tritt Molybdän mit den Oxidationsstufen von -2 bis +6 auf. Am häufigsten sind die Stufen +6, +5 und +4, etwa beim farblosen Molybdän(VI)-fluorid (MoF₆), dem dunkelblauen Molybdän(V)-oxid (Mo₂O₅) oder dem violetten Molybdän(IV)-oxid (MoO₂). Neben den niederen Oxiden (z. B. MoO₃) gibt es auch komplexere Verbindungen mit Sauerstoff, etwa die Molybdate (z. B. [Mo₈O₂₆]^4-). Polymolybdate können als ein-, zwei- oder auch dreidimensional vernetzte Ketten- oder Schichtstrukturen aufgebaut sein.

Mit organischen Resten bildet Molybdän eine Vielzahl metallorganischer Verbindungen und mit Liganden Komplexverbindungen (siehe Koordinationschemie). Bei den Komplexverbindungen neigt das Metall in den Oxidationsstufen von +3 bis +5 zur Bildung von Clustern, d. h., in einem Molekül können mehrere Hundert Molybdänatome miteinander verbunden sein.

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Verwendung

Da Molybdän auch bei hohen Temperaturen korrosionsbeständig und fest bleibt, kommt es als Stahlveredler zum Einsatz. Dabei wird Ferromolybdän, eine Eisenlegierung mit 60 bis 70 Prozent Molybdän, zu Edelstählen verarbeitet. Außerdem wird Molybdän als Material für Elektroden (z. B. für Glasschmelzöfen) und für Katalysatoren benötigt. Molybdändisulfid (MoS₂) wird wegen seiner guten Gleiteigenschaften auch bei sehr hohen Temperaturen (über 1 000 °C) als Schmiermittel genutzt.