,ib族,为一过渡性元素,钼原子序数42,原子量95.94,原子中电子排布为。由于价电子层轨道呈半充满状态,钼介于亲石元素(8电子离子构型)和亲铜元素(18电子离子构型)之间,表现典型过渡状态.v.w.戈尔德斯密特在元素的地球化学分类里将它称亲铁元素。
表1钼的同位素及分配同位数名称原子量6100.00另据文献记载,已发现第八种天然同位素的存在。
自然界里,钼有七个稳定的天然同位素,它们的核子数及其在天然混合物中所占比例如表1所列。此外,还发现钼有十一种人造放射性同位素,因资料数据不详,此不赘述。钼为银白色金属,钼原子半径为0.14nm,原子体积为235.5px/mol,配位数为8,晶体为az型体心立方晶系,空间群为oh(lm3m),至今还没发现它有异构转变.常温下钼的晶格参数在0.31467~0.31475nm之间,随杂质含量而变化。
钼熔点很高,在自然界单质中名列第六,被称作难熔金属,见表2。钼的密度为10.23g/cm,约为钨的一半(钨密度19.36g/cm)。钼的热膨胀系数很低,20~100℃时为4.9×10/℃;钼的热传导率较高,为142.35w/(m·k)。钼电阻率较低:0℃时为5.17×-10ω·cm;800℃时为24.6×-10ω·cm;2400℃时为72×-10ω·cm。
钼属顺磁体,99.99%纯度的钼在25℃时比磁化系数为0.93×10cm/g。钼的比热在25℃时为242.8j/(kg·k)。钼的硬度较大,摩氏硬度为5~5.5。钼在沸点的蒸发热为594kj/mol;熔化热为27.6±2.9kj/mol;在25℃时的升华热为659kj/mol。
表2难熔物及熔、沸点物质碳(c)钨(w)铼(re)锇(os)钽(ta)钼(mo)熔点(℃)沸点(℃)钼的原子半径、离子半径与钨、铼的很接近。原子半径(nm)4离子半径(nm)6离子半径(nm)钨铼钼原子的电子排列体现了典型过渡元素的性质:次外层的五个4d轨道、9外层的一个5s轨道上电子均呈半弃满状态。
钼原子外层电子电离电位为:外层电子(个)电离电位显然,钼要丢掉七个或八个电子是极困难的。这决定了钼的化学性质比较稳定。常温或在不太高的温度下,钼在空气或水里是稳定的。
钼在空气中加热,颜色开始由白(色)转暗灰色;温升至520℃,钼开始被缓慢氧化,生成黄色三氧化钼(moo3,温度降至常温后变为白色);温升至600℃以上,钼迅速被氧化成moo3。钼在水蒸气中加热至700~800℃便开始生成moo2,将它进一步加热,二氧化钼被继续氧化成三氧化钼。
表3钼的氧化物氧化物生成温度范围(℃)结晶结构moo2菱形mo4o11<615单斜系615~800正斜形另外,在生成moo2前还有三种中间产物mo2o3,moo和mo3o,但都还未能制造出它们的纯产物。
钼在纯氧中可自燃,生成三氧化钼。钼的氧化物已见于报道的很多,但不少是反应中间产物,而不是热力学稳定相态。非常可靠的只有九种,其结构与转化温度如表3。钼的这一系列氧化物中,除9高价态的moo3为酸性外,其余氧化物均为碱性氧化物。
钼9重要的氧化物是moo3和moo2。moo2分子量为127.94,含m纯moo2呈暗灰色、深褐***末状。25℃时,moo2的生成热为550kj/mol,密度为6.34~6.47g/cm。moo2呈金红石单斜结晶构造,单位晶体(晶胞)由两个moo2分子组成,晶格参数为a=0.5608nm,b=0.4842nm,c=0.5517nm,d=11.975nm。
moo2可溶于水,易溶于***及硝酸,但不溶于氨水等碱液里。在空气、水蒸气或氧气中继续加热moo2,它将被进一步氧化,直至完全生成moo3。在真空中加热到1520~1720℃,固态moo2局部升华而不分解出氧,但大部分moo2分解成moo3气体和固态mo。
jette.e.r(1935年)报道:moo2在1980℃±50℃、0.1mpa(惰性气体)的条件下分解成钼和氧。moo2是钼氧化的9终产物。moo3为淡绿或淡青色的白***末。分子量为143.94,含m℃时,moo3的生成热为668kj/mol,密度为4.692g/cm,熔点为795℃,沸点为1155℃.在低于熔点的温度已开始升华.在520~720℃时,升华呈气体的三氧化相为moxo3x分子混合物,其中x=3~5,以x=3为主。
moo3微溶于水而生成钼酸。18℃,moo3溶解度为℃时为2.05%。溶于水的三氧化钼与水按不同比例组成一系列同多酸,nmoo3·mh2o,其中n≥m。这一系列同多酸中比较重要的有:钼酸h2moo4(n=m=1),仲钼酸h6mo7o24,(n=7,m=3),四钼钼酸h2mo4o13(n=4,m=1)。
这些同多酸可看作两个或多个同种简单含氧酸分子缩水而成。比如7h2moo4←→h6mo7o24+4h2o。x分析发现,mo7o24的结构由七个moo6正八面体相连而成。moo3易溶于氨水、碱金属碱液中,生成与同多酸对应的盐。moo3在碱性介质(ph>10)中往往呈moo4存在,而在酸性介质中,它往往以mo7o24(ph≤6~8)或mo8o24(ph=1.5~2.9)形式存在。
作为钼的重要化工产品--工业钼酸铵,也正是这一系列同多酸的铵盐混合物。室温下,钼能与f2反应。250℃钼开始与cl2反应,700~800℃钼可与cl2反应生成mocl2。在白热温度下,钼能与br2反应。钼与卤素反应产物可以是mox6(如mof6),亦可是moo2x2(如moo2cl2)或者是moox4(如moocl4)或者是mox。
反应过程可能是:450~500℃时,moo3经h2还原,经生成mo5o14、mo17o47、m一、钨(纯钨,钨钢,钨铜,钨铁,高比重,钨绞丝,钨粉,碳化钨粉末,硬质合金磨削料,桌面料,钨泥等一切含钨废料)
二、碳化钨辊环、硬质合金刀片、铣刀、球齿、截齿、一字矿山、钉锤、轧辊、钻头(PCD钻头,PCB微钻,白铁小钻头,牙轮钻头,高压风钻,潜孔钻,复合片等)。
数控刀,焊接刀,机夹刀,黄白切割料,合金密封环,拉丝模,直杆模,拔管模,辊环屑,辊环粉,合金针,合金棒等一切含钨废料。高速钢丝锥钻头等工具。
三、钼(纯钼,钼元件,钼丝,钼棒,钼粉,钼铁,钼靶材,钼催化剂,硅钼棒,钼罐等含钼废料)。
四、钴(钴板,钴片,钴粉,钴水,钴液,钴铬钨,钴铬钼,钴铬铁滑块,1J22,4J29,钴基焊丝焊条等含钴块料,刨花,粉末)。
五、钒(钒铁,钒氮合金,高钒料)。
六、镍(镍板,镍纸,镍粉,镍铁,镍铬合金,镍钨合金,镍钴合金)。
七、钛(钛棒,钛管,钛板,合金钛材料)铬铁,高铬合金等。
钽片,钽丝,钽粉,铌铁等铁合金。
八、铂(铂坩埚,铂漏板,铂铑丝,铑粉,钯金,铂铑钯催化剂等)。
九、稀土合金金属钕,镨钕合金,镧,铈,釔等。