Molibden

Molibden geçiş metallerinden olup saf halde gümüşümsü beyaz renkli ve çok serttir. Erime sıcaklığı oldukça yüksektir. Az miktarda ilavesiyle çeliğin daha da sertleştirilmesi sağlanabilir. Molibden, bitkilerin beslenmesinde de önemli olup bazı enzimlerde yer alır.

Molibdenit minerali

İsveçli kimyacı Carl Wilhelm Scheele 1778’de, o döneme değin bir kurşun cevheri ya da grafit olduğu sanılan mineralin (molibdenit) bilinmeyen bir metalin sülfür bileşiği olduğunu gösterdi. İsveçli kimyacı Peter Jacob Hjelm de 1782’de molibdeni metal halinde ayırdı ve Yunanca "kurşuna benzer" anlamına gelen molybdos sözcüğünden esinlenerek adlandırdı.

Molibden, wulfenit (PbMoO₄) veya powellit (CaMoO₄) gibi minerallerde bulunursa da, asıl ticari molibden kaynağı molibdenittir (MoS₂). Molibden doğrudan madencilik yoluyla ve bakır madenciliği sırasında yan ürün olarak da elde edilebilir. Molibden, cevherlerinde %0,01 den %0,5'e kadar değişen miktarlarda bulunur. Dünya molibden madenciliğinin yaklaşık yarısı ABD'de (Phelps Dodge Corporation) yapılmaktadır.

Fiziksel ve kimyasal özellikler

Kimyasal özellikleri bakımından krom ve wolfram ile benzerlik gösteren molibden; yüksek ergime ve kaynama noktası, yüksek ısı dayanımı, yüksek ısı iletkenliği ve düşük termal genleşme gibi üstün özelliklere sahiptir. Molibden 2623 °C de erir. Bu özelliği ile metaller arasında altıncı sırayı alır. 4639 °C de kaynayan molibden, soğukta havadan etkilenmez, akkor halindeyken oksitlenir, nitrik ve sülfürik asitlerden etkilenir, yüksek sıcaklıkta su buharını ayrıştırır. Molibden’in yoğunluğu 10,28 gr/cm³ tür.

Diğer bilgiler

Yanabilirlik sınıfı: toz formunda kolayca yanan katı
Molar hacim: 9.41 cm³/mol

İzotopları	Yarılanma ömürleri
Mo-90	5,7 saat
Mo-91	15,5 dakika
Mo-92	kararlı
Mo-93	4000 yıl
Mo-94, -95, -96, -97, -98,	kararlı
Mo-99	65,94 saat

Molibden Sülfür madeninde kullanılmak üzere iş makineleri ve taşıyıcı kamyonlar ihale usulü alınmıştır. Tedarikçi firma ihaleyi kazanabilmek en azından sarf malzemelerinden geri dönüşümünü kazanıp kâr etmek için araçları kâr etmeden verir. Araçlar standart bakımları haricinde 10 sene hiçbir arıza çıkarmadan madende çalışmıştır. Tedarikçi firma durumun akıbetini öğrenmek üzere madene gider ve araçları bakıma aldırır. Hava filtresinden giren toz formundaki molibden sülfür sayesinde araçların hiç birinde arıza oluşmamıştır. O günden sonra molibden sülfür motor yağı katkıları olarak geliştirilip araçlarda kullanılmaktadır.

Kullanım alanları

Üretilen molibdenin üçte ikisinden fazlası alaşımlarda kullanılır. Bu alaşımlardan en önemlileri; yüksek mukavemetli alaşımlar ve yüksek sıcaklık çelikleridir. Hastelloy gibi bazı molibden içeren alaşımlar, ısı ve korozyon dayanımı yüksek alaşımlardır. Molibden, uçak ve füze parçalarının yapımında ve ayrıca filamanlarda kullanılır. Petrol endüstrisinde, petrol ürünlerinden organik sülfürün uzaklaştırılmasında, katalizör olarak kullanılır. Mo-99 nükleer izotop endüstrisinde kullanılır. Molibden sarısı olarak bilinen pigment, kırmızımsı sarıdan parlak kırmızıya değişik renkler vermekte olup boya, mürekkep, plastik ve kauçuk bileşenlerinde kullanılır. Molibden sülfür (MoS₂) özellikle yüksek sıcaklıklarda iyi bir yağlayıcıdır. Molibden ayrıca, ince film transistörlerin iletken metal tabakaları gibi bazı elektronik uygulamalarda da kullanılır.

Saf metal halindeki molibden, tel, şerit, çubuk veya levha şekline getirilerek, dirençli ısıtma elemanlarının hazırlanmasında veya karbon ve oksijen etkisiyle bozulduğu için koruyucu bir atmosfer altında, ateşe dayanıklı fırın parçalarının yapımında kullanılır. Bu parçalar 1700 °C ye kadar çıkabilirler. Elektrik ve elektronik sanayiinde, filaman elektrot lamba yuvaları, valflar ve redresör lambaları yapımında tüketilir. Molibdenli özel çeliklerde ise bu metal, nikel, krom ve vanadyumun dışında mekanik özellikleri (çeliğin sertliğinin ve çekme direncinin artması, kırılganlığının azalması) artırmak ve yapılacak ısıl işlemleri kolaylaştırmak için kullanılır. %3 Ni ve %0,7-1 Cr içeren çeliklere %0,3 oranında molibden katılması, su verildikten sonra 500 °C de menevişleme sırasında, bu çeliklerin kırılganlıklarını (Kropp hastalığı) azaltır. Molibden, bazı çeliklerde nikel, wolfram gibi pahalı veya ender bulunan elementlerin yerini alır. Hızlı takım çeliklerinde normal olarak %18 oranında bulunan wolfram yerine, tamamen veya kısmen, %7 oranında molibden kullanılır. Özel dökme demirlere mekanik direncin arttırılması ve bileşimdeki grafit parçacıklarının giderilmesi için genellikle %0,3 oranında (en çok %2) molibden katılır. Molibden, değişik niteliklerdeki birçok alaşımda da önemli oranlarda bulunur: gaz türbinlerinde kullanılan ateşe dayanıklı alaşımlarda (Hastelloy) %4 ile %30; manyetik geçirgenliği yüksek olan ferronikellerde %5 e kadar ve kalıcı mıknatıs yapımında kullanılan alaşımlarda %20 ye kadar. Molibden ayrıca, bisülfür halinde, 400-500 °C lere kadar katı yağlayıcı madde olarak ya da greslerde, yağlarda katkı maddesi olarak kullanılır.Ayrıca dental implant materyalleri içinde Co-Cr-Mo alaşımları olarak kullanılır.Co-Cr-Mo alaşımlarındaki (Mo)molibden dayanıklılık ve korozyon rezistansı sağlar.

Canlı hücrelerinde eser miktarda bulunan molibden, bitkiler için gerekli olan bir elementtir. Ayrıca baklagillerde bakterilerin azot bağlama sürecinde katalizör işlevi görür. Molibden trioksit ve sodyum molibdat (Na₂MoO₄) bitkilerin beslenmesinde eser miktarda kullanılır. Molibdenin biyolojik fonksiyonları genelde bakır metabolizması ile ilişkilidir. Bakır ile ilişkili olmayan fonkiyonlarının en önemlileri şunlardır; ksantin oksidaz, aldehid oksidaz ve sülfid oksidaz enzimlerinin yapısına ayrıca sitokrom C ile ksantin oksidaz reaksiyonuna ve aldehid oksidaz ile sitokrom C'nin indirgenme reaksiyonuna katıldığı kaydedilmektedir. Sülfit oksidaz da sülfitin sülfata dönüşümünü sağlamaktadır. Bunlardan başka; büyüme, hücresel solunum, pürin ve demir metabolizmasına da katıldığı belirtilmektedir. Genel olarak kullanım alanları şöyle özetlenebilir:

Çeliğin yüksek sıcaklıklarda dayanımını arttırmada,
Hava taşıtları ve uzay araçlarının yapımında,
Nükleer enerji uygulamalarında,
Elektrik uygulamalarındaki tellerin yapımında,
Yüksek sıcaklıklarda yağların yapısı bozulduğu için molibden sülfat kaydırıcı yağ olarak,
Katalizör olarak,
Boya endüstrisinde renk verici (pigment) olarak.

Önemli bileşikleri

Serbest halde bulunmayan molibden, yerkabuğunda wolfram kadar bol, fakat dağınık olarak bulunur. Çoğunlukla molibdenit minerali içeren cevherlerden üretilir. Mineralin zenginleştirildikten sonra bol hava bulunan bir ortamda kavrulmasıyla molibden trioksit (MoO₃) elde edilir:

${\ce {2MoS2 + 7O2 -> 2MoO3 + 4SO2}}$

Daha sonra uygulanan işlemler molibdenin son kullanım alanına göre değişir. %50,75 molibden içeren ferromolibden, termik ya da elektrik fırınında ergitme yoluyla üretilir.

Akkorlu lambaların ve özel elektrotların yapımında kullanılan molibdenin çok saf olması gerekir. Bunun için, molibden trioksit; amonyak içinde çözündürülür. Bol miktarda amonyaklandırılan çözelti buharlaştırılınca amonyum polimolibdat kristalleri meydana gelir. Kristalleştirilerek arıtılan bu maddenin kavrulmasıyla, molibden trioksit MoO₃ elde edilir. Hidrojenle kızıl derecede indirgenen MoO₃ toz halinde molibden verir. Tozun sıkıştırılması (toz metalurjisi) ve yüksek sıcaklıkta dövülmesi yöntemleriyle çubuk şeklinde (kütük metal) molibden elde edilir.

Doğal molibden, Mo-92(%15,84), Mo-94(%9,04), Mo-95(%15,72), Mo-96(%16,53), Mo-97(%9,46), Mo-98(%23,78) ve Mo-100(%9,13) gibi yedi kararlı izotopun bir karışımı halinde bulunur.

Önlemler

Molibden tozu, MoO₃ ve suda çözünür molibdatlar gibi molibden bileşikleri, solunduğunda veya ağız yoluyla alındığında hafif derecede zehirleyici olabilirler. Molibdenin zehirleyici özelliği, laboratuvar verilerine göre, ağır metallere oranla daha düşüktür. İnsanlarda molibdenin yaratacağı akut zehirlenme, gerekli doz çok yüksek olduğundan olası değildir. Maden, arıtma ve kimya tesislerinde molibdene maruz kalınmadan dolayı zehirlenme potansiyeli varsa da bugüne dek herhangi bir vakaya rastlanmamıştır.

İş Güvenliği ve Sağlığı İdaresinin (OSHA) belirttiğine göre: 8 saatlik bir çalışma periyodunda maruz kalınabilecek en yüksek molibden değeri solunan havanın metrekübünde 15 miligramı geçmemelidir.