Fakten über Molybdän

Es wird als Nebenprodukt des Kupfer- oder Wolframbergbaus gewonnen. Molybdän wird vor allem in den USA, China, Chile und Peru abgebaut. Die Weltproduktion liegt nach Angaben der Royal Society of Chemistry (RSC) bei rund 200.000 Tonnen pro Jahr. 

Fakten über Molybdän
Molybdänit ist die Hauptquelle für Molybdän.
Bildnachweis: bonchan | Shutterstock
Molybdän ist ein silbrig-weißes Metall, das duktil und sehr korrosionsbeständig ist. Es hat einen der höchsten Schmelzpunkte aller reinen Elemente – nur die Elemente Tantal und Wolfram haben höhere Schmelzpunkte. Molybdän ist auch ein lebensnotwendiger Mikronährstoff.

Als Übergangsmetall geht Molybdän leicht Verbindungen mit anderen Elementen ein. Molybdän macht 1,2 Gewichtsteile pro Million (ppm) der Erdkruste aus, kommt aber in der Natur nicht frei vor. Das wichtigste Molybdänerz ist Molybdänit (Molybdändisulfid), kann aber auch in Wulfenit (Bleimolybdat) und Powellit (Calciummolybdat) gefunden werden. 

Es wird als Nebenprodukt des Kupfer- oder Wolframbergbaus gewonnen. Molybdän wird vor allem in den USA, China, Chile und Peru abgebaut. Die Weltproduktion liegt nach Angaben der Royal Society of Chemistry (RSC) bei rund 200.000 Tonnen pro Jahr. 

Nur die Fakten
Ordnungszahl (Anzahl der Protonen im Kern): 42
Atomsymbol (im Periodensystem der Elemente): Mo
Atomgewicht (durchschnittliche Masse des Atoms): 95,96
Dichte: 10,2 Gramm pro Kubikzentimeter
Phase bei Raumtemperatur: Feststoff
Schmelzpunkt: 2.623 Grad Celsius (4.753 Grad Fahrenheit)
Siedepunkt: 4.639 Grad C (8.382 °F)
Anzahl der Isotope (Atome desselben Elements mit unterschiedlicher Anzahl von Neutronen): 24, deren Halbwertszeiten mit Massenzahlen von 86 bis 110 bekannt sind.
Häufigste Isotope: Mo-98 (24,1 Prozent); Mo-96 (16,7 Prozent); Mo-95 (15,9 Prozent); Mo-92 (14,8 Prozent); Mo-97 (9,6 Prozent); Mo-100 (9,6 Prozent); Mo-94 (9,2 Prozent).

Entdeckung
Das weiche schwarze Mineral Molybdänit (Molybdänsulfid) wurde oft mit Graphit oder Bleierz verwechselt, bis eine Analyse des deutschen Chemikers Carl Scheele 1778 ergab, dass es sich nicht um eine dieser Substanzen handelte, sondern um ein völlig neues Element. Da Scheele aber keinen geeigneten Ofen hatte, um den weißen Feststoff zu Metall zu zerkleinern, sollte es laut Chemicool noch einige Jahre dauern, bis das Element tatsächlich identifiziert war. Tatsächlich wurde Scheele später als "Pechvogel Scheele" bekannt, weil er eine Reihe von chemischen Entdeckungen machte – darunter Sauerstoff –, aber die Lorbeeren wurden immer jemand anderem zugeschrieben.

In den nächsten Jahren gingen die Wissenschaftler weiterhin davon aus, dass Molybdänit ein neues Element enthält, aber es erwies sich immer noch als sehr schwierig, es zu identifizieren, da niemand in der Lage war, es auf ein Metall zu reduzieren. Einige Forscher wandelten es jedoch in ein Oxid um, auf dem sich bei Zugabe zu Wasser Molybdänsäure bildete, aber das Metall selbst blieb schwer fassbar.

Schließlich mahlte der schwedische Chemiker Peter Jacob Hjelm Molybdänsäure mit Kohlenstoff in Leinöl zu einer Paste. Die Paste ermöglichte einen engen Kontakt zwischen dem Kohlenstoff und dem Molybdänit. Hjelm erhitzte die Mischung dann in einem geschlossenen Tiegel, um das Metall herzustellen, das er dann Molybdän nannte, nach dem griechischen Wort "Molybdos", was Blei bedeutet. Das neue Element wurde nach Angaben der Royal Society of Chemistry im Herbst 1781 angekündigt.

Benutzungen
Das meiste handelsübliche Molybdän wird bei der Herstellung von Legierungen verwendet, wo es hinzugefügt wird, um die Härte, Festigkeit, elektrische Leitfähigkeit und Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen. 

Geringe Mengen Molybdän finden sich in einer Vielzahl von Produkten: Raketen, Triebwerksteile, Bohrer, Sägeblätter, elektrische Heizfäden, Schmiermitteladditive, Tinte für Leiterplatten und Schutzbeschichtungen in Kesseln. Es wird auch als Katalysator in der Erdölindustrie verwendet. Molybdän wird als graues Pulver hergestellt und verkauft, und viele seiner Produkte werden durch Komprimieren des Pulvers unter extrem hohem Druck gebildet, so die Royal Society of Chemistry. 

Aufgrund seines hohen Schmelzpunktes verhält sich Molybdän bei sehr hohen Temperaturen unglaublich gut. Es ist besonders nützlich bei Produkten, die bei diesen extremen Temperaturen geschmiert bleiben müssen. In Fällen, in denen sich einige Schmierstoffe und Öle zersetzen oder in Brand geraten könnten, können Schmierstoffe mit Molybdänsulfiden der Hitze standhalten und trotzdem die Dinge in Bewegung halten.

Wer hätte das gedacht?
Molybdän ist das 54. häufigste Element in der Erdkruste.
Das Molybdänatom hat nur halb so viel Atomgewicht und Dichte wie Wolfram. Aus diesem Grund ersetzt Molybdän oft Wolfram in Stahllegierungen und bietet die gleiche metallurgische Wirkung mit nur halb so viel Metall, so die Encyclopaedia Britannica.
"Big Bertha", das deutsche 43-Tonnen-Geschütz, das im Zweiten Weltkrieg eingesetzt wurde, enthielt aufgrund seines viel höheren Schmelzpunkts Molybdän und nicht Eisen als wesentlichen Bestandteil seines Stahls.
Molybdänit oder Molybdän ist ein weiches schwarzes Mineral, das einst zur Herstellung von Bleistiften verwendet wurde. Es wurde angenommen, dass das Mineral Blei enthält und oft mit Graphit verwechselt wurde.
Molybdänit wird in bestimmten Nickelbasislegierungen verwendet, wie z. B. den Hastelloys - patentierten Legierungen, die sehr widerstandsfähig gegen Hitze und Korrosion sowie chemische Lösungen sind.

Mikronährstoff
Molybdän ist ein lebensnotwendiger Mikronährstoff, aber zu viel davon ist giftig. 

Molybdän ist in Dutzenden von Enzymen vorhanden. Eines dieser wichtigen Enzyme ist die Nitrogenase, die es ermöglicht, Stickstoff in der Atmosphäre aufzunehmen und in Verbindungen umzuwandeln, die es Bakterien, Pflanzen, Tieren und Menschen ermöglichen, Proteine zu synthetisieren und zu verwerten. 

Beim Menschen besteht die Hauptfunktion von Molybdän darin, als Katalysator für Enzyme zu dienen und beim Abbau von Aminosäuren im Körper zu helfen, so Drweil.com. In Pflanzen ist Molybdän ein essentielles Spurenelement, das für die Stickstofffixierung und andere Stoffwechselprozesse notwendig ist. 

Molybdän hat die einzigartige Eigenschaft, in sauren Böden weniger löslich und in alkalischen Böden besser löslich zu sein (bei anderen Mikronährstoffen ist es typischerweise umgekehrt). Daher ist die Verfügbarkeit von Molybdän für Pflanzen sehr empfindlich gegenüber pH-Wert und Drainagebedingungen. In alkalischen Böden zum Beispiel können einige Pflanzen bis zu 500 ppm Molybdän enthalten, so Lenntech. Im Gegensatz dazu sind andere Böden aufgrund eines Mangels an Molybdän im Boden unfruchtbar.

Notwendig für die Evolution
Eine weitere interessante Verwendung für Molybdän ist seine Rolle in der wissenschaftlichen Forschung. Molybdän ist heute im Ozean sehr reichlich vorhanden, war es aber in früheren Zeiten viel weniger. Dadurch kann es als hervorragender Indikator für die alte ozeanische Chemie dienen. Wissenschaftler auf dem Gebiet der Biogeologie untersuchen beispielsweise die Menge an Molybdän in alten Gesteinen, um abzuschätzen, wie viel Sauerstoff während eines bestimmten Zeitraums im Ozean und/oder in der Atmosphäre vorhanden gewesen sein könnte.

Vor einigen Jahren vermuteten Forscher der University of California in Riverside, dass ein Mangel an Sauerstoff und Molybdän für eine große Verzögerung in der Evolution verantwortlich sein könnte. Sie wussten, dass es vor rund 2,4 Milliarden Jahren einen Anstieg des Sauerstoffs auf der Erdoberfläche gab und dass Sauerstoff in der Lage war, die Meeresoberfläche zu erreichen, um Mikroorganismen zu unterstützen. Die Vielfalt der lebenden Organismen blieb jedoch sehr gering. Tatsächlich tauchten Tiere erst fast 2 Milliarden Jahre später auf – oder vor etwa 600 Millionen Jahren – so die Pressemitteilung der Studie in Science Daily.

Wenn ihnen Molybdän entzogen wird, können Bakterien Stickstoff nicht in eine für Lebewesen nützliche Form umwandeln. Und wenn Bakterien Stickstoff nicht schnell genug umwandeln können, dann können Eukaryoten nicht gedeihen, weil diese einzelligen Lebensformen nicht in der Lage sind, Stickstoff selbst umzuwandeln, so Science Daily.

Für die Studie, die in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurde, maßen die Forscher den Gehalt an Molybdän in schwarzem Schiefer, einer Art Sedimentgestein, das reich an organischer Substanz ist und oft tief im Ozean vorkommt. So konnten sie abschätzen, wie viel Molybdän in dem Meerwasser, in dem sich das Sediment gebildet hatte, gelöst gewesen sein könnte. 

Tatsächlich fanden die Forscher starke Hinweise darauf, dass es dem Ozean zu dieser Zeit an wichtigem Molybdän mangelte. Dies hätte sich negativ auf die Evolution der frühen Eukaryoten ausgewirkt, von denen Wissenschaftler glauben, dass sie alle Tiere (einschließlich des Menschen), Pflanzen, Pilze und einzellige Tiere wie Protisten hervorgebracht haben.