Fakten über Molybdän

Es wird als Nebenprodukt des Kupfer- oder Wolframabbaus gewonnen. Molybdän wird vor allem in den Vereinigten Staaten, 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 (englisch)
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 lebenswichtiger 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 Wolframabbaus gewonnen. Molybdän wird vor allem in den Vereinigten Staaten, 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 Zellkern): 42
Atomares Symbol (im Periodensystem der Elemente): Mo
Atomgewicht (mittlere Masse des Atoms): 95,96
Dichte: 10,2 Gramm pro Kubikzentimeter
Phase bei Raumtemperatur: Feststoff
Schmelzpunkt: 4.753 Grad Fahrenheit (2.623 Grad Celsius)
Siedepunkt: 8.382 Grad F (4.639 Grad C)
Anzahl der Isotope (Atome des gleichen Elements mit einer unterschiedlichen 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, sondern um ein völlig neues Element handelte. 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 wurde. Tatsächlich wurde Scheele später als "Pechvogel Scheele" bekannt, weil er eine Reihe von chemischen Entdeckungen machte – einschließlich Sauerstoff – aber die Anerkennung wurde immer jemand anderem zugeschrieben.

In den folgenden 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, wenn es Wasser zugesetzt wurde, Molybdsäure bildete, aber das Metall selbst blieb schwer fassbar.

Schließlich mahlte der schwedische Chemiker Peter Jacob Hjelm Molybdsäure mit Kohlenstoff in Leinöl zu einer Paste. Die Paste ermöglichte einen engen Kontakt zwischen dem Kohlenstoff und dem Molybdänit. Hjelm erhitzte dann die Mischung 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 im Herbst 1781 angekündigt, wie die Royal Society of Chemistry mitteilte.

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

Kleine Mengen an Molybdän sind in einer Vielzahl von Produkten enthalten: Raketen, Motorteile, Bohrer, Sägeblätter, elektrische Heizfilamente, Schmiermitteladditive, Tinte für Leiterplatten und Schutzbeschichtungen in Kesseln. Es wird auch als Katalysator in der Erdölindustrie eingesetzt. Molybdän wird als graues Pulver hergestellt und verkauft, und viele seiner Produkte werden durch Komprimieren des Pulvers unter extrem hohem Druck hergestellt, so die Royal Society of Chemistry.

Aufgrund seines hohen Schmelzpunkts schneidet Molybdän bei sehr hohen Temperaturen unglaublich gut ab. 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 für Bewegung sorgen.

Wer hätte das gedacht?
Molybdän ist das 54. häufigste Element in der Erdkruste.
Das Molybdänatom hat halb so viel Atomgewicht und Dichte wie Wolfram. Aus diesem Grund ersetzt Molybdän häufig Wolfram in Stahllegierungen und bietet laut Encyclopaedia Britannica den gleichen metallurgischen Effekt mit nur halb so viel Metall.
Die "Big Bertha", die deutsche 43-Tonnen-Kanone, die im Zweiten Weltkrieg eingesetzt wurde, enthielt aufgrund ihres viel höheren Schmelzpunkts Molybdän anstelle von Eisen als wesentlichen Bestandteil ihres Stahls.
Molybdänit oder Molybdäna ist ein weiches schwarzes Mineral, das einst zur Herstellung von Bleistiften verwendet wurde. Man glaubte, dass das Mineral Blei enthielt und wurde oft mit Graphit verwechselt.
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 enthalten. 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 dem pH-Wert und den Drainagebedingungen. In alkalischen Böden können einige Pflanzen beispielsweise 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 von Molybdän ist seine Rolle in der wissenschaftlichen Forschung. Molybdän ist heute im Ozean sehr reichlich vorhanden, war es aber in der Vergangenheit viel weniger. Dies ermöglicht es ihm, als hervorragender Indikator für die Chemie der alten Ozeane zu dienen. Wissenschaftler aus dem Bereich der Biogeologie untersuchen beispielsweise die Menge an Molybdän in uralten 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 der Evolution verantwortlich sein könnte. Sie wussten, dass vor etwa 2,4 Milliarden Jahren der Sauerstoffgehalt an der Erdoberfläche zunahm und dass Sauerstoff an die Meeresoberfläche gelangen konnte, um Mikroorganismen zu unterstützen. Die Diversität der lebenden Organismen blieb jedoch sehr gering. Tatsächlich tauchten Tiere erst fast 2 Milliarden Jahre später auf – oder vor etwa 600 Millionen Jahren – laut der Pressemitteilung der Studie in Science Daily.

Wenn Bakterien kein Molybdän erhalten, können sie Stickstoff nicht in eine Form umwandeln, die für Lebewesen nützlich ist. 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 Molybdängehalt in schwarzem Schiefer, einer Art Sedimentgestein, das reich an organischem Material ist und oft tief im Ozean vorkommt. So konnten sie abschätzen, wie viel Molybdän im Meerwasser gelöst gewesen sein könnte, wo sich das Sediment gebildet hatte.

Tatsächlich fanden die Forscher starke Beweise dafür, dass es dem Ozean zu dieser Zeit an wichtigem Molybdän mangelte. Dies hätte sich negativ auf die Evolution der frühen Eukaryoten ausgewirkt, aus denen nach Ansicht der Wissenschaftler alle Tiere (einschließlich Menschen), Pflanzen, Pilze und einzellige Tiere wie Protisten hervorgingen.