Молибден

Физические свойства:

• Мо – серебристо-белый металл, атомный вес 95.9,

• Т_пл = 2620 ° С, Т_кип = 4800 ° С,

• радиусы ионов Мо и W близки, следовательно, могут изоморфно замещать друг друга, образуя твердые растворы.

• среди всех тугоплавких металлов молибден обладает наименьшим удельным сопротивлением.

Химические свойства:

• при комнатной температуре молибден химически относительно инертный металл, но более активный, чем вольфрам.

• на воздухе начинает окисляться при 300°С с образованием низших окислов, а при температуре выше 600°С образуется трехокись МоО₃, которая быстро испаряется при 700°С. Поэтому нагреваемые детали должны работать в вакууме или восстановительной среде.

• микроструктура спеченного, кованого и тянутого молибдена сходна со структурой аналогично обработанных образцов вольфрама. Однако волокнистая структура тянутого молибдена выражена менее отчетливо. Нерекристаллизованный молибден по механическим свойствам близок к вольфраму, но в рекристаллизованном состоянии между ними имеется существенное различие, заключающееся в том, что рекристаллизованный вольфрам при комнатной температуре всегда хрупок, в то время как отожженный мелкозернистый молибден характеризуется высокой пластичностью. Благодаря этому механическая обработка заготовок из молибдена при получении различных деталей не представляет особых затруднений.

Применение:

Из молибдена изготавливают сетки и электроды электронных ламп, рентгеновских трубок и различные вспомогательные детали электровакуумных приборов с напряженным тепловым режимом. Весьма важным является применение молибдена для изготовления вакуумплотных термически согласованных вводов в баллоны из тугоплавкого стекла. Молибден используется также в качестве нагревательных элементов электрических печей. Такие элементы в защитной атмосфере могут устойчиво работать при температурах 1700°С, при которых еще слабо выражены процессы рекристаллизации в молибдене.

В электровакуумной технике наиболее распространены марки молибдена МЧ (молибден чистый) и МК (молибден с присадкой окиси кремния). Последний обладает повышенной механической прочностью при высоких температурах.

Наиболее распространенным и промышленно важным минералом молибдена является молибденит (MoS₂). В результате переработки молибденовых руд обычно получают либо парамолибдат аммония, либо молибденовый ангидрид МоО₃. Исходным материалов для производства компактного молибдена, используемого в электронной технике, служит парамолибдат аммония – 3(NH₄)₂O·7MoO₃·4H₂O. Просеянный парамолибдат аммония прокаливается на воздухе при температуре 450 С с образованием молибденового ангидрида:

3(NH₄)₂O·7MoO₃·4H₂O  7MoO₃ + 6NH₃­ + 7H₂O­

Металлический молибден в порошкообразной форме получают восстановлением его оксидов водородом в две стадии:

MoO₃ + Н₂  МоО₂ + H₂O­ Т = 500-550 С

MoO₂ + Н₂  Мо + H₂O­ Т = 870-900 С в зависимости от марки молибдена

Повышение температуры во второй стадии может приводить к агломерации порошка. Для снижения кислорода в полученных порошках молибдена проводят дополнительное (третье) восстановление водородом при 1000-1050 С.

Дальнейший процесс аналогичен производству вольфрама.

РЕНИЙ

Физические свойства:

• Re – светло-серый металл, атомный вес 186.21,

• Т_пл = 3180 ° С, Т_кип= 5900 ° С,

• в отличие от вольфрама, рений пластичен в литом и рекристаллизованном состоянии и деформируется на холоду.

Химические свойства:

• рений, в отличие от других тугоплавких металлов, не образует карбидов.

• на воздухе рений при обычной температуре устойчив.

• окисление металла с образованием окислов (ReO₅, Re₂O₇) наблюдается начиная с 300 °С и интенсивно протекает выше 600 °С.

• рений не корродирует в соляной и плавиковой кислотах любых концентраций на холоду и при нагревании до 100 °С.

• в азотной кислоте, горячей концентрированной серной кислоте, в перекиси водорода металл растворяется с образованием рениевой кислоты.

Применение:

В следствие меньшей склонности к испарению в атмосфере паров воды в отличие от вольфрама, рений используется для изготовления катодов водородно-разрядных ламп. Из порошкового рения изготовляются прутки, проволока и листы.

В радиоэлектронике рений применяют для защиты от коррозии и износа деталей из меди, серебра, вольфрама, молибдена. Тонкие пленки рения, получаемые путем испарения электронным лучом в высоком вакууме, используются для создания прецизионных резисторов в интегральных схемах.

В чистом виде рений используется редко (из-за дороговизны), применяют в виде сплава с железом или вольфрамом: BR -20 ( Re 20%, W 80%), из него создают термопары для измерений температур до 2500-2800°С в вакууме, водороде или инертной среде.

Получение:

Рений не встречается в природе в виде самостоятельных минералов. Из исследованных до настоящего времени минералов молибденит MoS₂ является самым богатым источником промышленного получения рения. На основании тесной связи молибдена с рением его производство практически не отличается от производства вольфрама и молибдена.

Металлический рений получают путем восстановления перрената калия или аммония в токе водорода при давлении 1 атм и высокой температуре

2NH₄ReO₄ + 7H₂ = 2Re + 8H₂O ­ + 2NH₃.

Дальнейшее производство аналогично производству молибдена и вольфрама.

Тантал Ниобий Физические свойства

• Та – серый металл с синеватым оттенком, атомный вес 180.95,

• Т_пл = 3010 °С, Т_кип = 5425 °С

• Nb – блестящий металл бело-голубого цвета, атомный вес 92.91,

• Т_пл = 2468С, Т_кип = 4742С

• способны поглощать газы: водород, азот и кислород. 

• поглощенный водород делает металлы хрупкими, однако при нагревании в вакууме при температуре выше 1000 С весь водород выделяется и исходные механические свойства восстанавливаются.

Химические свойства

• при обычной температуре металлы устойчивы на воздухе

• при нагревании на воздухе и при анодном окислении на поверхности тантала и ниобия образуются плотные пленки оксидов Та₂О₅ и Nb₂O₅, соответственно, которые не разлагается вплоть до температуры порядка 1500 °С.

• в отличие от других тугоплавких металлов, тантал и ниобий не имеют промежуточных оксидов.

• тантал и ниобий устойчивы к воздействию соляной, серной и азотной кислот любых концентраций при комнатной температуре и до 100 С.

• растворяются в плавиковой кислоте и особенно интенсивно - в смеси HF+HNO₃.