الخواص الكيميائية والفيزيائية لعنصر الموليبدنوم Molybdenum

نظرة عامة:

يعد الموليبدنوم Molybdenum واحدًا من أوائل المعادن التي اكتشفت من قِبل كيميائي معاصر. تم الكشف عنه في عام 1781 من قبل الكيميائي السويدي بيتر جاكوب هيلم Peter Jacob Hjelm 1746-1813. مع ذلك، لم تُنشر أعمال هيلم بما يخص هذا العنصر إلا بعد مرور أكثر من قرن.

الموليبدنوم هو معدن انتقالي مما يضعه في منتصف الجدول الدوري. الجدول الدوري هو مخطط يوضح كيف ترتبط العناصر الكيميائية ببعضها البعض.

الموليبدنوم هو معدن صلب فضي اللون، ذو نقطة انصهار مرتفعة. يتم استخدامه بالمقام الأول في صنع السبائك مع غيره من المعادن. والسبيكة هي خليط من اثنين أو أكثر من المعادن. يتسم الخليط بخصائص مختلفة عن المعادن المفردة. تعد سبائك الموليبدنوم مع الفولاذ الأكثر شيوعاً. يُحسن الموليبدنوم قوة وصلابة الفولاذ، بالإضافة إلى زيادة مقاومته للتآكل.

الاكتشاف والتسمية:

يُطلق على الخامة الأكثر شيوعًا من الموليبدنوم اسم الموليبدنيت. يحتوي الموليبدنيت على خليط من الموليبدنوم، الكبريت وثنائي كبريتيد الموليبدنوم ، وهو مسحوق أسود ناعم يشبه الجرافيت. الجرافيت هو كربون نقي؛ تصنع منه أقلام الرصاص العادية. في الحقيقة، اعتقد الكيميائيون في وقتٍ سابق أن الجرافيت وثنائي كبريتيد الموليبدنوم مادة واحدة.

حيَّر القوام الإسفنجي الناعم لثنائي كبريتيد الموليبدنوم أوائل العلماء، ومنعهم من معرفة التركيب الحقيقي لهذا المزيج. كثيرًا ما يقوم الكيميائيون بطحن المواد قبل محاولة حلها في الأحماض أو السوائل الأخرى، لدراسة التركيب الكيميائي إلا أن ثنائي كبريتيد الموليبدنوم لم يكن قابلًا للطحن فقد كانت مكوناته تنساب منزلقة دون أن تتكسر.

لم يتم العثور على طريقة للتعامل مع المركب حتى عام 1781. اكتشف هيلم أن هذا المركب مختلف جدًا عن الجرافيت. في الواقع، وجد أن هذا المركب يحتوي على عنصر جديد تمامًا. من ناحية أخرى، كان اختيار اسم للعنصر الجديد مربكًا. في اللغة اليونانية، يُطلق اسم موليبدوس على الرصاص. وفي الحقيقة الاسم المُختار للعنصر الجديد مولبيدنوم ما هو إلا المرادف اليوناني لكلمة رصاص!

كان اكتشاف هيلم معروفًا بين زملائه بسبب الرسائل التي كانوا يتبادلونها فيما بينهم. إلا أن اكتشافه لم يكن متاحًا لجميع الكيميائيين حتى عام 1890. لذلك قام العديد من الكيميائيين بإعادة بحث هيلم خلال الفترة من 1791 إلى 1891 دون علمهم بعمله. وهكذا فقد أكدوا النتائج التي توصل لها هيلم ويُعتبر اليوم هو المكتشف الرئيسي للمولبيدنوم.

الخصائص الفيزيائية لعنصر الموليبدنوم Molybdenum

يعد الموليبدنوم معدن صلب فضي اللون، يتواجد غالبًا كمسحوق أسود أو رمادي غامق ذو بريق معدني. تبلغ درجة انصهاره حوالي 2،610 درجة مئوية ما يعادل 4،700 فهرنهايت، وتبلغ درجة غليانه من 4،800 إلى 5،560 درجة مئوية ما يعادل 8,600 إلى10,000 فهرنهايت. تبلغ كثافته 10.28 غرام لكل سنتيمتر مكعب.

الخصائص الكيميائية لعنصر الموليبدنوم Molybdenum

لا يذوب الموليبدنوم في معظم الكواشف الكيميائية الشائعة، الكاشف الكيميائي هو مادة تُستخدم لدراسة مواد أخرى، مثل الحمض أو القاعدة. على سبيل المثال، لا يذوب الموليبدنوم في حمض الهيدروكلوريك أو حمض الهيدروفلوريك أو الأمونيا أو هيدروكسيد الصوديوم أو حمض الكبريتيك المخفف. هذه المواد الكيميائية هي الكواشف المستخدمة في كثير من الأحيان لاختبار مدى تفاعل المادة. إلا أن الموليبدنوم يذوب في حامض الكبريتيك أو الأحماض القوية الساخنة. لا يتفاعل هذا المعدن مع الأكسجين عند درجة حرارة الغرفة، ولكنه يتفاعل معه عند درجات الحرارة المرتفعة.

يمكنك الاطلاع أيضًا على: اكتشاف وتسمية وخواص عنصر الألومنيوم

وجود عنصر الموليبدنوم Molybdenum في الطبيعة

لا يتواجد الموليبدنوم Molybdenum حرًا في الطبيعة، بل دائمًا ما يكون جزء من مركب. بالإضافة إلى الموليبدنيت، فإنه يتواجد عادة باسم الولفنايت المعدني PbMo

ويقدر وجوده في القشرة الأرضية بنحو 1 إلى 1.5 جزء في المليون. هذا ما يجعله يصنّف مع معادن مثل التنغستين والعديد من العناصر الأرضية النادرة (اللانثانيد). يوجد قرابة ثلثي مخزون الموليبدنوم في العالم في كل من كندا، شيلي، الصين والولايات المتحدة. توجد خامات الموليبدنوم بشكل أساسي في الولايات المتحدة في ألاسكا وكولورادو وإيداهو ونيفادا ونيو مكسيكو ويوتا.

النظائر وأعدادها 

النظائر هي شكلين أو أكثر من عنصر واحد. تختلف النظائر عن بعضها البعض تبعًا للعدد الكتلي، الرقم المكتوب على يمين اسم العنصر هو العدد الكتلي. يمثل العدد الكلي عدد البروتونات بالإضافة إلى النيوترونات في نواة ذرة العنصر. يحدد عدد البروتونات نوع العنصر، ولكن يمكن أن يختلف عدد النيوترونات في الذرة لأي عنصر واحد. كل اختلاف في عدد النيوترونات لنفس العنصر هو نظير.

توجد سبع نظائر للمولبيدنوم في الطبيعة:

الموليبدنوم-92، الموليبدنوم-94، الموليبدنوم-95، الموليبدنوم-96، الموليبدنوم-97، الموليبدنوم-98، الموليبدنوم-100

لا تعد أي من نظائر الموليبدنوم السبعة الموجودة في الطبيعة إشعاعية. إلا أن العلماء تمكنوا من إنتاج حوالي اثني عشر نظيرًا مشع صناعيًا، النظير المشع هو النظير الذي ينفصل ويعطي شكلًا من أشكال الإشعاع. يتم إنتاج النظائر المشعة عند إطلاق جزيئات صغيرة جدًا على الذرات. هذه الجسيمات تلتصق في الذرات وتجعلها مشعة.

(الموليبدنوم-99m ) هو واحد من النظائر المشعة للمولبيدنوم التي تستخدم عادةً في الطب .يشير الحرف “m” في هذه الحالة إلى “متبدل”، مما يعني أن هذا النظير لا يدوم طويلًا. فعليًا لا يستخدم هذا النظير بشكل مباشر، بل يتم استخدامه في المستشفيات لصناعة نظائر مشعة أخرى مثل (التكتينيوم 99. ( m يستخدم هذا النظير من التكتينيوم (ذو العدد الذري 43) على نطاق واسع كمتتبع وذلك للدراسات التشخيصية للدماغ والكبد والطحال والقلب وغيرها من أعضاء الجسم.

المتعقب الإشعاعي هو نظير يمكن تتبع حركته في الجسم بسبب الإشعاع الذي يطلقه. يمكن “تتبع” الإشعاع باستخدام معدات خاصة معلقة فوق الجسم. يسمح النمط الناتج عن الإشعاع للطبيب بتشخيص أي سلوك أو نشاط غير عادي للعضو أو الجزء المطلوب فحصه. لا يمكن استخدام (التكتينيوم-99m) لهذا الغرض من تلقاء نفسه؛ لأنه يتحول بسرعة كبيرة إلى نظير جديد. تقوم المستشفيات بإعداد (الموليبدنوم-99m ) أولاً، حيث يمكن تخزين هذا النظير لفترات قصيرة من الزمن, والذي بدوره يتحول ببطء إلى (التكتينيوم-99m).

يتم التقاط (التكتينيوم -٩٩) المصنع من (الموليبدنوم -٩٩) ويتم حقنه في الجسم لدراسات التتبع. ولأن الموليبدنوم يستخدم لإنتاج (التكتينيوم-99) فإنه يشار في بعض الأحيان إلى (الموليبدنوم 99) باسم “بقرة الموليبدنوم” أي مصدره الأساسي.

يمكنك الاطلاع أيضًا على: التسمية والخواص الكيميائية والفيزيائية لعنصر المغنيزيوم

الاستخلاص:

يمكن الحصول على معدن الموليبدنوم النقي من ثالث أكسيد الموليبدنوم  بطرق متنوعة، على سبيل المثال، يمكن تمرير الهيدروجين الساخن فوق أكسيد الموليبدنوم للحصول على المعدن.

استخدامات عنصر الموليبدنوم Molybdenum

حوالي 75 في المئة من الموليبدنوم Molybdenum المستخدم في الولايات المتحدة في عام 1996 كان مصنوعًا على هيئة سبائك مع الصلب والحديد. تم استخدام ما يقرب من نصف هذه السبائك، في تصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ المقاوم للحرارة. يستخدم بشكل اعتيادي في الطائرات والمركبات الفضائية وتصنيع قطع الصواريخ. تستخدم سبائك الموليبدنوم أيضًا في إنتاج الأدوات المتخصصة مثل: سدادات الإشعال، وأعمدة المراوح، وبراميل البنادق، والمعدات الكهربائية المستخدمة في درجات الحرارة المرتفعة، وصفائح الغلايات كلها مصنوعة من فولاذ الموليبدنوم.

يستخدم الموليبدنوم في مجال آخر مهم وهو عمله كمحفز، المحفز هو مادة تستخدم لتسريع أو إبطاء تفاعل كيميائي. لا يخضع المحفز لأي تغير بحد ذاته أثناء التفاعل. يتم استخدام محفزات الموليبدنوم في مجموعة واسعة من العمليات الكيميائية، في الصناعة البترولية، وفي إنتاج البوليمرات والبلاستيك.

المركبات:

يتم استخدام عدد من مركبات الموليبدنوم في الصناعة والأبحاث العلمية. ومن المثير للاهتمام، أنه لا يزال يُستخدم ثاني كبريتيد الموليبدنوم بمثابة زيت للتشحيم، كما كان قبل أكثر من مائتي عام، مسحوق أسود زلق يبدو كالجرافيت. يستخدم الموليبدنوم في العمليات الصناعية للحد من الاحتكاك بين الأجزاء المنزلقة أو الدوارة. لِكيلا تتعطل عند تسخينها أو استخدامها لفترة طويلة من الوقت.

وتستخدم المركبات الأخرى من الموليبدنوم كطلاء واقي في المنتجات المستخدمة عند درجات حرارة عالية كالسبائك. كما تستخدم كمحفزات وكإضافات للعلف الحيواني؛ وكصبغات كالتي توجد في النظارات والسيراميك والطلاء المعدني.

الآثار الصحية لعنصر الموليبدنوم Molybdenum :

الموليبدنوم آمن نسبيًا للإنسان والحيوان، ولم تظهر أي دراسات حول كونه سامًا. في الواقع، فإنه يعتبر عنصرًا ضروريًا لنمو النباتات. عنصر التتبع هذا هو أحد العناصر المطلوبة بكميات صغيرة جدًا للنمو السليم للنبات أو الحيوان.

المصدر:

Titanium, Chemical Element. Chemistry Explained. Retrieved November 30, 2019, from http://www.chemistryexplained.com/elements/L-P/Molybdenum.html