Molybdän

Molybdän, ₄₂Mo ⓘ
Molybdän
Aussprache	/məˈlɪbdənəm/ (mə-LIB-də-nəm)
Erscheinungsbild	grau-metallisch
Standard-Atomgewicht Ar°(Mo)	95.95±0.01; 95,95±0,01 (verkürzt);
Molybdän im Periodensystem
	Niob ← Molybdän → Technetium
Ordnungszahl (Z)	42
Gruppe	Gruppe 6
Periode	Periode 5
Block	d-Block
Elektronen-Konfiguration	[[[Krypton\|Kr]]] 4d5 5s1
Elektronen pro Schale	2, 8, 18, 13, 1
Physikalische Eigenschaften
Phase bei STP	fest
Schmelzpunkt	2896 K (2623 °C, 4753 °F)
Siedepunkt	4912 K (4639 °C, 8382 °F)
Dichte (nahe r.t.)	10,28 g/cm3
in flüssigem Zustand (bei mittlerem Druck)	9,33 g/cm3
Schmelzwärme	37,48 kJ/mol
Verdampfungswärme	598 kJ/mol
Molare Wärmekapazität	24,06 J/(mol-K)
Atomare Eigenschaften
Oxidationsstufen	-4, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6 (ein stark saures Oxid)
Elektronegativität	Pauling-Skala: 2,16
Ionisierungsenergien	1.: 684,3 kJ/mol ; 2.: 1560 kJ/mol ; 3.: 2618 kJ/mol ; ;
Atomradius	empirisch: 139 pm
Kovalenter Radius	154±5 pm
	Spektrallinien von Molybdän
Sonstige Eigenschaften
Natürliches Vorkommen	primordial
Kristallstruktur	kubisch-raumzentriert (bcc)
Schallgeschwindigkeit dünner Stab	5400 m/s (bei r.t.)
Thermische Ausdehnung	4,8 µm/(m⋅K) (bei 25 °C)
Wärmeleitfähigkeit	138 W/(m⋅K)
Thermische Diffusivität	54,3 mm2/s (bei 300 K)
Elektrischer Widerstand	53,4 nΩ⋅m (bei 20 °C)
Magnetische Ordnung	paramagnetisch
Molare magnetische Suszeptibilität	+89,0×10-6 cm3/mol (298 K)
Elastizitätsmodul	329 GPa
Schermodul	126 GPa
Elastizitätsmodul	230 GPa
Poissonzahl	0.31
Mohs-Härte	5.5
Vickers-Härte	1400-2740 MPa
Brinell-Härte	1370-2500 MPa
CAS-Nummer	7439-98-7
Geschichte
Entdeckung	Carl Wilhelm Scheele (1778)
Erste Isolierung	Peter Jacob Hjelm (1781)
Hauptisotope von Molybdän
γ	–
	Kategorie: Molybdän; ansehen; sprechen; bearbeiten; \| Referenzen

Molybdän ist ein chemisches Element mit dem Symbol Mo und der Ordnungszahl 42, das sich in der 5. Periode und der 6. Gruppe befindet. Der Name stammt vom neulateinischen molybdaenum, das auf dem altgriechischen Μόλυβδος molybdos basiert, was Blei bedeutet, da seine Erze mit Bleierzen verwechselt wurden. Molybdänmineralien sind seit jeher bekannt, aber das Element wurde 1778 von Carl Wilhelm Scheele entdeckt (im Sinne einer Unterscheidung von den Mineralsalzen anderer Metalle). Das Metall wurde erstmals 1781 von Peter Jacob Hjelm isoliert. ⓘ

Molybdän kommt auf der Erde nicht als freies Metall vor, sondern nur in verschiedenen Oxidationsstufen in Mineralien. Das freie Element, ein silbriges Metall mit einem grauen Schimmer, hat den sechsthöchsten Schmelzpunkt aller Elemente. Es bildet in Legierungen leicht harte, stabile Karbide, weshalb der größte Teil der Weltproduktion des Elements (etwa 80 %) in Stahllegierungen, einschließlich hochfesten Legierungen und Superlegierungen, verwendet wird. ⓘ

Die meisten Molybdänverbindungen sind in Wasser nur schwer löslich, aber wenn molybdänhaltige Mineralien mit Sauerstoff und Wasser in Kontakt kommen, ist das entstehende Molybdat-Ion MoO2-
₄ recht gut löslich. Industriell werden Molybdänverbindungen (etwa 14 % der Weltproduktion des Elements) in Hochdruck- und Hochtemperaturanwendungen als Pigmente und Katalysatoren eingesetzt. ⓘ

Molybdänhaltige Enzyme sind die bei weitem häufigsten bakteriellen Katalysatoren für das Aufbrechen der chemischen Bindung von molekularem Stickstoff aus der Luft im Prozess der biologischen Stickstofffixierung. Mindestens 50 Molybdän-Enzyme sind inzwischen in Bakterien, Pflanzen und Tieren bekannt, obwohl nur bakterielle und cyanobakterielle Enzyme an der Stickstofffixierung beteiligt sind. Diese Nitrogenasen enthalten einen Eisen-Molybdän-Cofaktor FeMoco, von dem angenommen wird, dass er entweder Mo(III) oder Mo(IV) enthält. Dies unterscheidet sich von dem vollständig oxidierten Mo(VI), das mit Molybdopterin in allen anderen molybdänhaltigen Enzymen komplexiert ist, die eine Vielzahl wichtiger Funktionen erfüllen. Die Vielzahl wichtiger Reaktionen, die von den letztgenannten Enzymen katalysiert werden, bedeutet, dass Molybdän für alle höheren eukaryontischen Organismen, einschließlich des Menschen, ein essentielles Element ist. ⓘ

Molybdän [molʏpˈdɛːn] (von griech. Μόλυβδος mólybdos für Blei) ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Mo und der Ordnungszahl 42. Es zählt zu den Übergangsmetallen, im Periodensystem steht es in der 5. Periode sowie der 6. Nebengruppe (Gruppe 6) oder Chromgruppe. ⓘ

Merkmale

Physikalische Eigenschaften

In seiner reinen Form ist Molybdän ein silbrig-graues Metall mit einer Mohshärte von 5,5 und einem Standard-Atomgewicht von 95,95 g/mol. Es hat einen Schmelzpunkt von 2.623 °C (4.753 °F); von den natürlich vorkommenden Elementen haben nur Tantal, Osmium, Rhenium, Wolfram und Kohlenstoff höhere Schmelzpunkte. Es hat einen der niedrigsten Wärmeausdehnungskoeffizienten unter den kommerziell verwendeten Metallen. ⓘ

Chemische Eigenschaften

Molybdän ist ein Übergangsmetall mit einer Elektronegativität von 2,16 auf der Pauling-Skala. Bei Raumtemperatur reagiert es nicht sichtbar mit Sauerstoff oder Wasser. Die schwache Oxidation von Molybdän beginnt bei 300 °C (572 °F); bei Temperaturen über 600 °C findet eine Massenoxidation statt, bei der Molybdäntrioxid entsteht. Wie viele schwerere Übergangsmetalle neigt auch Molybdän kaum dazu, in wässriger Lösung ein Kation zu bilden, obwohl das Mo³⁺-Kation unter sorgfältig kontrollierten Bedingungen bekannt ist. ⓘ

Gasförmiges Molybdän besteht aus der zweiatomigen Spezies Mo₂. Bei diesem Molekül handelt es sich um ein Singulett mit zwei ungepaarten Elektronen in Bindungsorbitalen, zusätzlich zu den 5 herkömmlichen Bindungen. Das Ergebnis ist eine Sextupelbindung. ⓘ

Isotope

Es gibt 35 bekannte Isotope von Molybdän mit einer Atommasse zwischen 83 und 117 sowie vier metastabile Kernisomere. Sieben Isotope kommen natürlich vor, mit den Atommassen 92, 94, 95, 96, 97, 98 und 100. Von diesen natürlich vorkommenden Isotopen ist nur Molybdän-100 instabil. ⓘ

Molybdän-98 ist das am häufigsten vorkommende Isotop und macht 24,14 % des gesamten Molybdäns aus. Molybdän-100 hat eine Halbwertszeit von etwa 10¹⁹ Jahren und unterliegt einem doppelten Betazerfall zu Ruthenium-100. Alle instabilen Isotope von Molybdän zerfallen in Isotope von Niob, Technetium und Ruthenium. Das stabilste der synthetischen Radioisotope ist ⁹³Mo mit einer Halbwertszeit von 4.000 Jahren. ⓘ

Die häufigste Anwendung von Molybdän-Isotopen ist Molybdän-99, das ein Spaltprodukt ist. Es ist das Ausgangsradioisotop für das kurzlebige, gammastrahlende Tochterradioisotop Technetium-99m, ein nukleares Isomer, das in verschiedenen bildgebenden Anwendungen in der Medizin eingesetzt wird. Im Jahr 2008 meldete die Technische Universität Delft ein Patent für die Herstellung von Molybdän-99 aus Molybdän-98 an. ⓘ

Verbindungen

Molybdän bildet chemische Verbindungen in Oxidationsstufen von -II bis +VI. Höhere Oxidationsstufen sind für sein terrestrisches Vorkommen und seine biologischen Funktionen von größerer Bedeutung, mittlere Oxidationsstufen werden häufig mit Metallclustern assoziiert, und sehr niedrige Oxidationsstufen sind typischerweise mit Organomolybdänverbindungen verbunden. Die Chemie von Mo und W weist starke Ähnlichkeiten auf. Die relative Seltenheit von Molybdän(III) steht beispielsweise im Gegensatz zu den weit verbreiteten Chrom(III)-Verbindungen. Die höchste Oxidationsstufe findet sich in Molybdän(VI)-oxid (MoO₃), während die normale Schwefelverbindung Molybdändisulfid MoS₂ ist. ⓘ

Oxidation zustand	Beispiel ⓘ
−1	Na ₂[Mo ₂(CO) ₁₀]
0	Mo(CO) ₆
+1	Na[C ₆H ₆Mo]
+2	MoCl ₂
+3	MoBr ₃
+4	MoS ₂
+5	MoCl ₅
+6	MoF ₆

Keggin-Struktur des Phosphomolybdat-Anions (P[Mo₁₂O₄₀]3-), ein Beispiel für ein Polyoxometallat ⓘ

Aus kommerzieller Sicht sind die wichtigsten Verbindungen Molybdändisulfid (MoS
₂) und Molybdäntrioxid (MoO
₃). Das schwarze Disulfid ist das wichtigste Mineral. Es wird an der Luft geröstet, um das Trioxyd zu erhalten:

2 MoS
₂ + 7 O
₂ → 2 MoO
₃ + 4 SO
_{2 ⓘ}

Das Trioxid, das bei hohen Temperaturen flüchtig ist, ist die Vorstufe zu praktisch allen anderen Mo-Verbindungen und Legierungen. Molybdän hat mehrere Oxidationsstufen, von denen die stabilsten +4 und +6 sind (in der Tabelle links fett gedruckt). ⓘ

Molybdän(VI)-oxid ist in stark alkalischem Wasser löslich und bildet Molybdate (MoO₄2-). Molybdate sind schwächere Oxidationsmittel als Chromate. Sie neigen dazu, durch Kondensation bei niedrigeren pH-Werten strukturell komplexe Oxyanionen zu bilden, wie [Mo₇O₂₄]6- und [Mo₈O₂₆]4-. Polymolybdate können andere Ionen einbinden und so Polyoxometallate bilden. Das dunkelblaue phosphorhaltige Heteropolymolybdat P[Mo₁₂O₄₀]3- wird für den spektroskopischen Nachweis von Phosphor verwendet. Das breite Spektrum der Oxidationsstufen von Molybdän spiegelt sich in verschiedenen Molybdänchloriden wider:

Molybdän(II)-chlorid MoCl₂, das in Form des Hexamers Mo₆Cl₁₂ und des verwandten Dianions [Mo₆Cl₁₄]^2- vorliegt.
Molybdän(III)-chlorid MoCl₃, ein dunkelroter Feststoff, der sich in den trianionischen Anionenkomplex [MoCl₆]^3- umwandelt.
Molybdän(IV)-chlorid MoCl₄, ein schwarzer Feststoff, der eine polymere Struktur annimmt.
Molybdän(V)-chlorid MoCl₅ dunkelgrüner Feststoff, der eine dimere Struktur annimmt.
Molybdän(VI)-chlorid MoCl₆ ist ein schwarzer Feststoff, der monomer ist und sich bei Raumtemperatur langsam zu MoCl₅ und Cl₂ zersetzt.

Wie Chrom und einige andere Übergangsmetalle bildet Molybdän Vierfachbindungen, z. B. in Mo₂(CH₃COO)₄ und [Mo₂Cl₈]4-, das ebenfalls eine Vierfachbindung aufweist. Über die Lewis-Säure-Eigenschaften der Butyrat- und Perfluorbutyrat-Dimere Mo₂(O₂CR)₄ und Rh₂(O₂CR) ₄ wurde bereits berichtet. ⓘ

Die Oxidationsstufe 0 ist mit Kohlenmonoxid als Ligand möglich, wie z. B. in Molybdänhexacarbonyl, Mo(CO)₆. ⓘ

Molybdän bildet mit Chlor mehrere Chloride in den Oxidationsstufen 2 bis 5. So erhält man MoCl₅ durch Erhitzen von Molybdänpulver im Chlorstrom, MoCl₄ durch Reduktion von MoCl₅. Mit Fluor wird bevorzugt das Molybdän(VI)-fluorid gebildet. Daneben sind eine Reihe von Oxidfluoriden, wie das MoOF₄, und Oxofluoromolybdate, wie K₂[MoOF₅], bekannt. ⓘ

Mit Schwefel werden mehrere Molybdänsulfide gebildet: Darunter das Molybdän(IV)-sulfid und das Molybdän(VI)-sulfid, von dem sich Thiomolybdate ableiten lassen, wie das Ammoniumtetrathiomolybdat(VI) (NH₄)₂[MoS₄]. ⓘ

Geschichte

Molybdänit - das Haupterz, aus dem Molybdän heute gewonnen wird - war früher als Molybdän bekannt. Molybdän wurde mit Graphit verwechselt und oft so verwendet, als sei es Graphit. Wie Graphit kann Molybdän zur Schwärzung einer Oberfläche oder als Festschmierstoff verwendet werden. Selbst als Molybdän von Graphit unterschieden werden konnte, wurde es immer noch mit dem gewöhnlichen Bleierz PbS (heute Galenit genannt) verwechselt; der Name stammt vom altgriechischen Μόλυβδος molybdos, was Blei bedeutet. (Das griechische Wort selbst ist als Lehnwort aus den anatolischen luvianischen und lydischen Sprachen vorgeschlagen worden). ⓘ

Obwohl (Berichten zufolge) Molybdän in einem japanischen Schwert aus dem 14. Jahrhundert (hergestellt um 1330) absichtlich mit Stahl legiert wurde, wurde diese Kunst nie in großem Umfang angewandt und ging später verloren. Im Westen untersuchte Bengt Andersson Qvist 1754 eine Probe von Molybdänit und stellte fest, dass es kein Blei enthielt und somit kein Bleiglanz war. ⓘ

Im Jahr 1778 stellte der schwedische Chemiker Carl Wilhelm Scheele eindeutig fest, dass Molybdän weder Bleiglanz noch Graphit ist. Stattdessen schlug Scheele zu Recht vor, dass Molybdän ein Erz eines neuen Elements sei, das er nach dem Mineral, in dem es vorkommt, Molybdän nannte und aus dem es isoliert werden könnte. Peter Jacob Hjelm isolierte 1781 erfolgreich Molybdän mit Hilfe von Kohlenstoff und Leinöl. ⓘ

Im nächsten Jahrhundert hatte Molybdän keine industrielle Verwendung. Es war relativ knapp, die Gewinnung des reinen Metalls war schwierig, und die notwendigen Techniken der Metallurgie waren unausgereift. Frühe Molybdän-Stahllegierungen versprachen eine größere Härte, aber die Bemühungen, die Legierungen in großem Maßstab herzustellen, wurden durch uneinheitliche Ergebnisse, eine Tendenz zur Sprödigkeit und Rekristallisation behindert. 1906 meldete William D. Coolidge ein Patent an, um Molybdän verformbar zu machen, was zu Anwendungen als Heizelement für Hochtemperaturöfen und als Träger für Wolframglühbirnen führte; Oxidbildung und Abbau erfordern, dass Molybdän physikalisch versiegelt oder in einem Inertgas gehalten wird. Im Jahr 1913 entwickelte Frank E. Elmore ein Schaumflotationsverfahren zur Gewinnung von Molybdänit aus Erzen; die Flotation ist nach wie vor das wichtigste Isolierungsverfahren. ⓘ

Während des Ersten Weltkriegs stieg die Nachfrage nach Molybdän sprunghaft an; es wurde sowohl für Panzerungen als auch als Ersatz für Wolfram in Hochgeschwindigkeitsstählen verwendet. Einige britische Panzer wurden durch 75 mm dicke Manganstahlplatten geschützt, die sich jedoch als unwirksam erwiesen. Die Manganstahlplatten wurden durch viel leichtere 25-mm-Molybdänstahlplatten ersetzt, die eine höhere Geschwindigkeit, größere Manövrierfähigkeit und besseren Schutz ermöglichten. Die Deutschen verwendeten molybdändotierten Stahl auch für die schwere Artillerie, z. B. für die superschwere Haubitze Big Bertha, da herkömmlicher Stahl bei den Temperaturen schmilzt, die durch das Treibmittel der eine Tonne schweren Granate erzeugt werden. Nach dem Krieg sank die Nachfrage drastisch, bis metallurgische Fortschritte eine umfassende Entwicklung von Anwendungen für Friedenszeiten ermöglichten. Im Zweiten Weltkrieg erlangte Molybdän erneut strategische Bedeutung als Ersatz für Wolfram in Stahllegierungen. ⓘ

Vorkommen und Produktion

Molybdänit auf Quarz ⓘ

Molybdän ist mit durchschnittlich 1,5 Teilen pro Million das 54. häufigste Element in der Erdkruste und mit durchschnittlich 10 Teilen pro Milliarde das 25. häufigste Element in den Ozeanen der Erde; im Universum ist es das 42. häufigste Element. Die russische Mission Luna 24 entdeckte ein molybdänhaltiges Korn (1 × 0,6 µm) in einem Pyroxenfragment aus dem Mare Crisium auf dem Mond. Die relative Seltenheit von Molybdän in der Erdkruste wird durch seine Konzentration in einer Reihe von wasserunlöslichen Erzen ausgeglichen, die häufig mit Schwefel kombiniert sind, wie auch Kupfer, mit dem es häufig vorkommt. Obwohl Molybdän in Mineralien wie Wulfenit (PbMoO₄) und Powellit (CaMoO₄) vorkommt, ist die wichtigste kommerzielle Quelle Molybdänit (MoS₂). Molybdän wird als Haupterz abgebaut und auch als Nebenprodukt beim Kupfer- und Wolframabbau gewonnen. ⓘ

Die Weltproduktion von Molybdän lag 2011 bei 250.000 Tonnen, wobei die größten Produzenten China (94.000 t), die Vereinigten Staaten (64.000 t), Chile (38.000 t), Peru (18.000 t) und Mexiko (12.000 t) sind. Die Gesamtreserven werden auf 10 Millionen Tonnen geschätzt und konzentrieren sich hauptsächlich auf China (4,3 Mio. t), die USA (2,7 Mio. t) und Chile (1,2 Mio. t). Nach Kontinenten aufgeteilt, entfallen 93 % der weltweiten Molybdänproduktion zu etwa gleichen Teilen auf Nordamerika, Südamerika (hauptsächlich Chile) und China. Europa und das übrige Asien (hauptsächlich Armenien, Russland, Iran und die Mongolei) produzieren den Rest. ⓘ

Entwicklung der Weltproduktion ⓘ

Bei der Verarbeitung von Molybdänit wird das Erz zunächst an der Luft bei einer Temperatur von 700 °C (1.292 °F) geröstet. Bei diesem Prozess entstehen gasförmiges Schwefeldioxid und Molybdän(VI)-oxid:

Fehler beim Parsen (Syntaxfehler): {\displaystyle \ce{2MoS2 + 7O2 -> 2MoO3 + 4SO2 [https://en.wikipedia.org/wiki/Molybdenum#Occurrence_and_production ⓘ]}}

Das oxidierte Erz wird dann in der Regel mit wässrigem Ammoniak extrahiert, wobei Ammoniummolybdat entsteht:

{\ce {MoO3 + 2NH3 + H2O -> (NH4)2(MoO4)}}

Kupfer, eine Verunreinigung im Molybdänit, ist in Ammoniak weniger gut löslich. Um es vollständig aus der Lösung zu entfernen, wird es mit Schwefelwasserstoff ausgefällt. Ammoniummolybdat verwandelt sich in Ammoniumdimolybdat, das als Feststoff isoliert wird. Durch Erhitzen dieses Feststoffs erhält man Molybdäntrioxid:

{\ce {(NH4)2Mo2O7 -> 2MoO3 + 2NH3 + H2O}}

Das rohe Trioxid kann durch Sublimation bei 1.100 °C weiter gereinigt werden. ⓘ

Metallisches Molybdän wird durch Reduktion des Oxids mit Wasserstoff gewonnen:

Fehler beim Parsen (Syntaxfehler): {\displaystyle \ce{MoO3 + 3H2 -> Mo + 3H2O [https://en.wikipedia.org/wiki/Molybdenum#Occurrence_and_production ⓘ]}}

Das Molybdän für die Stahlherstellung wird durch die aluminothermische Reaktion unter Zugabe von Eisen reduziert, um Ferromolybdän zu erzeugen. Eine gängige Form von Ferromolybdän enthält 60 % Molybdän. ⓘ

Molybdän hatte im August 2009 einen Wert von etwa 30.000 $ pro Tonne. Von 1997 bis 2003 lag der Preis bei oder nahe 10.000 $ pro Tonne und erreichte im Juni 2005 einen Höchststand von 103.000 $ pro Tonne. Im Jahr 2008 kündigte die Londoner Metallbörse an, dass Molybdän als Rohstoff gehandelt werden soll. ⓘ

Molybdän kommt meistens als Molybdänit (Molybdänglanz, MoS₂) vor. Daneben gibt es noch Wulfenit (Gelbbleierz, PbMoO₄) und Powellit Ca(Mo,W)O₄. Zur Verhüttung gelangt überwiegend das durch den Kupferbergbau anfallende Koppelprodukt Molybdänit. Das MoS₂-Konzentrat, wie es die Minen in Richtung „Röster“ verlässt, enthält rund 50–60 % Molybdän. Große Vorkommen finden sich in den Vereinigten Staaten, Chile, China, Kanada und Peru. Die weltweit bekannten Reserven beliefen sich 2020 auf ca. 16 Mio. t bzw. ca. 25 Mio. t an bekannten Ressourcen molybdänhaltiger Mineralien (tlw. nicht wirtschaftlich abbaubar). Die vorhandenen globalen Molybdänressourcen reichen für die absehbare Zukunft aus, um den globalen Bedarf zu decken. ⓘ

Molybdän in gediegener, das heißt elementarer Form konnte bisher (Stand: 2011) nur in vier Proben nachgewiesen werden: Auf der Erde in einer Gesteinsprobe vom Vulkan Korjakskaja Sopka auf der russischen Halbinsel Kamtschatka sowie in drei Gesteinsproben des Mondes vom Apollonius-Hochland (Luna 20), dem Mare Crisium (Luna 24) und dem Mare Fecunditatis (Luna 16). Da die Entdeckungen allerdings ohne Prüfung durch die IMA/CNMNC veröffentlicht wurden, gilt der Status von Molybdän als Mineral bisher nicht als gesichert, auch wenn es die Mineral-System-Nr. 1.AC.05 (nach der 9. Auflage der Strunzʼschen Mineralsystematik) trägt. ⓘ

Die Hauptmenge des Molybdäns wird als Nebenprodukt bei der Kupferherstellung gewonnen und nur ca. 30 % direkt aus Molybdänerzen. Alle Erze werden in der Hauptsache zu Ammoniumheptamolybdat umgearbeitet. Dieses wird durch Calcinieren bei ca. 400 °C in Molybdäntrioxid MoO₃ überführt. Letzteres wird in zwei Stufen durch Wasserstoff zum reinen Molybdänpulver reduziert. Erste Stufe führt bei 500–600 °C zum metastabilen braunviolettem Molybdändioxid MoO₂, die zweite Stufe führt bei ca. 1100 °C zum reinen Metallpulver. Zum kompakten Metall wird Molybdän im HIP-Verfahren, durch Umschmelzen im Lichtbogenofen unter Argon als Schutzgas oder im Elektronenstrahlofen verdichtet. Einkristalle werden nach dem Zonenschmelzverfahren hergestellt. Die Molybdänrückgewinnung aus Schrott beträgt annähernd 100 %, da keine Oxidationsverluste auftreten. ⓘ

\mathrm {(NH_{4})_{6}Mo_{7}O_{24}\longrightarrow 7\ MoO_{3}+6\ NH_{3}+3\ H_{2}O}

ⓘ

\mathrm {MoO_{3}+H_{2}\longrightarrow MoO_{2}+H_{2}O}

ⓘ

\mathrm {MoO_{2}+2\ H_{2}\longrightarrow Mo+2\ H_{2}O}

ⓘ

Die Weltproduktion lag 2020 bei fast 284.000 Tonnen (2006 179.000 t, 2013 258.000 t), größte Produzenten waren China, Chile und die USA. Der USGS gibt als Preise für Molybdän 34,83 USD je kg im Jahre 2010 und 22,85 USD je kg für 2013 an. Die London Metal Exchange listete Molybdän im Laufe des Jahres 2018 für ca. 25 USD/kg. ⓘ

Entwicklung der globalen Molybdänproduktion ⓘ

Bergbau

Historisch gesehen war die 1885 eröffnete Knaben-Mine in Südnorwegen die erste reine Molybdänmine. Sie wurde 1973 geschlossen, aber 2007 wiedereröffnet und produziert heute 100.000 Kilogramm (98 lange Tonnen; 110 kurze Tonnen) Molybdändisulfid pro Jahr. Große Minen in Colorado (wie die Henderson-Mine und die Climax-Mine) und in British Columbia liefern Molybdänit als Hauptprodukt, während viele Porphyr-Kupferlagerstätten wie die Bingham Canyon Mine in Utah und die Chuquicamata-Mine in Nordchile Molybdän als Nebenprodukt des Kupferabbaus produzieren. ⓘ

Anwendungen

Legierungen

Eine Platte aus einer Molybdän-Kupfer-Legierung ⓘ

Etwa 86 % des produzierten Molybdäns wird in der Metallurgie verwendet, der Rest in chemischen Anwendungen. Weltweit wird Molybdän schätzungsweise zu 35 % in Baustahl, zu 25 % in rostfreiem Stahl, zu 14 % in der Chemie, zu 9 % in Werkzeug- und Schnellarbeitsstählen, zu 6 % in Gusseisen, zu 6 % in elementarem Molybdänmetall und zu 5 % in Superlegierungen verwendet. ⓘ

Molybdän kann extremen Temperaturen standhalten, ohne sich nennenswert auszudehnen oder zu erweichen, und ist daher in Umgebungen mit großer Hitze nützlich, z. B. für militärische Panzerungen, Flugzeugteile, elektrische Kontakte, Industriemotoren und Halterungen für Glühfäden in Glühbirnen. ⓘ

Die meisten hochfesten Stahllegierungen (z. B. 41xx-Stähle) enthalten 0,25 bis 8 % Molybdän. Selbst in diesen geringen Anteilen werden jährlich mehr als 43.000 Tonnen Molybdän in nichtrostenden Stählen, Werkzeugstählen, Gusseisen und Hochtemperatursuperlegierungen verwendet. ⓘ

Molybdän wird auch in Stahllegierungen wegen seiner hohen Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit geschätzt. Molybdän trägt zur Korrosionsbeständigkeit von nichtrostenden Stählen des Typs 300 (insbesondere des Typs 316) und insbesondere der so genannten superaustenitischen nichtrostenden Stähle (wie die Legierungen AL-6XN, 254SMO und 1925hMo) bei. Molybdän erhöht die Gitterdehnung und damit die Energie, die erforderlich ist, um die Eisenatome von der Oberfläche zu lösen. Molybdän wird auch verwendet, um die Korrosionsbeständigkeit von ferritischen (z. B. Güteklasse 444) und martensitischen (z. B. 1.4122 und 1.4418) nichtrostenden Stählen zu verbessern. ⓘ

Aufgrund seiner geringeren Dichte und seines stabileren Preises wird Molybdän manchmal anstelle von Wolfram verwendet. Ein Beispiel ist die "M"-Serie von Schnellarbeitsstählen wie M2, M4 und M42 als Ersatz für die "T"-Stahlserie, die Wolfram enthält. Molybdän kann auch als flammfester Überzug für andere Metalle verwendet werden. Obwohl sein Schmelzpunkt bei 2.623 °C (4.753 °F) liegt, oxidiert Molybdän schnell bei Temperaturen über 760 °C (1.400 °F), so dass es sich besser für den Einsatz in Vakuumumgebungen eignet. ⓘ

TZM (Mo (~99%), Ti (~0,5%), Zr (~0,08%) und etwas C) ist eine korrosionsbeständige Molybdänsuperlegierung, die geschmolzenen Fluoridsalzen bei Temperaturen über 1.300 °C (2.370 °F) standhält. Sie hat eine etwa doppelt so hohe Festigkeit wie reines Mo, ist duktiler und besser schweißbar. In Tests widerstand sie der Korrosion eines eutektischen Standardsalzes (FLiBe) und von Salzdämpfen, die in Salzschmelzenreaktoren verwendet werden, 1100 Stunden lang mit so geringer Korrosion, dass sie schwer zu messen war. ⓘ

Andere Legierungen auf Molybdänbasis, die kein Eisen enthalten, haben nur begrenzte Anwendungsmöglichkeiten. Aufgrund ihrer Beständigkeit gegenüber geschmolzenem Zink werden beispielsweise sowohl reines Molybdän als auch Molybdän-Wolfram-Legierungen (70 %/30 %) für Rohrleitungen, Rührwerke und Pumpenlaufräder verwendet, die mit geschmolzenem Zink in Kontakt kommen. ⓘ

Andere Anwendungen als reines Element

Molybdänpulver wird als Düngemittel für einige Pflanzen, z. B. Blumenkohl, verwendet.
Elementares Molybdän wird in NO-, NO₂- und NO_x-Analysatoren in Kraftwerken zur Kontrolle der Umweltverschmutzung verwendet. Bei 350 °C (662 °F) wirkt das Element als Katalysator für NO₂/NO_x zur Bildung von NO-Molekülen, die mit Infrarotlicht nachgewiesen werden können.
Molybdänanoden ersetzen Wolfram in bestimmten Niederspannungs-Röntgenquellen für spezielle Anwendungen wie die Mammographie.
Das radioaktive Isotop Molybdän-99 wird zur Herstellung von Technetium-99m verwendet, das in der medizinischen Bildgebung eingesetzt wird. Das Isotop wird als Molybdat gehandhabt und gelagert. ⓘ

Verbindungen (14% der weltweiten Verwendung)

Molybdändisulfid (MoS₂) wird als Festschmierstoff und als Hochdruck-Hochtemperatur-Verschleißschutzmittel verwendet. Es bildet starke Filme auf metallischen Oberflächen und ist ein gängiger Zusatz zu HPHT-Schmierfetten - im Falle eines katastrophalen Fettversagens verhindert eine dünne Molybdänschicht den Kontakt der geschmierten Teile. Es hat auch halbleitende Eigenschaften, die in der Elektronik deutliche Vorteile gegenüber herkömmlichem Silizium oder Graphen aufweisen. MoS₂ wird auch als Katalysator beim Hydrocracken von Erdölfraktionen verwendet, die Stickstoff, Schwefel und Sauerstoff enthalten.
Molybdändisilicid (MoSi₂) ist eine elektrisch leitende Keramik, die vor allem in Heizelementen verwendet wird, die bei Temperaturen über 1500 °C an der Luft arbeiten.
Molybdäntrioxid (MoO₃) wird als Klebstoff zwischen Emaillen und Metallen verwendet.
Bleimolybdat (Wulfenit), das zusammen mit Bleichromat und Bleisulfat ausgefällt wird, ist ein leuchtend orangefarbenes Pigment, das in Keramik und Kunststoffen verwendet wird.
Die Mischoxide auf Molybdänbasis sind vielseitige Katalysatoren in der chemischen Industrie. Einige Beispiele sind die Katalysatoren für die Oxidation von Kohlenmonoxid, die selektive Oxidation von Propylen zu Acrolein und Acrylsäure, die Ammoxidation von Glycerin und Propylen zu Acrylnitril. Geeignete Katalysatoren und Verfahren für die direkte selektive Oxidation von Propan zu Acrylsäure werden derzeit erforscht.
Molybdänkarbide, -nitride und -phosphide können für das Hydrotreatment von Rapsöl verwendet werden.
Ammoniumheptamolybdat wird für die biologische Färbung verwendet.
Mit Molybdän beschichtetes Kalk-Natron-Glas wird in CIGS-Solarzellen (Kupfer-Indium-Gallium-Selenid) verwendet, den so genannten CIGS-Solarzellen.
Phosphomolybdänsäure wird als Färbemittel in der Dünnschichtchromatografie verwendet. ⓘ

Biologische Rolle

Mo-haltige Enzyme

Molybdän ist ein essenzielles Element für die meisten Organismen. In einem Forschungsbericht aus dem Jahr 2008 wird spekuliert, dass ein Mangel an Molybdän in den frühen Ozeanen der Erde die Entwicklung des eukaryontischen Lebens (zu dem alle Pflanzen und Tiere gehören) stark beeinflusst haben könnte. ⓘ

Mindestens 50 molybdänhaltige Enzyme sind identifiziert worden, vor allem in Bakterien. Zu diesen Enzymen gehören Aldehydoxidase, Sulfitoxidase und Xanthinoxidase. Mit einer Ausnahme wird das Mo in den Proteinen durch Molybdopterin zum Molybdän-Cofaktor gebunden. Die einzige bekannte Ausnahme ist die Nitrogenase, die den Cofaktor FeMoco mit der Formel Fe₇MoS₉C verwendet. ⓘ

In ihrer Funktion katalysieren Molybdänenzyme die Oxidation und manchmal auch die Reduktion bestimmter kleiner Moleküle im Prozess der Regulierung von Stickstoff, Schwefel und Kohlenstoff. Bei einigen Tieren und beim Menschen wird die Oxidation von Xanthin zu Harnsäure, ein Prozess des Purinkatabolismus, durch Xanthinoxidase, ein molybdänhaltiges Enzym, katalysiert. Die Aktivität der Xanthinoxidase ist direkt proportional zur Menge an Molybdän im Körper. Eine extrem hohe Molybdänkonzentration kehrt den Trend um und kann den Purinkatabolismus und andere Prozesse hemmen. Die Molybdänkonzentration beeinflusst auch die Proteinsynthese, den Stoffwechsel und das Wachstum. ⓘ

Mo ist ein Bestandteil der meisten Nitrogenasen. Unter den Molybdänenzymen sind die Nitrogenasen die einzigen, denen das Molybdopterin fehlt. Nitrogenasen katalysieren die Produktion von Ammoniak aus atmosphärischem Stickstoff:

\mathrm {N_{2}+8\ H^{+}+8\ e^{-}+16\ ATP+16\ H_{2}O\longrightarrow 2\ NH_{3}+H_{2}+16\ ADP+16\ P_{i}}

Die Biosynthese des FeMoco-Aktivzentrums ist sehr komplex. ⓘ

Struktur des FeMoco-Aktivzentrums der Nitrogenase. ⓘ

Der Molybdän-Cofaktor (im Bild) besteht aus einem molybdänfreien organischen Komplex namens Molybdopterin, der ein oxidiertes Molybdän(VI)-Atom über benachbarte Schwefel- (oder gelegentlich Selen-) Atome gebunden hat. Mit Ausnahme der alten Nitrogenasen verwenden alle bekannten Mo-verwendenden Enzyme diesen Cofaktor. ⓘ

Molybdat wird im Körper als MoO₄2- transportiert. ⓘ

Menschlicher Stoffwechsel und Mangel

Molybdän ist ein essentielles Spurenelement in der Nahrung. Es sind vier von Molybdän abhängige Säugetierenzyme bekannt, die alle einen Molybdän-Cofaktor (Moco) auf Pterinbasis in ihrem aktiven Zentrum aufweisen: Sulfit-Oxidase, Xanthin-Oxidoreduktase, Aldehyd-Oxidase und mitochondriale Amidoxim-Reduktase. Menschen mit starkem Molybdänmangel haben eine schlecht funktionierende Sulfit-Oxidase und sind anfällig für toxische Reaktionen auf Sulfite in Lebensmitteln. Der menschliche Körper enthält etwa 0,07 mg Molybdän pro Kilogramm Körpergewicht, wobei die Konzentrationen in der Leber und den Nieren höher und in den Wirbeln niedriger sind. Molybdän ist auch im menschlichen Zahnschmelz enthalten und kann dazu beitragen, dessen Zerfall zu verhindern. ⓘ

Eine akute Toxizität wurde beim Menschen nicht festgestellt, und die Toxizität hängt stark vom chemischen Zustand ab. Studien an Ratten zeigen eine mittlere tödliche Dosis (LD₅₀) von nur 180 mg/kg für einige Mo-Verbindungen. Obwohl keine Daten über die Toxizität beim Menschen vorliegen, haben Tierstudien gezeigt, dass die chronische Aufnahme von mehr als 10 mg/Tag Molybdän zu Durchfall, Wachstumsverzögerung, Unfruchtbarkeit, niedrigem Geburtsgewicht und Gicht führen kann; außerdem können Lunge, Nieren und Leber geschädigt werden. Natriumwolframat ist ein kompetitiver Inhibitor von Molybdän. Wolfram in der Nahrung verringert die Molybdänkonzentration in den Geweben. ⓘ

Eine niedrige Molybdänkonzentration im Boden in einem geografischen Streifen von Nordchina bis zum Iran führt zu einem allgemeinen Molybdänmangel in der Nahrung und wird mit einer erhöhten Rate an Speiseröhrenkrebs in Verbindung gebracht. Im Vergleich zu den Vereinigten Staaten, in denen der Boden mehr Molybdän enthält, haben die Menschen in diesen Gebieten ein etwa 16-mal höheres Risiko für Plattenepithelkarzinome der Speiseröhre. ⓘ

Molybdänmangel wurde auch als Folge einer parenteralen Ernährung ohne Molybdänzusatz (vollständige intravenöse Ernährung) über einen längeren Zeitraum festgestellt. Er führt zu hohen Sulfit- und Uratwerten im Blut, ähnlich wie ein Mangel an Molybdän-Cofaktoren. Da reiner Molybdänmangel aus dieser Ursache vor allem bei Erwachsenen auftritt, sind die neurologischen Folgen nicht so ausgeprägt wie bei angeborenem Cofaktormangel. ⓘ

Ausscheidung

Das meiste Molybdän wird als Molybdat mit dem Urin aus dem Körper ausgeschieden. Außerdem steigt die Molybdänausscheidung im Urin mit zunehmender Molybdänaufnahme über die Nahrung. Geringe Mengen an Molybdän werden mit den Fäkalien über die Galle ausgeschieden; geringe Mengen können auch über Schweiß und Haare verloren gehen. ⓘ

Kupfer-Antagonismus

Hohe Molybdänkonzentrationen können die Aufnahme von Kupfer in den Körper beeinträchtigen, was zu Kupfermangel führt. Molybdän verhindert die Bindung von Plasmaproteinen an Kupfer und erhöht außerdem die Kupfermenge, die mit dem Urin ausgeschieden wird. Wiederkäuer, die viel Molybdän zu sich nehmen, leiden unter Durchfall, Wachstumsstörungen, Blutarmut und Achromotrichie (Verlust des Fellpigments). Diese Symptome können durch Kupferergänzungen, entweder über die Nahrung oder durch Injektionen, gemildert werden. Der effektive Kupfermangel kann durch einen Überschuss an Schwefel verschlimmert werden. ⓘ

Eine Kupferreduktion oder ein Kupfermangel kann zu therapeutischen Zwecken auch gezielt durch die Verbindung Ammoniumtetrathiomolybdat herbeigeführt werden, bei der das leuchtend rote Anion Tetrathiomolybdat der Kupferchelatbildner ist. Tetrathiomolybdat wurde erstmals therapeutisch bei der Behandlung von Kupfertoxikosen bei Tieren eingesetzt. Danach wurde es zur Behandlung der Wilson-Krankheit, einer erblichen Kupferstoffwechselstörung beim Menschen, eingeführt; es wirkt sowohl durch Konkurrenz mit der Kupferabsorption im Darm als auch durch Erhöhung der Ausscheidung. Es wurde auch eine hemmende Wirkung auf die Angiogenese festgestellt, möglicherweise durch Hemmung des von Kupferionen abhängigen Membranverschiebungsprozesses. Dies ist ein vielversprechender Weg für die Untersuchung von Behandlungen gegen Krebs, altersbedingte Makuladegeneration und andere Krankheiten, die mit einer pathologischen Vermehrung von Blutgefäßen einhergehen. ⓘ

Empfehlungen für die Ernährung

Im Jahr 2000 aktualisierte das damalige U.S. Institute of Medicine (heute National Academy of Medicine, NAM) seinen geschätzten durchschnittlichen Bedarf (Estimated Average Requirements, EARs) und die empfohlenen Tagesdosen (Recommended Dietary Allowances, RDAs) für Molybdän. Wenn keine ausreichenden Informationen für die Festlegung von EARs und RDAs vorliegen, wird stattdessen eine als Adequate Intake (AI) bezeichnete Schätzung verwendet. ⓘ

Für Säuglinge bis zum Alter von 6 Monaten wurde eine AI von 2 Mikrogramm (μg) Molybdän pro Tag festgelegt, für Männer und Frauen 3 μg/Tag im Alter von 7 bis 12 Monaten. Für ältere Kinder und Erwachsene wurden die folgenden täglichen RDAs für Molybdän festgelegt: 17 μg im Alter von 1 bis 3 Jahren, 22 μg im Alter von 4 bis 8 Jahren, 34 μg im Alter von 9 bis 13 Jahren, 43 μg im Alter von 14 bis 18 Jahren und 45 μg für Personen im Alter von 19 Jahren und älter. Alle diese RDAs gelten für beide Geschlechter. Für schwangere oder stillende Frauen im Alter von 14 bis 50 Jahren gilt eine höhere tägliche RDA von 50 μg Molybdän. ⓘ

Was die Sicherheit anbelangt, so legt der NAM bei ausreichender Evidenz tolerierbare Höchstmengen für Vitamine und Mineralstoffe fest. Im Falle von Molybdän beträgt der UL 2000 μg/Tag. Die EARs, RDAs, AIs und ULs werden zusammen als Dietary Reference Intakes (DRIs) bezeichnet. ⓘ

Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) bezeichnet die Gesamtheit der Informationen als Referenzwerte für die Ernährung, wobei die Bevölkerungsreferenzzufuhr (PRI) anstelle der RDA und der durchschnittliche Bedarf anstelle der EAR angegeben wird. AI und UL sind genauso definiert wie in den Vereinigten Staaten. Für Frauen und Männer ab 15 Jahren ist der AI auf 65 μg/Tag festgelegt. Für schwangere und stillende Frauen gilt derselbe AI. Für Kinder im Alter von 1-14 Jahren steigen die AIs mit dem Alter von 15 auf 45 μg/Tag. Die AI-Werte für Erwachsene sind höher als die RDA-Werte in den USA, aber andererseits hat die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit die gleiche Sicherheitsfrage geprüft und ihren UL-Wert auf 600 μg/Tag festgelegt, der viel niedriger ist als der US-Wert. ⓘ

Kennzeichnung

Bei der Kennzeichnung von Lebensmitteln und Nahrungsergänzungsmitteln in den USA wird die Menge in einer Portion als Prozentsatz des Tageswertes (%DV) angegeben. Für die Kennzeichnung von Molybdän betrug 100 % des Tageswerts 75 μg, aber seit dem 27. Mai 2016 wurde dieser Wert auf 45 μg geändert. Eine Tabelle mit den alten und neuen Tageswerten für Erwachsene finden Sie unter Reference Daily Intake. ⓘ

Nahrungsquellen

Die durchschnittliche tägliche Aufnahme schwankt zwischen 120 und 240 μg/Tag und liegt damit über den Empfehlungen für die Ernährung. Schweine-, Lamm- und Rinderleber enthalten jeweils etwa 1,5 Teile pro Million Molybdän. Weitere wichtige Nahrungsquellen sind grüne Bohnen, Eier, Sonnenblumenkerne, Weizenmehl, Linsen, Gurken und Getreidekörner. ⓘ

Vorsichtsmaßnahmen

Molybdänstäube und -dämpfe, die beim Bergbau oder bei der Metallverarbeitung entstehen, können giftig sein, insbesondere wenn sie verschluckt werden (einschließlich Staub, der sich in den Nebenhöhlen festsetzt und später verschluckt wird). Geringe Mengen können bei längerer Exposition zu Reizungen der Augen und der Haut führen. Das direkte Einatmen oder Verschlucken von Molybdän und seinen Oxiden sollte vermieden werden. Die OSHA-Vorschriften legen die maximal zulässige Molybdän-Exposition an einem 8-Stunden-Tag auf 5 mg/m³ fest. Eine chronische Belastung von 60 bis 600 mg/m³ kann zu Symptomen wie Müdigkeit, Kopf- und Gelenkschmerzen führen. Bei Werten von 5000 mg/m³ ist Molybdän unmittelbar lebens- und gesundheitsgefährlich. ⓘ

Eigenschaften

Molybdän, kristallines Bruchstück ⓘ

Molybdän ist ein Übergangsmetall der 5. Periode. Das hochfeste, zähe und harte Metall besitzt einen silbrigweißen Glanz. Von allen Elementen der 5. Periode besitzt es den höchsten Schmelzpunkt. Von nichtoxidierenden Säuren (auch Flusssäure) wird es ebenso wie das schwere Homologe Wolfram nicht angegriffen. Deshalb wird Molybdän in großen Mengen zur Herstellung von säurebeständigen Edelstählen und Nickelwerkstoffen eingesetzt. Oxidierende Säuren wie heiße konzentrierte Schwefelsäure, Salpetersäure oder Königswasser führen zu hohen Abtragsraten. Ebenso unbeständig ist Molybdän in oxidierenden Alkalischmelzen. ⓘ

Verwendung

Die Polyederstrukturen des [Mo₆O₁₉]²⁻ (a) und [Mo₇O₂₄]⁶⁻ (b) ⓘ

In kleinen Zusätzen dient es zur Härtung und zur Verhinderung der Anlassversprödung von Stahl. Mehr als zwei Drittel des hergestellten Molybdäns werden zur Erzeugung von Metalllegierungen wie Ferro-Molybdän verbraucht. Die USA gaben 2021 an, dass 88 % des im Inland konsumierten Molybdäns für metallurgische Anwendungen eingesetzt wurde. Ungefähr 30 % des Molybdäns kamen dabei aus dem Recycling von molybdänhaltigem Schrott. Wolframverknappung im Ersten Weltkrieg führte zu vermehrtem Einsatz von Molybdän zur Herstellung von hochfesten Werkstoffen. Bis heute ist Molybdän ein Legierungselement zur Steigerung von Festigkeit, Korrosions- und Hitzebeständigkeit. Molybdänhaltige Hochleistungswerkstoffe wie Hastelloy^®, Incoloy^® oder Nicrofer^® haben viele technische Verfahren erst möglich oder ökonomisch sinnvoll gemacht. ⓘ

Molybdän wird wegen seiner hohen Temperaturbeständigkeit zur Herstellung von Teilen für extreme Anwendungsfälle wie in der Luft- und Raumfahrt oder Metallurgietechnik verwendet. In der Ölverarbeitung wird es als Katalysator zur Schwefelentfernung eingesetzt. ⓘ

Molybdändisulfid ist aufgrund seiner Schichtstruktur ein ideales Schmiermittel, auch bei erhöhten Temperaturen. Es kann als Feststoff wie Graphit, aber auch suspendiert in herkömmlichen Schmierölen verwendet werden. ⓘ

Auch in elektronischen Bauteilen ist Molybdän zu finden. In TFTs (Dünnschichttransistoren) dient es als leitende Metallschicht und auch bei Dünnschichtsolarzellen wird es als metallischer Rückleiter verwendet. ⓘ

Molybdänfolien dienen als gasdichte Stromdurchleitung in Quarzglas, u. a. an Halogenglühlampen und Hochdruck-Gasentladungslampen. ⓘ

In den gleichen Lampentypen können auch Molybdändrähte zum Einsatz kommen, wenn statt Quarzglas ein Glas (meist Aluminosilikatgläser) verwendet wird, das eine an Molybdän angepasste thermische Ausdehnung besitzt und somit für eine Glas-Metall-Verbindung in Frage kommt. ⓘ

Molybdate werden zur Imprägnierung von Stoffen verwendet, um diese schwer entflammbar zu machen. ⓘ

Molybdän findet auch in der Röntgendiagnostik als Targetmaterial in der Anode Verwendung. Röntgenröhren mit Molybdänanode werden wegen der niedrigeren Energie der Charakteristischen Röntgenstrahlung ( $K_{\alpha }$ bei 17,4 keV und $K_{\beta }$ bei 19,6 keV im Vergleich zu 58/59,3 keV bzw. 67,0/67,2/69,1 keV von Wolfram) des Molybdäns v. a. bei der Untersuchung der weiblichen Brust (Mammographie) eingesetzt. ⓘ

In der Nuklearmedizin wird Spalt-Molybdän in Technetium-99m-Generatoren eingesetzt. Das relativ langlebige ⁹⁹Mo (HWZ 66 h) zerfällt hierbei innerhalb des RNG in ^99mTc (Technetium, HWZ 6 h). Auf diese Weise kann dieses wichtige Technetium-Isotop direkt vor Ort für Untersuchungszwecke gewonnen werden. ⓘ

Sicherheitshinweise

Molybdänstaub und -verbindungen wie Molybdän(VI)-oxid und wasserlösliche Molybdate weisen eine leichte Toxizität auf, wenn sie inhaliert oder oral eingenommen werden. ⓘ

Tests lassen vermuten, dass Molybdän im Gegensatz zu vielen anderen Schwermetallen relativ wenig toxisch wirkt. Akute Vergiftungen sind wegen der dazu notwendigen Mengen unwahrscheinlich. Im Bereich von Molybdänbergbau und -herstellung könnten höhere Molybdänexpositionen vorkommen. Bisher sind aber keine Krankheitsfälle bekannt geworden. ⓘ

Obwohl natürliches Molybdän zu 9,63 % das radioaktive Isotop ¹⁰⁰Mo enthält, sind normalerweise keine besonderen Sicherheitsvorkehrungen zum Strahlenschutz erforderlich. Auch in der praktischen Anwendung kann in der Regel auf eine Abschirmung verzichtet werden. Die Strahlung ist wegen der langen Halbwertszeit sehr schwach und kann nur mit hohem Aufwand gemessen werden. ⓘ

Nachweis

Ein qualitativer Nachweis sechswertigen Molybdäns ist über die Bildung von Heteropolysäuren mit Phosphat möglich. Gibt man zu einer schwefelsauren molybdathaltigen Lösung Phosphorsäure, fällt kristallines Molybdängelb aus. Bei Zusatz des milden Reduktionsmittels Ascorbinsäure färbt sich die Lösung stark blau (Bildung von Molybdänblau). Bei geringeren Konzentrationen von Molybdat kommt es zu keiner Fällung, sondern nur einer Farbänderung der Lösung. ⓘ

\mathrm {H_{2}PO_{4}^{-}+12\ MoO_{4}^{2-}+22\ H_{3}O^{+}+3\ NH_{4}^{+}\longrightarrow (NH_{4})_{3}[P(Mo_{3}O_{10})_{4}](gelb)+34\ H_{2}O}

ⓘ

Diese Reaktionen werden auch zur photometrischen Bestimmung von Molybdat oder Phosphat im Spurenbereich eingesetzt. Molybdän kann alternativ mittels Atomspektrometrie bestimmt werden. In der Polarografie ergibt sechswertiges Molybdän in Schwefelsäure einer Konzentration von 0,5 mol/l zwei Stufen bei −0,29 und −0,84 V (gegen SCE). Diese sind auf Reduktion zum Mo(V) bzw. Mo(III) zurückzuführen. ⓘ