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モリブデンの秘密: なぜ自然界で 6 番目に高い融点を持つのですか?
モリブデンは、記号 Mo、原子番号 42 の化学元素です。これは、並外れた特性を持つ金属です。 「Μόλυβδος」は古代ギリシャ語で鉛を意味し、モリブデン鉱石はしばしば鉛鉱石と混同されるため、この名前が付けられました。歴史上、モリブデン鉱石については一定の理解がありましたが、この新しい元素が明確に区別されたことは、スウェーデンの化学者カール ウィリアム シェアーが 1778 年にモリブデンを発見するまでわかりませんでした。その後、1781 年にピーター ジェイコブ ヘルムが初めてモリブデン金属を単離しました。
モリブデンは、自然界では遊離状態では存在せず、鉱石中では酸化状態で存在し、その金属状態は銀灰色に見えます。
モリブデンの特性に関して最も印象的なものの 1 つは、その融点です。モリブデンの融点は 2623°C で、タンタル、オスミウム、タングステン、炭素に次いで自然界で 6 番目に高い融点を持つ元素です。モリブデン金属の融点が非常に高い理由は、その原子構造、結合方法、金属間の相互作用と密接に関係しています。
モリブデンの物理的および化学的性質
モリブデンは、ハンマー スケールで中程度の硬度を持つ遷移金属で、硬度は約 5.5 (モース硬度) です。その原子量は 95.95 g/mol です。室温ではモリブデンは酸素や水とあまり反応しませんが、高温では酸化反応が起こる可能性があります。 300℃に加熱するとモリブデンは弱い酸化を開始し、600℃を超えるとより激しい酸化反応が起こり三酸化モリブデンが生成されます。
モリブデンは融点が高く、熱安定性が極めて高いため、合金鋼、特に高強度で高温耐性のある合金の重要な成分となっています。
モリブデンの生物学的および化学的役割
モリブデンは単なる金属ではなく、生物学においても重要な役割を果たしています。モリブデンは、大気中の窒素分子の化学結合の切断に関与する特定の酵素の必須成分であり、生物学的窒素固定における最も一般的な触媒の 1 つです。さらに、モリブデンは人間を含むすべての高等真核生物にとって必須元素です。
モリブデンの用途
合金に使用されるモリブデンの量は、世界のモリブデン生産量の約 86% を占めます。その金属の高温耐性と耐食性は、軍需品、航空機部品、産業用モーターおよびその他の分野に理想的な材料です。モリブデンは、特に耐熱性と耐摩耗性が極めて高い製品の製造によく使用される高張力鋼合金において、かなりの需要があります。
たとえば、モリブデンは非常に高い熱と圧力に耐えることができるため、軍事製造においてロケット ノズルの材料として使用されています。
産地と生産
モリブデンは地殻内で 54 番目に豊富な元素で、平均含有量は約 100 万分の 1 です。世界的に、モリブデンは主にモリブデン鉱石 (MoS2) から抽出されており、最大の生産国には中国、米国、チリなどが含まれます。データによると、2011年の世界のモリブデン生産量は25万トンで、そのうち中国は約9万4千トンを生産した。
今後の展望
チタンやタングステンなどの金属材料の需要が高まるにつれ、特に航空、航空宇宙、原子力などのハイテク分野でモリブデンの市場可能性も高まっています。今後の技術進歩により、モリブデンの応用分野はさらに拡大する可能性があります。
しかし、このような高融点金属に直面して、モリブデンは将来の材料科学においてより重要な役割を果たすことができるでしょうか?
