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钼的性质

钼及其化合物的性质

1 金属钼的性质

金属钼主要有物理性质、力学性质和化学性质，表现如下：

1.1物理性质

1.1.1 原子和原子核特性

钼是一种具有高沸点及高熔点的难熔金属，处于元素周期表的第五周期第ⅥB族。它具有两个末被电子充满的外电子层(N和O层)。

钼有七个同位素，在天然混合物中同位素的质量数及含量见表1。据文献钼还有第八个同位素，在天然混合物中的含量为2-3％。

表1 钼的同位素及含量

同位素的质量数	92	94	95	96	97	98	100
天然混合物含量/%	15.86	9.12	15.7	16.5	9.45	23.75	9.62

原子序数为42，原子量为95.95，原子体积为9.42cm3/g，密度为10.2g/cm3，钼的自由原子电子层结构为1S22S22P63S23P63d104S24P64d55S1。钼的原子半径为0.139nm，Mo4+和Mo6+的离子半径分别为0.068nm和0.065nm。其原子的电离电位值见表2。

表2 钼原子的电离电位值

外层电子	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ	Ⅴ	Ⅵ	Ⅶ	Ⅷ
电离电位	7.2	15.17	27.00	40.53	55.6	71.7	132.7	153.2

钼原子的热中子捕获面小，等于2.4±0.2巴恩，这使它能用作核反应堆中心的结构材料。

1.1.2 晶体结构

1）晶格常数：钼是A2型体心立方结构，空间为Oh9(1m3m).，钼无同素异构转变。其晶格常数范围为3.1467-3.1475，随着温度的变化稍有不同。不同的研究方法所得的数据有差

异，似乎与被研究的钼试样中溶解的碳含量不同有关系。固溶体中的碳含量提高到0.02％，晶格常数则增高了0.0012。由于氧在钼中的溶解度极低，因此试样氧含量的变化对钼的晶格常数没有多大影响。

2）密度：钼的密度按X-射线数据计算等于10.23g/cm3.试验所得的密度值与钼的制取方法有关，其数据见表3。

1.1.3 热性质

1）熔点：不同方法测出钼的熔点不同，最可靠的数据为2895±10K。仅次于碳、钨、镍、钽和饿。

表3 钼的密度

材料	密度/ g.cm3
粉末料	10.28
烧结料	9.6-10.0
真空熔炼铸态料	10.17-10.20
变形的烧结料	10.2
变形的真空熔炼料	10.22

2）沸点：不同研究者得到钼的沸点有一定差异。H.A.Jones得到的数据为5960，其他资料上显示数据为5077K，后者似乎更可靠。

3）熔化热：钼的熔化热等于6.6±0.7千卡/克。

4）蒸发热：钼在沸点时的蒸发热为142千卡/克。

5）升华热：在绝对零度时钼的升华热为155.55±0.9千卡/克，在298K时为157.5千卡/克

6）蒸气压和蒸发速度：H.A.Jones根据钼在真空中的蒸发速度，计算在1000K至沸点范围内的钼的蒸气压见表4。另外液态钼的蒸气压值见表5：

表4 钼的蒸气压和蒸发速度

温度/K	蒸发速度/g.cm2.s	蒸气压/巴
1000	1.37×10-24	1.01×10-19
1200	2.44×10-19	1.97×10-14
1400	1.29×10-15	1.13×10-10
1600	7.60×10-13	7.09×10-8
1800	1.06×10-10	1.05×10-6
2000	5.34×10-9	5.58×10-4
2200	1.30×10-7	1.43×10-2
2400	1.80×10-6	2.05×10-1
2600	1.57×10-5	1.87
2800	1.04×10-4	12.8

表5 液态钼的蒸气压

温度/K	3000	3330	3750	4300	4580	4810	5077
蒸气压/巴	0.0001	0.001	0.01	0.1	0.25	0.5	1.0

7）热膨胀：钼的线膨胀系数与钼的组织结构和纯度有关。用粉末冶金法制取的钼，降低平均晶粒度，在冷作以后退火，线膨胀系数升高。在20-1600℃范围内，单晶钼的线膨胀系数比多晶钼稍高，而且随着温度的升高，差别增加。

在20-100℃，线膨胀系数为4.9×10-6-5.2×10-6/℃。其中高纯钼最可靠的数据为4.9×10-6/℃。钼的线膨胀系数约为一般铜材的三分之一到二分之一。这种低的膨胀系数使得钼材在高温下尺寸稳定，减少了破裂的危险。

在293-2273K范围内钼的相对伸长率用下列经验公式计算：

未退火钼丝的平均线膨胀系数见表6

表6 钼丝的平均线膨胀系数

温度/K	773	1273	1773	2273
平均线膨胀系数×106	5.1	5.5	6.2	7.2

在0-2895K之间退火钼的平均线膨胀系数与温度的关系式为：

低温下不同纯度钼的热膨胀系数测量结果列于表7：

表7 纯度为99.9％的钼在低温下的实际线膨胀系数

温度，K	线膨胀系数×105，K－1	温度，K	线膨胀系数×105，K－1
284.8	5.16	60	1.12
255.6	5.05	55	0.89
234.6	4.89	50	0.80
196.8	4.60	45	0.60
166.9	4.37	40	0.45
144.9	3.98	35	0.35
128.5	3.70	30	0.20
114.4	3.45	25	0.15
102.5	3.01	20	0.12
90.7	2.64	15	0.05
83.3	2.24	10	0.03
70	1.82

8）比热和热力学性质：钼在25℃时的比热等于0.058卡/克.度。钼的高温比热的各种研究结果示于图1，在2000K以下不同作者的数据之间的差别基本上在5％以内，但是在更高的温度下，数据之间的差异明显加大。图2是根据图1的数据分析结果而建立的比热最可能值的温度函数关系。钼的低温比热列于表8中。

表8钼的低温比热

温度，K	比热，卡/克.度	温度，K	比热，卡/克.度	温度，K	比热，卡/克.度
1	0.0000055	30	0.00229	120	0.040
3	0.0000178	40	0.0056	160	0.048
6	0.000046	60	0.0148	200	0.053
10	0.000119	80	0.025	240	0.056
20	0.00069	100	0.033

钼的比热与温度有着密切的关系。固态和气态钼的热焓及其他热力学数据分别列于表9和表10。

表9 固体钼的热力学性质

温度/K	焓HT-H298.15/卡.克-1.℃	熵ST/卡.克-1.℃	自由能函数/卡.克-1.℃
298	0	6083	6.83
400	595	8354 钼加工	7.06
800	3100	12.85	8.98
1200	5790	15.47	10.75
1600	8780	17.71	12.23
2000	12040	19.53	13.51
2400	15580	21.24	14.65
2800	19400	22.61	15.69
2900(液体)	26990	26.46	17.16
3000(液体)	27990	28.80	17.47

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