钼元素的重要化合物（从营养液到战略金属）

通过三年不懈努力，钼元素终于在科学家们的相互合作的研究中现形！

1958年，新西兰某牧场牧草枯黄，遍地萎死，牧民们叫苦不迭。但是，惊奇地发现横穿牧场的一条道路边，却长满了茂盛的绿草。科学家对绿草带进行观察并带回样品进行实验，终于找到答案。原来，牧场东边的矿工们上下班抄近路横穿牧场，鞋上的金属粉掉在地上，让枯草变绿了。科学家就把这种金属粉溶进了肥料，让牧民洒到草场。不久，枯黄的草场变得绿油油。

绿草如茵的新西兰牧场。（网络图）

科学家们进一步研究发现，这种金属元素是生物营养液配置的基本元素，植物生长、人体都离不开它。另一方面，它在工业、军事等方面都有很大用途，已被多个国家列为战略金属。其实，这种金属元素的现形，是科学家们密切合作、携手共进的结果；它的大范围应用，则与战争相关……

慧眼识出新元素

“这东西既不是石墨，也不是铅，为什么要叫它molybadenite（铅的希腊名）呢？”1779年的一天，瑞典科学家舍勒在实验里，一边仔细研究软的黑色矿物molybadenite，一边自言自语。舍勒是当时知名的科学家，他不但发现了氧气，对其他气体都有深入研究，还喜欢研究矿石，发现了白钨矿。

化学家舍勒（网络图）

原来，molybadenite与方铅矿、石墨都很相似，欧洲各国商人把它们混淆着售卖，不少市民用还它代替石墨制作铅笔芯。认真观察molybadenite、方铅矿和石墨后，经验告诉他：这几种东西虽然外观相似，但硬度、光泽等各有不同，应该含有不同的元素。

猜想对不对，实验来证明。舍勒在实验中发现，硝酸与石墨相遇时完全不起化学反应，硝酸与铅反应生成硝酸铅、氧化氮和水，而硝酸与molybadenite化学反应后生成硫酸和一种白色固体。这种白色固体很难溶于水，显然不是硝酸铅，那它是什么呢？

为了弄清这种白色固体，他找到同为化学家的好友贝格曼。贝格曼是乌布萨拉大学化学分析教授，虽然没直接发现某种元素，但培养了一大批对化学元素的发现做出贡献的学生，其中包括发现钨元素的德鲁雅尔兄弟、发现锰元素的甘恩、对molybadenite感兴趣的埃尔姆等。

还原命名又三年

未知元素是什么？为了找到答案，他们用炉子对molybadenite进行还原。可惜炉火最高温度才500多度，molybadenite根本不为所动，三年实验都没有成功。

辉钼矿（网络图）

眼见研究无果，舍勒把白色固体寄给贝格曼的学生、瑞典化学家埃尔姆。埃尔姆的另一身份是矿场场主，拥有多个实验用的高温炉。让他把molybadenite和炭粉混匀，再与亚麻仁油一起调成糊状，最后放进密封的坩埚里用大火进行煅烧。亚麻仁油被炭化后，产生上千度的高温，从而把白色固体还原成银白色的金属粉末。

“这金属的熔点居然达2600度！”埃尔姆盯着高温仪表，不敢相信自己的眼睛。

他立马让人通知舍勒。舍勒来到埃尔姆处，简单交流后，他们一起重复做了还原molybadenite的实验。为了便于记录和传播，舍勒决定为这种银白色的金属取个名字。联想到此前人们称含此未知元素的矿物叫molybadenite，舍勒决定将它命名为Molybdenum，元素符号为Mo。若干年后，中国科学家将它译成“钼”。

通过三年不懈努力，钼元素终于在科学家们的相互合作的研究中现形！

一波三折建奇功

被科学家们慧眼发现的钼元素，真正运用到生产中已经100多年后的事儿了。因为它与钛、钨等战略金属一样，工业生产对它的纯度要求很高，而提纯难度很大。1893年，科学家莫思森通过炭和三氧化钼进行高温反应，终于制得纯度达96%的固态钼。

固态钼率先被运用于军事中。由于钼的强度很高，热膨胀系数低，导热性能强，固态钼被加入到合金钢、不锈钢等合金中，用于制造各种军事设备；固态钼做成的纯钼丝则被用作高温电炉和切割加工的材料。

一战期间，钨的用量剧增，远远满足不了战争。科学家们发现钼比钨轻一半，强度比钨更高，于是用钼代替，用于制造战舰、火炮内膛等。钼元素第一次大显身手。

有趣的是，一战结束后，随着战争的减少，钼需求量也锐减。科学家们开始探索钼及其化合物的新用途。他们发现，二硫化钼的分子显层状结构，层与层之间易滑动，因而它可以作固体润滑剂。这些效果超过润滑油脂的二硫化钼润滑剂，被广泛运用于机械工业和航空航天领域。

运用于机械工业的二硫化钼润滑剂。（网络图）

通过20世纪50年代末的新西兰牧草事件，人们认识到钼是植物必需的元素。科学家们进一步研究发现，钼也是人体必需的微量元素，可用于配置人体营养液，心脏的肌肉中含有一定量的钼，它与一些酶共同维持心肌的能量代谢。换言之，心肌梗塞患者的病因之一就是心脏肌肉缺乏或缺少钼。据专家研究，钼含量较高的食物主要有大豆、牛肉、葡萄等。自此，钼元素在医学领域也占了一席之地。

战略金属倍珍贵

二战爆发后，钼元素再次大显身手，被当作合金材料用于战舰、装甲车等武器制造中。

钼元素真正被各国重视是在二战后。鉴于钼在制造军工武器方面的特殊用途，战后各国纷纷将其列为战略金属，并建立相应的战略矿产储备制度给予保障。

之所以各国建立钼矿产储备制度，还有一方面原因是钼在地壳中的含量极少。作为典型的亲铜元素，钼主要存在于以二硫化钼为主要成分的辉钼矿中。前文舍勒所研究的molybadenite就是辉钼矿。全世界的辉钼矿主要集中在中国、俄罗斯、加拿大等地，全球钼资源储量约为1100万吨（2015年）。

世界钼资源量分布图。（网络图）

作为全世界最大的钼资源国，中国的钼资源量占全世界总量的40%以上。尽管如此，我国政府早就认识到钼的重要性和钼资源的有限性，并加强对它的有效管控。2007年，我国政府对钼、铟等重要元素进行出口限额规定；几年后，又将辉钼矿纳入保护性开发的特定矿种。

相信通过科学家们的更多研究，钼元素必将得到更好的开发和利用！

【参考材料】

1、文章《钼资源储量分布及产量情况》，来源于金属百科。

2、论文《我国钼资源现状及钼的冶炼分析》，来源于《云南冶金》2014年4月。

作者：魏德勇

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