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钼的性质 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，空间群为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。不同的研究所得的数据有差异，似乎与被研究的钼试样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