Molybdän
Vorlage:Infobox Chemisches Element
Molybdän [[[:Vorlage:IPA]]] (von Vorlage:GrcS „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.
Molybdän ist ein hartes, stahlgraues, korrosionsbeständiges sowie ungiftiges Metall mit einem hohen Schmelzpunkt. In der Natur findet man Molybdän hauptsächlich im Mineral Molybdänit, gediegen Molybdän ist extrem selten. Molybdän wird hauptsächlich in Legierungen verwendet; unter anderem wird es oft in kleinen Mengen Stahl beigemengt, um ihn zu härten. Darüber hinaus ist Molybdän für fast alle lebenden Organismen ein essenzielles Spurenelement.
Geschichte
Wann Molybdänerze erstmals verwendet wurden, ist unbekannt. Der Name des Elements geht auf antike Wurzeln, insbesondere im Antiken Griechenland zurück und stammt von Vorlage:GrcS ab. Schon im Mykenischen Griechisch ist es als Vorlage:Lang bekannt, möglicherweise stammt es als Lehnwort aus der Lydischen Sprache.<ref name="Melchert">H. Craig Melchert: Greek mólbdos as a loanword from lydian. In: Billie Jean Collins, Mary R. Bachvarova, Ian C. Rutherford (Hrsg.): Anatolian Interfaces: Hittites, Greeks and their Neighbours. Oxbow Books, Oxford 2008, ISBN 978-1-84217-270-4, S. 153–158 (Vorlage:JSTOR).</ref> Das Wort bedeutet Blei und wurde für verschiedene dunkle Erze wie Molybdänit oder Galenit verwendet.<ref>Paweł Miśkowiec: Name game: the naming history of the chemical elements—part 1—from antiquity till the end of 18th century. In: Foundations of Chemistry. 2022, Band 25, Nummer 1, S. 29–51 Vorlage:DOI.</ref> Ob eine etymologische Verwandtschaft zur lateinischen Bezeichnung plumbum für Blei besteht, ist unklar, der Linguist Robert Beekes verneinte diese.<ref name="Melchert"/>
Wissenschaftlich wurde Molybdänit erstmals 1754 von Axel Frederic Cronstedt und Bengt Andersson Qvist untersucht. Sie vermuteten, dass es ein bislang unbekanntes Element enthalten müsse. Qvist röstete das Molybdänit und erhielt ein gelbes Produkt (wahrscheinlich Molybdän(VI)-oxid), scheiterte jedoch bei der Reduktion zum Metall.<ref name="Lennartson">Anders Lennartson: Carl Wilhelm Scheele and Torbern Bergman. Springer, 2020, ISBN 978-3-030-49194-9, S. 219–222.</ref> In dieser Zeit begann auch die erste technische Verwendung von Molybdänit als Schmierstoff, diese wird 1764 erstmals erwähnt.<ref>Philip C. H. Mitchell, Tim Outteridge, Ken Kloska, S. J. McMahon, Yakov Epshteyn, Roger F. Sebenik, A. R. Burkin, Robert R. Dorfler, John M. Laferty, Gerhard Leichtfried, Hartmut Meyer‐Grünow, Mark S. Vukasovich: Molybdenum and Molybdenum Compounds. In: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. 2020, S. 1–63 Vorlage:DOI.</ref> 1778 begann Carl Wilhelm Scheele mit der Untersuchung des Molybdänits. Er stellte unter anderem Molybdän(VI)-oxid, Molybdänsäure und künstliches Molybdän(IV)-sulfid her und bestätigte damit die Existenz des neuen Elementes. Zudem bewies er den chemischen Unterschied zwischen Molybdänit und Graphit, die auf Grund ähnlicher Eigenschaften und Aussehens zu dieser Zeit beide für Arten von Blei gehalten wurden. Auch Scheele scheiterte auf Grund der leichten Bildung von Carbiden an der Gewinnung des Metalls und wandte sich daher an den Metallurgen Peter Jacob Hjelm. Dieser konnte schließlich 1781 metallisches Molybdän herstellen, das aber stark kohlenstoffhaltig war.<ref name="Lennartson"/>
Auf Grund der Sprödigkeit von kohlenstoffhaltigem Molybdän spielte das Metall lange keine große Rolle, es konnte auch lange Zeit nicht geschmolzen werden. Erst Ende des 19. Jahrhunderts wurde die Verwendung von Molybdän als Zusatz für Stähle untersucht. 1894 produzierte Schneider et Cie in Creusot (Frankreich) die erste Panzerplatte aus molybdänhaltigem Stahl.<ref name="McInnis">Wilmer McInnis: Molybdenum - A Materials Survey. U.S. Bureau of Mines, 1957, S. 2–5 (online bei der University of North Texas).</ref> 1895 konnte Henri Moissan im von ihm erfundenen elektrischen Ofen zunächst größere Mengen kohlenstoffhaltiges, sprödes Roh-Molybdän und danach auch 99,98 % reines, weiches Molybdän gewinnen.<ref>Henri Moissan: Préparation et propriétés du molybdène pur fondu. In: Comptes Rendus. 120, 1895, S. 1320–1326 (Vorlage:Gallica).</ref> Die erste Mine, in der ab 1880, möglicherweise in kleinen Mengen auch schon Anfang des 19. Jahrhunderts, Molybdänit abgebaut wurde, lag in Knaben in Norwegen. Während des Ersten Weltkrieges stieg der Bedarf an Molybdän in der Rüstungsproduktion stark an, auch um das seltene Wolfram zu ersetzen. So beanspruchte in Großbritannien die Royal Navy die gesamte verfügbare Molybdänproduktion. In den Vereinigten Staaten und Kanada wurden Molybdänit-Minen erschlossen und die Produktion ausgebaut. Ab 1920 wurden molybdänhaltige Stähle in der Automobilindustrie verwendet. Die Situation des Ersten Weltkriegs mit einem hohen Molybdänbedarf für Rüstungsgüter wiederholte sich im Zweiten Weltkrieg. Durch die Besetzung Norwegens konnte sich Deutschland die Vorkommen in Knaben sichern, für die Alliierten deckten vor allem die Vereinigten Staaten den Bedarf an Molybdän, die 1943 ca. 90 % der Weltproduktion an Molybdän herstellten. Der Großteil stammte dabei aus der Climax-Mine in Colorado.<ref name="McInnis"/>
1932 entdeckte Henri ter Meulen, dass Pflanzen Molybdän aus dem Boden aufnehmen und anreichern.<ref>H. ter Meulen: Distribution of Molybdenum. In: Nature. 1932, Band 130, Nummer 3295, S. 966 Vorlage:DOI.</ref> 1971 wurde erstmals erkannt, dass Molybdän in einem Enzym, der Sulfitoxidase vorkommt<ref>Harvey J. Cohen, Irwin Fridovich, K.V. Rajagopalan: Hepatic Sulfite Oxidase. In: Journal of Biological Chemistry. 1971, Band 246, Nummer 2, S. 374–382 Vorlage:DOI.</ref> und in der folgenden Zeit der Molybdän-Cofaktor erforscht.<ref>Silke Leimkühler, Margot M. Wuebbens, K.V. Rajagopalan: The history of the discovery of the molybdenum cofactor and novel aspects of its biosynthesis in bacteria. In: Coordination Chemistry Reviews. 2010, Band 255, Nummer 9–10, S. 1129–1144 Vorlage:DOI.</ref>
Vorkommen
Molybdän ist geochemisch ein vielseitiges Element das abhängig von den Bedingungen wie Druck und Temperatur siderophile (eisenliebende), chalkophile (schwefelliegende) oder lithophile Eigenschaften. Zudem ist das Element redox-sensibel und kann je nach äußeren Bedingungen vom vier- in den sechswertigen Zustand oxidiert und umgekehrt reduziert werden.<ref name="Greaney">Allison T. Greaney, Roberta L. Rudnick, Richard M. Gaschnig, Joseph B. Whalen, Béatrice Luais, John D. Clemens: Geochemistry of molybdenum in the continental crust. In: Geochimica et Cosmochimica Acta. Band 238, 2018, S. 36–54, Vorlage:DOI.</ref> Bei der Entstehung der Erde sank ein Großteil des Molybdäns in den Erdkern, es wird geschätzt, dass über 99 % des auf der Erde befindenden Molybdäns sich im Erdkern befindet und dieser einen Molybdängehalt von 5,5 ppm besitzt.<ref>Rebecca A Fischer, William F McDonough: Earth’s core composition and core formation. In: Ariel Anbar, Dominique Weis (Hrsg.): Treatise on Geochemistry. 3. Auflage, Elsevier, 2025, ISBN 978-0-323-99763-8, S. 27–31.</ref>
Der durchschnittliche Molybdängehalt in der oberen kontinentalen Erdkruste beträgt 1,1 ppm.<ref>R.L. Rudnick, S. Gao: Composition of the Continental Crust. In: Heinrich D. Holland, Karl K. Turekian (Hrsg.): Treatise on Geochemistry. Band 3, 2003, S. 5, Vorlage:DOI.</ref> Für die Verteilung des Elementes sind die beiden Oxidationszustände +4 und +6 und die unterschiedlichen Eigenschaften von vier- und sechswertigem Molybdän relevant. Wichtig ist vor allem, dass vierwertiges Molybdän in wässrigen Lösungen unlöslich, sechswertiges dagegen sehr gut löslich ist. In magmatischen Gesteinen enthalten Silikate wie Quarz, Biotit und Amphibol kaum Molybdän, höhere Gehalte finden sich in stark verwitterungsbeständigen, titanhaltigen Phasen wie Titanit, Ilmenit und Magnetit.<ref name="Greaney"/> Molybdän kann sehr gut durch hydrothermale Lösungen gelöst werden und sich an etwa in Porphyr-Gesteinen anreichern und reiche Erzlagerstätten bilden.<ref name="Sinclair">W.D. Sinclair: Porphyry deposits. In: W.D. Goodfellow (Hrsg.): Mineral Deposits of Canada: A Synthesis of Major Deposit-Types, District Metallogeny, the Evolution of Geological Provinces, and Exploration Methods. Geological Association of Canada, Mineral Deposits Division, 2007, Nr. 5, S. 223–243, ISBN 978-1-897095-24-9.</ref> Die genauen Vorgänge bei der Bildung dieser Lagerstätten sind jedoch noch nicht bekannt.<ref>Jing Fang, Andreas Audétat, David Doleč: Molybdenum speciation in magmatic-hydrothermal fluids: Constraints from molybdenite solubility experiments and thermodynamic modeling. In: Geochimica et Cosmochimica Acta. Band 395, 2025, S. 95–111, Vorlage:DOI.</ref>
Molybdän gelangt als Molybdat über die Flüsse in die Ozeane und ist dadurch ist es das häufigste Übergangsmetall (Konzentration 105 nmol/kg) im Ozean. Es besitzt eine Verweilzeit von etwa 800.000 Jahren. Wichtigste Senken für Molybdän sind Manganknollen und Ferromangankrusten, in denen entweder das Molybdat zusammen mit Manganoxiden gefällt wird oder mit Schwefelwasserstoff reagiert und Thiomolybdat bildet.<ref>Clint Scott, Timothy W. Lyons: Contrasting molybdenum cycling and isotopic properties in euxinic versus non-euxinic sediments and sedimentary rocks: Refining the paleoproxies. In: Chemical Geology. Band 324–325, 2012, S. 19–27, Vorlage:DOI.</ref> In euxinischen Sedimenten wird das Molybdat dann entweder durch Reaktion mit Eisensulfiden oder organischem Material zu Molybdän(IV)-sulfid reduziert.<ref>T. W. Dahl, A. Chappaz, J. Hoek, C. J. McKenzie, S. Svane, D. E. Canfield: Evidence of molybdenum association with particulate organic matter under sulfidic conditions. In: Geobiology. Band 15, 2017, S. 311–323, Vorlage:DOI.</ref> Darum ist Molybdän auch in derartig entstandenem Schwarzschiefer besonders molybdänhaltig.<ref>Minglong Li, Liang Qiu, Linchong Su, Changyu Zhou, Lan Yao, Xunru Ai, Chuying Huang: Ecological risks of molybdenum in black shale and carbonate areas: Exposure, health effects, and relation with selenium. In: Environmental Pollution. Band 391, 2026, Artikel 127576, Vorlage:DOI.</ref>
Molybdän bildet eine Vielzahl verschiedener Minerale vorwiegend als Sulfid, Molybdat und Oxid. Das weitaus häufigste und wichtigste Mineral ist Molybdänit MoS2, daneben wurden auch die Molybdate Wulfenit Pb(MoO4), Powellit Ca(MoO4) und Ferrimolybdit Fe2(MoO4)3 · nH2O sowie die Oxide Molybdit MoO3 und Ilsemannit Mo3O8 · nH2O und das Sulfid Jordisit MoS2 häufiger gefunden. Insgesamt wurden (Stand 2026) 92 molybdänhaltige Minerale von International Mineralogical Association (IMA) anerkannt.<ref>The mineralogy of Molybdenum. In: mindat.org, Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 10. April 2026.</ref>
Das Gebiet mit der größten bekannten Menge Molybdänerzen liegt im Qinling-Gebirge in der Volksrepublik China. Die dortigen Reserven werden auf über fünf Millionen Tonnen Molybdän geschätzt.<ref>Cong-Ying Li, Fang-Yue Wang, Xi-Luo Hao, Xing Ding, Hong Zhang, Ming-Xing Ling, Ji-Bin Zhou, Yi-Liang Li, Wei-Ming Fan, Wei-Dong Sun: Formation of the world's largest molybdenum metallogenic belt: a plate-tectonic perspective on the Qinling molybdenum deposit. In: International Geology Review. Band 54, Nr. 9, 2012, S. 1093–1112, Vorlage:DOI.</ref> Der durchschnittliche Molybdängehalt etwa der großen Lagerstätte Jinduicheng im östlichen Quinling-Gebiet liegt bei 0.099 %.<ref>Hongying Li, Huishou Ye, Xiaoxia Wang, Lei Yang, Xiuyuan Wang: Geology and ore fluid geochemistry of the Jinduicheng porphyry molybdenum deposit, East Qinling, China. In: Journal of Asian Earth Sciences. Band 79, Teil B, 2014, S. 641–654, Vorlage:DOI.</ref> Weitere sehr molybdänreiche Erze wurden in den Vereinigten Staaten, insbesondere in Colorado gefunden. So enthielt das in der Climax-Mine abgebaute Erz 0,24 % Molybdän, in der nahegelegenen Henderson-Mine 0,17 %.<ref name="Sinclair"/> Porphyrische Kupferlagerstätten enthalten bis zu 0,04 % Molybdän. Große Lagerstätten liegen vor allem in den Anden und den Rocky Mountains und werden in Tagebauen wie Chuquicamata und El Teniente in Chile oder Toquepala in Peru abgebaut und das Molybdän als Nebenprodukt bei der Kupferproduktion gewonnen.<ref>Richard H. Sillitoe: Porphyry Copper Systems. In: Economic Geology. Band 105, Nr. 1, 2010, S. 3–41, Vorlage:DOI.</ref>
Molybdän in gediegener, das heißt elementarer Form konnte bisher nur in sieben Vorkommen nachgewiesen werden (Stand 2026): Auf der Erde in Gesteinsproben aus der Bobruisk-Ringstruktur bei Babrujsk in Belarus, vom Vulkan Korjakskaja Sopka auf der Halbinsel Kamtschatka und im Gebiet Schirokopadninskaja (Vorlage:RuS) in der Region Primorje in Russland, dem Tagebau Aitik bei Gällivare in Schweden sowie in drei Gesteinsproben des Mondes vom Apollonius-Hochland (Luna 20), dem Mare Crisium (Luna 24) und dem Mare Fecunditatis (Luna 16).<ref>Vorlage:Internetquelle</ref> 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.<ref>Vorlage:Internetquelle</ref> Anerkannt ist dagegen eine hexagonal kristallisierende Legierung mit dem Namen Hexamolybdän, die neben Molybdän als Hauptbestandteil noch Ruthenium, Eisen, Iridium und Osmium enthält und erstmals 2007 im Allende-Meteorit gefunden wurde.<ref>Chi Ma, John R. Beckett, George R. Rossman: Allendeite (Sc4Zr3O12) and hexamolybdenum (Mo,Ru,Fe), two new minerals from an ultrarefractory inclusion from the Allende meteorite. In: American Mineralogist. Band 99, Nr. 4, 2014, S. 654–666, Vorlage:DOI.</ref>
Gewinnung und Darstellung
_2.svg){kind=link}
Molybdän wird entweder aus primären Molybdäniterzen oder als Nebenprodukt bei der Gewinnung von Kupfererzen gewonnen. Dabei dominiert weltweit mit 55 bis 60 % die Gewinnung aus Kupfererzen<ref name="Henckens">M.L.C.M. Henckens, P.P.J. Driessen, E. Worrel: Molybdenum resources: Their depletion and safeguarding for future generations. In: Resources, Conservation and Recycling. Band 134, 2018, S. 61–69, Vorlage:DOI.</ref>, während in China überwiegend (etwa 85 %) primäre Molybdänerze genutzt werden.<ref>Tim Outteridge, Nicole Kinsman, Gaetano Ronchi, Hardy Mohrbacher: Editorial: Industrial relevance of molybdenum in China. In: Advances in Manufacturing. Band 8, 2020, S. 35–39, Vorlage:DOI.</ref> Im ersten Schritt muss das Molybdän aus den Erzen auf ein mindestens 90 % molybdänhaltiges Konzentrat angereichert werden, was über ein Flotationsverfahren durchgeführt wird.<ref name="ullmann" details="S. 5-7">Philip C. H. Mitchell et al.: Molybdenum and Molybdenum Compounds. In: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, 2020, Vorlage:DOI.</ref> Um Kupfer- und Molybdänerze zu trennen werden verschiedene Stoffe wie Natriumhydrogensulfid, Natriumsulfid, Natriumcyanid oder Natriumdithiophosphat eingesetzt, aber auch weniger giftige und umweltgefährliche Alternativen erforscht.<ref>Mingyang Li, Dezhou Wei, Qi Liu, Wenbao Liu, Jimin Zhen, Hongjie Sun: Flotation separation of copper–molybdenum sulfides using chitosan as a selective depressant. In: Minerals Engineering. Band 83, 2015, S. 217–222, Vorlage:DOI.</ref><ref>Zhigang Yin, Wei Sun, Yuehua Hu, Jihua Zhai, Guan Qingjun: Evaluation of the replacement of NaCN with depressant mixtures in the separation of copper–molybdenum sulphide ore by flotation. In: Separation and Purification Technology. Band 173, 2017, S. 9–16, Vorlage:DOI.</ref>
Aus dem Molybdänit-Konzentrat wird nun durch oxidatives Rösten Molybdän(VI)-oxid hergestellt. Dabei ist die Temperaturkontrolle während der stark exothermen Reaktion wichtig. Sie sollte 650 °C nicht überschreiten, da sonst das Molybdän(IV)-oxid leicht flüchtig wird. Die Produktion erfolgt in mehrlagigen Öfen vom sogenannten Nichols-Herreshoff-Typ, in dem das Molybdänsulfid über mehrere Stufen und mit zwischenzeitlich entstehendem Molybdän(IV)-oxid zu Molybdän(VI)-oxid umgewandelt wird. Zusammen mit dem entstehenden Schwefeldioxid entweicht auch Rhenium als Rhenium(VII)-oxid aus dem Ofen, kann aufgefangen und weiterverarbeitet werden.<ref name="Lasheen">T. A. Lasheen, M. E. El-Ahmady, H. B. Hassib, A. S. Helal: Molybdenum Metallurgy Review: Hydrometallurgical Routes to Recovery of Molybdenum from Ores and Mineral Raw Materials. In: Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review. Band 36, Nr. 3, 2015, Vorlage:DOI.</ref><ref name="ullmann" details="S. 8-9"/>
- <chem>MoS2 + 3,5 O2 -> MoO3 + 2 SO2</chem>
Dieses Verfahren kann vor allem bei hohen Molybdängehalten im Erz gut eingesetzt werden. Gleichzeitig entstehen bei diesem Verfahren große Mengen Schwefeldioxid, was für die Umwelt problematisch ist. Daher werden verschiedene Alternativverfahren erforscht, die diese Probleme umgehen. Erze mit einem niedrigen Molybdängehalt können durch Reaktion mit Chlor aufgeschlossen werden, wobei das leicht flüchtige Molybdändioxiddichlorid entsteht.<ref name="Lasheen"/>
- <chem>MoS2 + 3 O2 + Cl2 -> MoO2Cl2 + 2 SO2</chem>
Alternativen ohne entstehendes Schwefeldioxid sind vor allem verschiedene hydrometallurgische Verfahren. So ist ein Auslaugen unter anderem mit Wasser und Sauerstoff unter Druck, verschiedenen Säuren wie Salpetersäure sowie Natriumhypochlorit möglich. Auch Bioleaching von Molybdänit wurde erforscht, dieses ist jedoch deutlich schwieriger und langsamer als bei Kupfer oder Eisen.<ref name="Lasheen"/>
Um reines Molybdän(VI)-oxid zu gewinnen, kann es entweder sublimiert werden, oder es wird in Ammoniumhydroxid gelöst, woraus Diammoniumdimolybdat auskristallisiert. Diese Kristalle werden bei 420 °C calciniert.<ref name="ullmann" details="S. 9"/>
Das Herstellungsverfahren des Metalls ist abhängig vom benötigten Reinheitsgrad. Ferromolybdän mit geringen Reinheitsgraden wird durch metallothermische oder carbothermische Verfahren, also die Reduktion mit Aluminium, Silicium oder Kohlenstoff zum Metall, hergestellt. Die am meisten angewendete Methode ist dabei die Reduktion mit Silicium.<ref name="ullmann" details="S. 17-21"/>
- <chem>2 MoO3 + 3 Si -> 2 Mo + 3 SiO2</chem>
Reines Mangan wird aus Molybdän(IV)-oxid oder Ammoniummolybdat durch Reduktion mit Wasserstoff dargestellt. Die Reaktion ist dabei zweistufig. Im ersten Schritt wird das gelbe sechswertige Oxid bei 600 °C zum roten vierwertigen reduziert. Der zweite Schritt erfolgt bei höheren Temperaturen von 1050 °C und ist die Reduktion zum Metall. Dabei entsteht pulverförmiges Molybdän, das durch isostatisches Pressen und anschließendes Sintern zu kompaktem Metall weiterverarbeitet wird.<ref name="ullmann" details="S. 11-12"/>
- <chem>MoO3 + H2 -> MoO2 + H2O</chem>
- <chem>MoO2 + 2 H2 -> Mo + 2 H2O</chem>
Ein Recycling von Molybdän ist möglich, allerdings wird nur ein geringer Teil von geschätzt 20 % tatsächlich wiedergewonnen. Dies liegt darin, dass bei molybdänhaltigem Stahl die Rückgewinnung des Eisens im Vordergrund steht und das enthaltene Molybdän im geschmolzenen Stahl verbleibt und im Downcycling häufig zu minderwertigerem Stahl verarbeitet wird.<ref name="Henckens"/> In hohen Ausbeuten kann Molybdän dagegen aus verbrauchten Hydrodesulfurierungs-Katalysatoren, die etwa in Raffinerien und der chemischen Industrie eingesetzt werden, wiedergewonnen werden.<ref>Francesco Ferella, Albena Ognyanova, Ida De Michelis, Giuliana Taglieri, Francesco Vegliò: Extraction of metals from spent hydrotreating catalysts: Physico-mechanical pre-treatments and leaching stage. In: Journal of Hazardous Materials. Band 192, Nr. 1, 2011, S. 176–185, Vorlage:DOI.</ref>
Historisch waren lange Zeit die Vereinigten Staaten das wichtigste Land für die Molybdänförderung. Mittlerweile wird die größte Menge an Molybdänerzen in der Volksrepublik China abgebaut. Daneben sind vor allem Chile, Peru und Mexiko bedeutende Produzenten. In der Europäischen Union wird dagegen kaum Molybdän abgebaut. Zwar gibt es eine Reihe von Förderländern, allerdings findet die Weiterverarbeitung zu Ferromolybdän und gesintertem Rohmolybdän nur in wenigen Ländern, insbesondere China statt. Darum listet die Deutsche Rohstoffagentur (DERA) Molybdän als kritischen Rohstoff in der höchsten Risikogruppe 3.<ref>Dennis Bastian, Britta Bookhagen, Alexander Fritz, Maren Liedtke, Paul Mählitz, Michael Schmidt: DERA-Rohstoffliste 2025. In: Deutsche Rohstoffagentur (Hrsg.): DERA Rohstoffinformationen. Nr. 62, 2026, S. 11–15, Vorlage:DOI.</ref> Auf der Liste der kritischen Rohstoffe der Europäischen Union ist Molybdän dagegen nicht gelistet.<ref name="Consilium">Europäischer Rat: Ein EU-Gesetz zu kritischen Rohstoffen für die Zukunft der EU Lieferketten. In: consilium.europa.eu, abgerufen am 21. April 2026.</ref> In Rahmen der Auseinandersetzungen um die Zollpolitik der Vereinigten Staaten führte China im März 2025 Exportkontrollen unter anderem für Molybdän ein.<ref>Deutsche Rohstoffagentur: Chinesische Exportkontrollen für weitere fünf Rohstoffe. 19. März 2025, abgerufen am 21. April 2026.</ref>
| Land | 2025<ref>Désirée E. Polyak: Molybdenum. In: U.S. Geological Survey: Mineral Commodity Summaries, Februar 2026, abgerufen am 21. April 2026.</ref> | 2020<ref>Désirée E. Polyak: Molybdenum. In: U.S. Geological Survey: Mineral Commodity Summaries, Januar 2022, abgerufen am 21. April 2026.</ref> | 2015<ref>Désirée E. Polyak: Molybdenum. In: U.S. Geological Survey: 2019 Minerals Yearbook. März 2024, abgerufen am 21. April 2026.</ref> | 2010<ref>Désirée E. Polyak: Molybdenum. In: U.S. Geological Survey: 2014 Minerals Yearbook. Januar 2016, abgerufen am 21. April 2026.</ref> | 2005<ref>Désirée E. Polyak: Molybdenum. In: U.S. Geological Survey: 2009 Minerals Yearbook. August 2011, abgerufen am 20. April 2026.</ref> | 2000<ref>Michael J. Magyar: Molybdenum. In: U.S. Geological Survey: 2004 Minerals Yearbook. abgerufen am 21. April 2026.</ref> | 1995<ref>John W. Blossom: Molybdenum. In: U.S. Geological Survey: 1999 Minerals Yearbook. abgerufen am 21. April 2026.</ref> | 1990<ref>John W. Blossom: Molybdenum. In: U.S. Geological Survey: 1994 Minerals Yearbook. abgerufen am 21. April 2026.</ref> | 1985<ref>John W. Blossom: Molybdenum. In: U.S. Geological Survey: 1989 Minerals Yearbook. S. 727, abgerufen am 21. April 2026.</ref> | 1980<ref>John W. Blossom: Molybdenum. In: U.S. Geological Survey: 1984 Minerals Yearbook. S. 664, abgerufen am 21. April 2026.</ref> |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Vorlage:CHN | 97.000 | 120.000 | 135.000 | 96.600 | 40.000 | 28.800 | 33.000 | 15.700 | 2398 | 2398 |
| Vorlage:CHL | 42.000 | 59.400 | 52.398 | 37.186 | 48.041 | 33.639 | 17.889 | 13.600 | 22.095 | 16.422 |
| Vorlage:PER | 39.000 | 32.200 | 20.153 | 16.693 | 17.325 | 7193 | 3411 | 2510 | 4574 | 3230 |
| Vorlage:USA | 40.000 | 51.100 | 47.400 | 59.400 | 58.000 | 40.900 | 60.900 | 61.600 | 59.083 | 82.124 |
| Vorlage:CAN | 2200 | 2530 | 2505 | 8524 | 7667 | 7457 | 9113 | 12.000 | 9434 | 14.656 |
| Vorlage:MEX | 17.000 | 16.600 | 12.279 | 10.849 | 4246 | 6886 | 3883 | 2000 | 4519 | 89 |
| Vorlage:IRN | 3300 | 1400 | 3500 | 3900 | 2476 | 1600 | 560 | 542 | 600 | -- |
| Vorlage:MGL | 4200 | 2890 | 2557 | 2198 | 1188 | 1335 | 1822 | 1580 | 1200 | 583 |
| Vorlage:ARM | 5300 | 8700 | 6.300 | 4335 | 3000 | 3820 | 1500 | -- | -- | -- |
| Vorlage:RUS/Vorlage:URS | 1300 | 2700 | 3254 | 5777 | 3000 | 2400 | 3000 | 17.000 | 13.571 | 12.481 |
| gesamt (gerundet) | 260.000 | 298.000 | 289.000 | 246.000 | 186.000 | 135.000 | 136.000 | 127.000 | 118.000 | 133.000 |
| Menge in Tonnen, Armenien bis 1990 Teil der Sowjetunion, Werte von 2025 geschätzt | ||||||||||
Eigenschaften
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
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.<ref name="usgs_2022">U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries 2022: MOLYBDENUM.</ref> 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 (<math>K_\alpha</math> bei 17,4 keV und <math>K_\beta</math> 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 Molybdän-99 aus Kernspaltung (Kerne mit Massezahl 99 entstehen bei 6 % aller Kernspaltungen von 235U<ref>Vorlage:Internetquelle</ref><ref>Vorlage:Internetquelle</ref>) oder Neutroneneinfang (von 98Mo)<ref>Vorlage:Literatur</ref> in Technetium-99m-Generatoren eingesetzt. Das relativ langlebige 99Mo (Halbwertszeit 66 h) zerfällt hierbei innerhalb des Radionuklidgenerators in das Technetium-Kernisomer 99mTc (Halbwertszeit des Gammazerfalls in den Grundzustand 6 h). Auf diese Weise kann dieses wichtige Technetium-Isotop direkt vor Ort für Untersuchungszwecke gewonnen werden, ohne dass die teure Nukleartechnologie zur Erzeugung des Mutternuklids vor Ort nötig wäre. Technisch gesehen handelt es sich hierbei um Transmutation, jedoch wird das anfallende 99Tc (also nach erfolgtem Gammazerfall) üblicherweise keiner weiteren Nutzung zugeführt.<ref>Vorlage:Internetquelle</ref> Neutroneneinfang in 100Mo könnte über zwei relativ kurzlebige Zwischenstufen das Ruthenium-Isotop 101Ru liefern, welches um Größenordnungen wertvoller ist als Molybdän. Allfällig nötige Isotopentrennung zur Erzeugung möglichst reiner 98Mo- bzw. 100Mo-Targets ist über Molybdänhexafluorid analog zum bei Urananreicherung verwendeten Uranhexafluorid möglich.
Physiologie
Als Spurenelement ist Molybdän für nahezu alle lebenden Organismen essenziell, da es wesentlicher Bestandteil des aktiven Zentrums einer ganzen Anzahl von Enzymen wie der Nitrogenase, Nitratreduktase oder Sulfitoxidase ist. Lebewesen nutzen molybdänhaltige Enzyme u. a. zur Purinzersetzung und Harnsäurebildung. Die bioverfügbare, d. h. die von Organismen aufgenommene Form von Molybdän ist das Molybdat-Ion MoO42−. Dieses wird in mehreren Schritten als Molybdän-Cofaktoren in die entsprechenden Enzyme eingebaut. Dort kann das Mo-Atom zwischen den Oxidationszahlen +IV, +V und +VI wechseln, und so Ein-Elektronen-Redoxreaktionen katalysieren.<ref name="Schwarz_Molybdän">Vorlage:Literatur</ref>
Molybdän ist für Pflanzen essenziell. Durch Molybdänmangel kann ein Boden unfruchtbar sein, was erklärt, warum eine Düngung mit Ammoniumheptamolybdat den Ertrag auf solchen Böden steigert. In Pflanzen und Tieren beträgt die Molybdänkonzentration einige ppm. Molybdän ist ein sehr wichtiges Spurenelement, vor allem für Leguminosen. Die mit den Leguminosen in Symbiose lebenden Bakterien (Knöllchenbakterien) sind in der Lage, mit einem molybdänhaltigen Enzym (Nitrogenase) Luftstickstoff zu binden. Sie benötigen Molybdän für zwei Prozesse: Fixierung von molekularem Stickstoff und Nitratreduktion.
Molybdän im menschlichen Körper
Auch für die menschliche Ernährung ist Molybdän essenziell. Der Schätzwert der DGE für Jugendliche und Erwachsene geht von 50 bis 100 µg Molybdän als angemessene Tageszufuhr aus. Ein Molybdänmangel kommt bei normaler Ernährung nicht vor und ist deshalb extrem selten. Werden hohe Aufnahmen (10–15 mg/Tag) erreicht – zum Beispiel durch molybdänreiche Böden –, so treten gichtähnliche Symptome, Gelenkschmerzen und Lebervergrößerungen auf.<ref>D-A-CH: Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr, 2000.</ref>
Der Molybdän-Cofaktor-Mangel tritt jedoch nur als Erbkrankheit auf; dabei ist eines der Enzyme mutiert, die die Biosynthese der Molybdän-Cofaktoren katalysieren.<ref>Vorlage:Literatur</ref>
Verbindungen
Molybdän bildet in den Oxidationsstufen 2 bis 6 zahlreiche Verbindungen.<ref>Heinrich Remy: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. Band II, Akademische Verlagsgesellschaft Geest & Portig, Leipzig 1961, S. 200–208.</ref> Am bekanntesten sind die vom Molybdän(VI)-oxid abgeleiteten Molybdate, wie beispielsweise unterschiedliche Ammoniummolybdate. Molybdän(IV)-oxid entsteht durch Reduktion von Molybdän(VI)-oxid. Peroxomolybdate lassen sich aus Molybdatlösungen und Wasserstoffperoxid herstellen und sind sehr reaktionsfähig. Molybdänblau ist eine Bezeichnung für unterschiedliche Molybdänoxidhydroxide.
| +6 | zwischen +6 und +5 | +4 |
|---|---|---|
| MoO3 | Mo4O11, Mo5O14, Mo8O23, Mo9O26, Mo17O47 | MoO2 |
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].
Komplexverbindungen mit Cyaniden sind beispielsweise Oktacyanomolybdat(IV), wie K4[Mo(CN)8]. Thiocyanate bilden Hexathiocyanomolybdat(III)-Komplexe wie (NH4)3[Mo(SCN)6]. Molybdän bildet außerdem unterschiedliche Carbonylkomplexe, wie z. B. [Mo(CO)5]2− mit der Oxidationsstufe −2, und Carbonyle mit nullwertigem Molybdän, wie das Molybdänhexacarbonyl.
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 äußerst 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.
- <math>\mathrm{H_2PO_4^- + 12\ MoO_4^{2-} + 22\ H_3O^+ + 3\ NH_4^+ \longrightarrow (NH_4)_3[P(Mo_3O_{10})_4] (gelb) + 34\ H_2O}</math>
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.
Weblinks
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- International Molybdenum Association – englischsprachige Seite mit zahlreichen Informationen und Links
Einzelnachweise
<references />