Molybdän [] (von „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, zähes, stahlgraues, korrosionsbeständiges, in reinem Zustand duktiles und ungiftiges Metall mit einem hohen Schmelzpunkt. In der Natur findet man Molybdän hauptsächlich im Mineral Molybdänit, daneben auch in verschiedenen Molybdaten wie Wulfenit. Die größten Vorkommen des Elementes liegen im Qinling-Gebirge in der Volksrepublik China und in Colorado in den Vereinigten Staaten. Neben der Molybdänit-Förderung spielt auch die Produktion als Nebenprodukt der Kupferproduktion, vor allem in Peru und Chile, eine wichtige Rolle. Zur Verarbeitung wird es meist zunächst geröstet und anschließend mit Silicium oder Kohlenstoff zum Metall reduziert. Dabei entsteht das unreine Ferromolybdän, das aber für die meisten Anwendungen ausreichend ist. Reines Molybdän kann durch Reaktion von Molybdän(VI)-oxid mit Wasserstoff hergestellt werden.
Der größte Teil des Metalls wird als Zusatz zu verschiedenen Stahlsorten verwendet, wobei meist geringe Mengen von wenigen Prozent ausreichen. Dabei verbessert es verschiedene Stahleigenschaften wie Härte, Kriechfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit oder Anlasssprödigkeit. Zu den Einsatzbereichen zählen vor allem die Chemische und Petrochemische Industrie, die Öl- und Gasproduktion, die Automobilindustrie und der Maschinenbau. Molybdänmetall wird unter anderem für Glühlampen, als Heizelement und in der Halbleiterindustrie verwendet.
Molybdän hat eine erhebliche biologische Bedeutung und ist für fast alle Organismen essentiell. Es kommt vor allem als Molybdän-Cofaktor in verschiedenen Enzymen wie Aldehydoxidase und Sulfitoxidase vor. Der Körper benötigt nur geringe Mengen des Elementes, die leicht über die Nahrung, vor allem mit Hülsenfrüchten (Bohnen, Erbsen) und Getreide, aufgenommen werden.
Molybdänit wurde lange Zeit für ein Bleierz gehalten, 1754 wurde es von Axel Frederic Cronstedt und Bengt Andersson Qvist erstmals genauer untersucht. 1778 bestätigte Carl Wilhelm Scheele, dass es sich bei Molybdän um ein eigenständiges Element handelt. Peter Jacob Hjelm stellte 1781 erstmals ein stark kohlenstoffhaltiges Molybdän-Metall her. Durch die Verwendung in der Stahlproduktion wurde es für die Rüstungsproduktion wichtig, im Zweiten Weltkrieg nutzte Deutschland Vorkommen in Norwegen, die Alliierten wurden durch die Vereinigten Staaten versorgt.
Geschichte mini|links|Carl Wilhelm Scheele Wann Molybdänerze erstmals verwendet wurden, ist unbekannt. Der Name des Elements geht auf antike Wurzeln, insbesondere im Antiken Griechenland zurück und stammt von ab. Schon im Mykenischen Griechisch ist es als bekannt, möglicherweise stammt es als Lehnwort aus der lydischen Sprache.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 (). Das Wort bedeutet Blei und wurde für verschiedene dunkle Erze wie Molybdänit oder Galenit verwendet.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 . Ob eine etymologische Verwandtschaft zur lateinischen Bezeichnung plumbum für Blei besteht, ist unklar, der Linguist Robert Beekes verneinte diese.
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.Anders Lennartson: Carl Wilhelm Scheele and Torbern Bergman. Springer, 2020, ISBN 978-3-030-49194-9, S. 219–222. In dieser Zeit begann auch die erste technische Verwendung von Molybdänit als Schmierstoff, diese wird 1764 erstmals erwähnt. 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 ähnlichen 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.
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.Wilmer McInnis: Molybdenum – A Materials Survey. U.S. Bureau of Mines, 1957, S. 2–5 (online bei der University of North Texas). 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.Henri Moissan: Préparation et propriétés du molybdène pur fondu. In: Comptes Rendus. 120, 1895, S. 1320–1326 (). Die erste Mine, in der ab 1880, möglicherweise in kleinen Mengen 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.
Einen ersten Hinweis auf eine biologische Bedeutung fand Hermann Bortels 1930, als er eine positive Wirkung von Molybdän auf das Wachstum von Azotobacter chroococcum in stickstofffreier Nährlösung feststellte, das Element somit an der Stickstofffixierung beteiligt sein muss.H. Bortels: Molybdän als Katalysator bei der biologischen Stickstoffbindung. In: Archiv für Mikrobiologie. Band 1, 1930, S. 333–342, . 1932 entdeckte Henri ter Meulen, dass Pflanzen Molybdän aus dem Boden aufnehmen und anreichern.H. ter Meulen: Distribution of Molybdenum. In: Nature. 1932, Band 130, Nummer 3295, S. 966 . 1953 wurde erstmals ein konkretes Enzym, die Xanthinoxidase, ermittelt, in dem Molybdän als Cofaktor wirkt,D. A. Richert, W. W. Westerfeld: Isolation and identification of the xanthine oxidase factor as molybdenum. In: J. Biol. Chem. Band 203, Nr. 2, S. 915–923 (online, pdf). 1954 und 1971 folgten Aldehydoxidase und Sulfitoxidase.M. P. Coughlan: The role of molybdenum in human biology. In: Journal of Inherited Metabolic Disease. Band 6, Supplement 1, 1983, S. 70–77, . Ab 1980 wurde die Struktur des Molybdän-Cofaktors ermittelt.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 .
Vorkommen mini|links|Molybdänit Molybdän ist geochemisch ein vielseitiges Element, das abhängig von den Bedingungen wie Druck und Temperatur siderophile (eisenliebende), chalkophile (schwefelliebende) oder lithophile Eigenschaften aufweist. Zudem ist das Element redox-sensibel und kann je nach äußeren Bedingungen vom vier- in den sechswertigen Zustand oxidiert und umgekehrt reduziert werden.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, . Bei der Entstehung der Erde sank ein Großteil des Molybdäns in den Erdkern, es wird geschätzt, dass über 99 % des sich auf der Erde befindenden Molybdäns im Erdkern ist und dieser einen Molybdängehalt von 5,5 ppm besitzt.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.
Der durchschnittliche Molybdängehalt in der oberen kontinentalen Erdkruste beträgt 1,1 ppm.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, . Für die Verteilung des Elementes sind die beiden Oxidationszustände +4 und +6 und die unterschiedlichen Eigenschaften von vier- und sechswertigem Molybdän relevant. Einen großen Einfluss hat vor allem der Umstand, 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. Molybdän kann sehr gut durch hydrothermale Lösungen gelöst werden und sich etwa in Porphyr-Gesteinen anreichern und reiche Erzlagerstätten bilden.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. Die genauen Vorgänge bei der Bildung dieser Lagerstätten sind jedoch noch nicht bekannt.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, .
Molybdän gelangt als Molybdat über die Flüsse in die Ozeane und ist dadurch 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 das Molybdat entweder zusammen mit Mangan- und Eisenoxiden gefällt wird oder mit Schwefelwasserstoff reagiert und Thiomolybdat bildet.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, . In euxinischen Sedimenten wird das Molybdat dann durch Reaktion mit Eisensulfiden oder organischem Material zu Molybdän(IV)-sulfid reduziert.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, . Darum ist in derartig entstandenem Schwarzschiefer besonders viel Molybdän enthalten.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, .