Molipden: cái tên có nghĩa là chì

Vì sao molipden mang tên Hy Lạp của chì

Molybdenit là quặng chính của molipden, những vảy xám ánh kim mềm tới mức vạch lên giấy là ra vệt đen. Than chì cũng cho vệt đen như thế, còn quặng chì galena cũng xám ánh kim. Ba thứ ấy giống nhau tới mức suốt nhiều thế kỷ người ta gọi chung bằng một chữ, molybdena. Chữ đó bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp cổ mólybdos, nghĩa là chì.

Gỡ được mớ lẫn lộn ấy mất gần 30 năm. Năm 1754, Bengt Andersson Qvist chứng minh molybdenit không chứa chì, nên không phải quặng chì galena. Năm 1778, Carl Wilhelm Scheele khẳng định molybdenit cũng không phải than chì, mà là quặng của một nguyên tố chưa ai biết. Nhưng Scheele không tách được kim loại ra.

Tới năm 1781, Peter Jacob Hjelm nung oxit molipden với than và dầu lanh trong bình kín, không có oxy. Đó là lần đầu có người cầm được kim loại molipden trong tay.

Molipden nằm giữa enzyme duy nhất bẻ được khí nitơ

Khí nitơ chiếm phần lớn không khí. Nhưng hai nguyên tử trong phân tử nitơ khoá vào nhau bằng một liên kết ba cực bền, nên hầu hết sinh vật không đụng vào được. Trong tự nhiên chỉ có một họ enzyme bẻ nổi liên kết ấy, tên là nitrogenase. Enzyme này làm được việc đó ở đúng nhiệt độ và áp suất bình thường bên trong tế bào.

Phần enzyme trực tiếp làm phản ứng là một cụm kim loại công thức Fe₇MoS₉C, gồm một khung sắt và lưu huỳnh với một nguyên tử molipden ở giữa. Tự nhiên có 3 loại nitrogenase, dùng ba kim loại trung tâm khác nhau: molipden, vanadi, hoặc chỉ sắt. Nhưng loại molipden mới là loại hiệu quả nhất, vì tốn ít năng lượng hơn cho mỗi phân tử nitơ bẻ được.

Trong cơ thể người, molipden nằm trong 4 enzyme. Cả bốn đều cần molipden gắn sẵn vào một phân tử hữu cơ, gọi là cofactor molipden, giống như con ốc phải có sẵn ren mới vặn vào được. Cơ thể không hấp thụ được cofactor này từ thức ăn mà phải tự dựng lấy.

Nếu một gen trong chuỗi đó hỏng, trẻ sơ sinh mất cả bốn enzyme cùng lúc. Hậu quả là co giật và tổn thương não ngay trong những tuần đầu đời.

Bôi trơn ngược với than chì

Molipden disulfua cũng xếp thành lớp và các lớp trượt lên nhau, giống hệt cơ chế làm than chì trơn. Nhưng than chì cần chút hơi ẩm giữa các lớp mới trượt tốt, còn molipden disulfua thì ngược lại, càng khô càng tốt.

Trong chân không, dầu mỡ thường bốc hơi rồi hết tác dụng, còn màng molipden disulfua vẫn trượt tốt, miễn là giữ khô. Khớp xoay tấm pin mặt trời trên Trạm Vũ trụ Quốc tế từng hỏng vì thiếu bôi trơn. Khi sửa, NASA bôi lại bằng một loại mỡ chân không mà thành phần chính là molipden disulfua.

Một nghiên cứu cho kính viễn vọng James Webb cho thấy để ẩm tốn kém thế nào. Màng bị phơi trong không khí ẩm 57% trước khi đưa vào chân không thì tuổi thọ giảm rõ.

Dưới mặt đất thì molipden disulfua trộn vào mỡ chịu nhiệt chịu áp, cỡ hạt 1 tới 100 micromet (một micromet bằng một phần nghìn milimet). Chỗ đáng giá nhất là khi mỡ mất sạch, chẳng hạn động cơ máy bay bị rò dầu. Lớp màng mỏng còn bám lại vẫn đủ ngăn hai mặt kim loại cọ thẳng vào nhau. Cũng bột ấy có trong khớp truyền động ô tô, sáp trượt tuyết và đạn súng.

Tecneti chụp hình ở bệnh viện vắt ra từ molipden-99

Tecneti-99m là đồng vị phóng xạ được dùng nhiều nhất trong y học thế giới. Mỗi năm có khoảng 20 triệu ca chụp dùng chất này, chiếm chừng 85% tổng số ca chụp hình bằng chất phóng xạ. Tia gamma phát ra chỉ 140,5 keV, cỡ tia của máy X-quang thường. Chu kỳ bán rã của tecneti-99m chỉ 6,01 giờ, nghĩa là sau ngần ấy giờ một nửa số nguyên tử đã phân rã xong.

Liều xạ bệnh nhân nhận được vì thế ở mức thấp. Nhưng chu kỳ bán rã 6,01 giờ cũng là chỗ vướng, vì chở đi xa thì tới nơi đã hết. Nên bệnh viện không mua tecneti mà mua molipden-99. Đồng vị này có chu kỳ bán rã 2,75 ngày, đủ dài để chở đi xa.

Molipden-99 nằm trong một thiết bị mà dân trong nghề gọi đùa là con bò molipden, và cứ vài tiếng người ta lại vắt ra một mẻ tecneti mới sinh.

Molipden-99 lại phụ thuộc vào một số ít lò phản ứng nghiên cứu đã già. Cuối thập niên 2000, hai lò phải ngừng dài ngày để bảo trì, một ở Canada và một ở Hà Lan. Hai lò đó từng cung cấp chừng hai phần ba lượng molipden-99 của cả thế giới. Thế giới thiếu tecneti suốt mấy năm sau đó.

Đào lên vì đồng, tiện thể được molipden

Molipden hay nằm cùng đồng trong cùng một loại mỏ. Phần lớn molipden thế giới vì thế là sản phẩm phụ của việc đào mỏ đồng, chứ không phải thứ người ta đi tìm. Trung Quốc và Mỹ là hai ngoại lệ đáng kể, vừa có mỏ đào molipden làm chính, vừa thu thêm từ mỏ đồng.

Theo USGS, sản lượng molipden năm 2024 vào khoảng 260.000 tấn. Trung Quốc 110.000 tấn, Peru 41.000 tấn, Chile 38.000 tấn, Mỹ 33.000 tấn và Mexico 17.000 tấn, năm nước cộng lại chiếm chừng 90%. Trữ lượng đã biết ước chừng 15 triệu tấn.

Giá molipden oxit năm đó khoảng 47 đô la một kg. Tới 30% nguồn cung của Mỹ có thể đến từ tái chế thép và siêu hợp kim cũ. Phần lớn molipden đào trên thế giới, khoảng 80%, đi vào hợp kim thép.

Người xưa gọi quặng ấy là chì vì vạch lên giấy cũng ra vệt đen. Nhưng thiếu kim loại nằm trong quặng ấy thì enzyme duy nhất biết bẻ khí nitơ thành đạm sẽ không chạy được.

5 điều cần nhớ về molipden

1. 1 Tên molipden lấy từ chữ Hy Lạp chỉ chì, vì quặng của kim loại này nhìn không khác than chì và quặng chì.
2. 2 Nitrogenase, họ enzyme duy nhất bẻ được liên kết ba của khí nitơ, có molipden ngay giữa tâm hoạt động.
3. 3 Molipden disulfua bôi trơn ngược với than chì, càng khô và càng chân không thì càng tốt, nên bôi được cho máy móc trên vệ tinh.
4. 4 Tecneti-99m dùng trong khoảng 20 triệu ca chụp mỗi năm, và được tạo ra ngay tại bệnh viện từ molipden-99.
5. 5 Phần lớn molipden thế giới thu được khi người ta đào mỏ đồng.

Khối lượng nguyên tử theo CIAAW/IUPAC 2021, các giá trị còn lại theo PubChem (NCBI/NIH). Sản lượng, trữ lượng, giá và tỉ lệ tái chế theo USGS, Mineral Commodity Summaries tháng 1/2025. Thí nghiệm màng molipden disulfua cho kính James Webb và mẫu lấy ở khớp xoay Trạm Vũ trụ Quốc tế theo hai báo cáo kỹ thuật của NASA. Chuyện tên gọi, ba mốc Qvist, Scheele và Hjelm, ba loại nitrogenase và cụm Fe₇MoS₉C, cofactor molipden cùng bốn enzyme ở người, cơ chế bôi trơn của molipden disulfua, thứ hạng nhiệt độ nóng chảy, tỉ lệ molipden đi vào ngành thép, và số liệu tecneti-99m đều theo Wikipedia, đọc bản wikitext gốc; riêng nhịp vắt tecneti vài tiếng một lần theo trang Wikipedia về bộ phát tecneti-99m. Đối chiếu lần cuối 12/09/2026.