銀白色の硬い金属（遷移金属）。常温、常圧で安定な結晶構造は、体心立方構造 (bcc) で、比重は 10.28、融点は2620℃、沸点は4650℃（融点、沸点とも異なる実験値あり）。空気中では酸化被膜を作り内部が保護される。高温で酸素やハロゲン元素と反応する。アンモニア水には可溶。熱濃硫酸、硝酸、王水にも溶ける。原子価は +2 価～ +6 価。輝水鉛鉱（MoS₂など）に含まれる。資源としては、アメリカで約30%、チリで約30%など、北南米で世界の過半数を産出している。

モリブデンは、人体（生体）にとって必須元素で、尿酸の生成、造血作用、体内の銅の排泄などに関わる。微生物の窒素固定に関しての酵素（ニトロゲナーゼ）にも深く関わっており、地球上の窒素固定量の70%以上は、モリブデンが関与していることになる。

また、植物にとっても必須元素であるため、モリブデン酸のナトリウム塩やアンモニウム塩の形で、肥料として販売されている。

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