MOLIBDEN: BUDOWA, WŁAŚCIWOŚCI, WARTOŚCIOWOŚCI, FUNKCJE - CHEMIA - 2026

Molibden (Mo) metal przejściowy należący do grupy 6, okres 5 układu okresowego pierwiastków. Posiada konfigurację elektroniczną (Kr) 4d ⁵ 5s ¹ ; liczba atomowa 42 i średnia masa atomowa 95,94 g / mol. Ma 7 stabilnych izotopów: ⁹² Mo, ⁹⁴ Mo, ⁹⁵ Mo, ⁹⁶ Mo, ⁹⁷ Mo, ⁹⁸ Mo i ¹⁰⁰ Mo; będąc izotopem ⁹⁸ Mo tym, który jest w większej proporcji.

Jest to biały metal o srebrnym wyglądzie i ma właściwości chemiczne podobne do chromu. W rzeczywistości oba są pierwiastkami metalicznymi z tej samej grupy, chrom znajduje się powyżej molibdenu; to znaczy, molibden jest cięższy i ma wyższy poziom energii.

Źródło: By Hi-Res Images of Chemical Elements (http://images-of-elements.com/molybdenum.php), za pośrednictwem Wikimedia Commons

Molibden nie występuje w przyrodzie w postaci wolnej, ale jest częścią minerałów, z których najobficiej występuje molibdenit (MoS ₂ ). Ponadto jest powiązany z innymi minerałami siarkowymi, z których również pozyskuje się miedź.

Jego użycie wzrosło podczas pierwszej wojny światowej, ponieważ zastąpił on wolfram, którego brakowało z powodu masowej eksploatacji.

cechy

Molibden charakteryzuje się dużą trwałością, odpornością na korozję, wysoką temperaturą topnienia, plastycznością i odpornością na wysokie temperatury. Uważany jest za metal ogniotrwały, ponieważ ma temperaturę topnienia wyższą niż platyna (1772º C).

Posiada również szereg dodatkowych właściwości: energia wiązania jego atomów jest wysoka, niska prężność par, niski współczynnik rozszerzalności cieplnej, wysoki poziom przewodnictwa cieplnego i niski opór elektryczny.

Wszystkie te właściwości i cechy pozwoliły molibdenowi mieć wiele zastosowań i zastosowań, z których najbardziej godnym uwagi jest tworzenie stopów ze stalą.

Z drugiej strony jest niezbędnym pierwiastkiem śladowym do życia. W bakteriach i roślinach molibden jest kofaktorem obecnym w wielu enzymach biorących udział w wiązaniu i wykorzystywaniu azotu.

Molibden jest kofaktorem aktywności enzymów oksotransferazy, które przenoszą atomy tlenu z wody podczas przenoszenia dwóch elektronów. Enzymy te obejmują oksydazę ksantynową naczelnych, której funkcją jest utlenianie ksantyny do kwasu moczowego.

Można go uzyskać z kilku produktów spożywczych, w tym z kalafiora, szpinaku, czosnku, pełnego ziarna, gryki, kiełków pszenicy, soczewicy, nasion słonecznika i mleka.

Odkrycie

Molibden nie jest izolowany w naturze, więc w wielu jego kompleksach był mylony w starożytności z ołowiem lub węglem.

W 1778 roku Carl Wilhelm, szwedzki chemik i farmaceuta, zdołał zidentyfikować molibden jako odrębny pierwiastek. Wilhelm potraktował molibdenit (MoS ₂ ) kwasem azotowym, otrzymując związek o charakterze kwaśnym, w którym zidentyfikował molibden.

Później, w 1782 roku, Peter Jacob Hjelm, stosując kwasowy związek Wilhelma, poprzez redukcję węglem, zdołał wyodrębnić zanieczyszczony molibden.

Struktura

Jaka jest struktura krystaliczna molibdenu? Atomy metali przyjmują centralny sześcienny układ kryształów (bcc) pod ciśnieniem atmosferycznym. Przy wyższych ciśnieniach atomy molibdenu zbierają się, tworząc gęstsze struktury, takie jak sześcienny centrowany (fcc) i heksagonalny (hcp).

Jego metaliczne wiązanie jest mocne i pokrywa się z tym, że jest to jeden z ciał stałych o najwyższej temperaturze topnienia (2623ºC). Ta wytrzymałość strukturalna wynika z faktu, że molibden jest bogaty w elektrony, jego struktura krystaliczna jest znacznie gęstsza i jest cięższa od chromu. Te trzy czynniki pozwalają na wzmocnienie stopów, których jest częścią.

Z drugiej strony ważniejsza od struktury metalicznego molibdenu jest struktura jego związków. Molibden charakteryzuje się zdolnością do tworzenia związków dwupierścieniowych (Mo-Mo) lub wielopierścieniowych (Mo-Mo-Mo-···).

Może również koordynować się z innymi cząsteczkami, tworząc związki o wzorach od MoX ₄ do MoX ₈ . W tych związkach powszechna jest obecność mostków tlenowych (Mo-O-Mo) lub siarki (Mo-S-Mo).

Nieruchomości

Wygląd

Solidny, srebrzystobiały.

Temperatura topnienia

2623 ° C (2896 K).

Temperatura wrzenia

4639 ° C (4912 K).

Entalpia fuzji

32 kJ / mol.

Entalpia parowania

598 kJ / mol.

Ciśnienie pary

3,47 Pa przy 3000 K.

Twardość w skali Mohsa

5.5

Rozpuszczalność w wodzie

Związki molibdenu są słabo rozpuszczalne w wodzie. Jednakże, molibdenian jonów MoO ₄ ^-2 rozpuszczalny.

Korozja

Jest odporny na korozję i jest jednym z metali najlepiej odpornych na działanie kwasu solnego.

Utlenianie

Nie rdzewieje w temperaturze pokojowej. Aby szybko rdzewieć, wymaga temperatury wyższej niż 600 ºC.

Valencias

Konfiguracja elektronowa molibdenu wynosi 4d ⁵ 5s ¹ , a więc ma sześć elektronów walencyjnych. W zależności od tego, z którym atomem się wiąże, metal może stracić wszystkie swoje elektrony i mieć wartościowość +6 (VI). Na przykład, jeśli tworzy wiązania z elektroujemnym atomem fluoru (MoF ₆ ).

Jednak może stracić od 1 do 5 elektronów. Zatem jego wartościowości obejmują zakres od +1 (I) do +5 (V). Kiedy traci tylko jeden elektron, opuszcza orbital 5s, a jego konfiguracja staje się 4d ⁵ . Pięć elektronów orbitalu 4d wymaga silnie kwaśnych mediów i form elektronopodobnych, aby opuścić atom Mo.

Które z sześciu wartościowości są najbardziej powszechne? +4 (IV) i +6 (VI). Mo (IV) ma 4d ² konfiguracji , a Mo (VI) ,.

Dla Mo ⁴⁺ nie jest jasne, dlaczego jest bardziej stabilny niż np. Mo ³⁺ (jak w przypadku Cr ³⁺ ). Ale w przypadku Mo ⁶⁺ można stracić te sześć elektronów, ponieważ krypton będący gazem szlachetnym staje się izoelektroniczny.

Chlorki molibdenu

Poniżej wymieniono szereg chlorków molibdenu o różnych wartościowościach lub stopniach utlenienia, od (II) do (VI):

-Dichlorek molibdenu (MoCl ₂ ). Żółte ciało stałe.

-Molybdenum trójchlorek (MoCl ₃ ). Ciemnoczerwone ciało stałe.

-Tetrachlorek molibdenu (MoCl ₄ ). Pełna czerń.

-Pentachlorek molibdenu (MoCl ₅ ). Ciągłe ciemnozielone

-Heksachlorek molibdenu (MoCl ₆ ). Solidny brązowy.

Funkcje w organizmie

Molibden jest niezbędnym do życia pierwiastkiem śladowym, ponieważ występuje jako kofaktor w wielu enzymach. Oksotransferazy wykorzystują molibden jako kofaktor, aby spełnić swoją funkcję przenoszenia tlenu z wody za pomocą pary elektronów.

Wśród oksotransferaz są:

• Oksydaza ksantynowa.
• Oksydaza aldehydowa, która utlenia aldehydy.
• Aminy i siarczki w wątrobie.
• Oksydaza siarczynowa, która utlenia siarczyn w wątrobie.
• Reduktaza azotanowa.
• Reduktaza azotynowa obecna w roślinach.

Enzym ksantynowy

Enzym oksydaza ksantynowa katalizuje końcowy etap katabolizmu puryn u naczelnych: przemianę ksantyny w kwas moczowy, związek, który jest następnie wydalany.

Oksydaza ksantynowa ma FAD jako koenzym. Ponadto w działaniu katalitycznym biorą udział żelazo niehemowe i molibden. Działanie enzymu można opisać następującym równaniem chemicznym:

Ksantyna + H ₂ O + O ₂ => Kwas moczowy + H ₂ O ₂

Molibden pełni rolę kofaktora molibdopteryny (Mo-co). Oksydaza ksantynowa występuje głównie w wątrobie i jelicie cienkim, ale zastosowanie technik immunologicznych pozwoliło na jej lokalizację w gruczołach sutkowych, mięśniach szkieletowych i nerkach.

Enzym oksydaza ksantynowa jest hamowany przez lek Allopurinol, stosowany w leczeniu dny. W 2008 roku komercjalizacja leku Febuxostat rozpoczęła się od lepszych wyników w leczeniu choroby.

Enzym oksydazy aldehydowej

Enzym oksydaza aldehydowa znajduje się w cytoplazmie komórki, występując zarówno w królestwie roślin, jak iw królestwie zwierząt. Enzym katalizuje utlenianie aldehydu do kwasu karboksylowego.

Cytochrom P ₄₅₀ i związki pośrednie enzymu oksydazy monoaminowej (MAO) również katalizują utlenianie .

Enzym oksydaza aldehydowa ze względu na swoją szeroką specyficzność może utleniać wiele leków, pełniąc swoją funkcję głównie w wątrobie. Działanie enzymu na aldehyd można opisać w następujący sposób:

Aldehyd + H ₂ O + O ₂ => Kwas karboksylowy + H ₂ O ₂

Enzym oksydazy siarczynowej

Enzym oksydaza siarczynowa bierze udział w przemianie siarczynu w siarczan. Jest to końcowy etap degradacji związków zawierających siarkę. Reakcja katalizowana przez enzym przebiega według następującego schematu:

SO ₃ ^-2 + H ₂ O + 2 (cytochromu C) utlenia => SO ₄ ^-2 +2 (cytochromu c) zmniejszony + 2H ⁺

Niedobór enzymu spowodowany mutacją genetyczną u człowieka może prowadzić do przedwczesnej śmierci.

Siarczyn jest związkiem neurotoksycznym, więc niska aktywność enzymu oksydazy siarczynowej może powodować choroby psychiczne, upośledzenie umysłowe, degradację psychiczną i ostatecznie śmierć.

W metabolizmie żelaza i jako składnik zębów

Molibden bierze udział w metabolizmie żelaza, ułatwiając jego wchłanianie z jelit i tworzenie erytrocytów. Ponadto wchodzi w skład szkliwa zębów i wraz z fluorem pomaga w profilaktyce próchnicy.

Niedobór

Niedobór spożycia molibdenu jest powiązany z większą częstością występowania raka przełyku w regionach Chin i Iranu w porównaniu z regionami Stanów Zjednoczonych, w których występuje wysoki poziom molibdenu.

Znaczenie w roślinach

Reduktaza azotanowa jest enzymem odgrywającym istotną rolę w roślinach, ponieważ wraz z enzymem reduktazą azotynową wpływa na przemianę azotanu w amon.

Te dwa enzymy wymagają do działania kofaktora (Mo-co). Reakcję katalizowaną przez enzym reduktazę azotanową można przedstawić następująco:

Azotan + Donor Elektronów + H ₂ O => Azotyn + Utleniony Donor Elektronów

Proces utleniania-redukcji azotanów zachodzi w cytoplazmie komórek roślinnych. Azotyn, produkt poprzedniej reakcji, przenosi się do plastydu. Enzym reduktaza azotynowa działa na azotyny, powodując amoniak.

Amon służy do syntezy aminokwasów. Ponadto rośliny wykorzystują molibden do konwersji fosforu nieorganicznego w fosfor organiczny.

Fosfor organiczny występuje w wielu cząsteczkach o funkcjach biologicznych, takich jak: ATP, glukozo-6-fosforan, kwasy nukleinowe, flipidy itp.

Niedobór molibdenu dotyczy głównie grupy krzyżowców, roślin strączkowych, gwiazd betlejemskich i pierwiosnków.

U kalafiora niedobór molibdenu powoduje ograniczenie szerokości blaszki liściowej, ograniczenie wzrostu roślin i tworzenia kwiatów.

Zastosowania i aplikacje

Katalizator

-Jest katalizatorem do odsiarczania ropy naftowej, produktów petrochemicznych i cieczy pochodzących z węgla. Kompleks katalityczny zawiera MoS ₂ osadzony na tlenku glinu i aktywowany kobaltem i niklem.

-Molibdenian tworzy kompleks z bizmutem do selektywnego utleniania propenu, amoniaku i powietrza. W ten sposób tworzą akrylonitryl, acetonitryl i inne chemikalia, które są surowcami dla przemysłu tworzyw sztucznych i włókien.

Podobnie, molibdenian żelaza katalizuje selektywne utlenianie metanolu do formaldehydu.

Pigmenty

-Molibden bierze udział w tworzeniu pigmentów. Na przykład pomarańcza molibdenu powstaje w wyniku współstrącania chromianu ołowiu, molibdenianu ołowiu i siarczanu ołowiu.

Jest to lekki pigment, który jest stabilny w różnych temperaturach, występujący w jasnoczerwonych, pomarańczowych lub czerwono-żółtych kolorach. Stosowany jest do przygotowania farb i tworzyw sztucznych, a także w wyrobach gumowych i ceramicznych.

Molibdenian

-Molibdenian jest inhibitorem korozji. Molibdenian sodu został użyty jako zamiennik chromianu w celu zahamowania korozji stali odpuszczanych w szerokim zakresie pH.

-Służy do chłodnic wodnych, klimatyzatorów i systemów grzewczych. Molibdeniany są również używane do hamowania korozji w układach hydraulicznych oraz w inżynierii samochodowej. W farbach stosuje się również pigmenty hamujące korozję.

-Molibdenian ze względu na swoje właściwości o wysokiej temperaturze topnienia, niskim współczynniku rozszerzalności cieplnej oraz wysokiej przewodności cieplnej stosowany jest do produkcji taśm i nici stosowanych w przemyśle oświetleniowym.

-Używany w płytach głównych do półprzewodników; w energoelektronice; elektrody do topienia szkła; komory do pieców wysokotemperaturowych i katody do powlekania ogniw słonecznych i płaskich ekranów.

-I także molibdenian jest używany do produkcji tygli do wszystkich typowych procesów w dziedzinie przetwarzania szafiru.

Stopy ze stalą

-Molibden jest stosowany w stopach ze stalą odporną na wysokie temperatury i ciśnienia. Stopy te są wykorzystywane w budownictwie oraz do produkcji części do samolotów i samochodów.

-Molibdenian, nawet przy stężeniach tak niskich jak 2%, nadaje stopowi ze stalą wysoką odporność na korozję.

Inne zastosowania

-Molibdenian jest stosowany w przemyśle lotniczym; w produkcji ekranów LCD; w uzdatnianiu wody, a nawet przy zastosowaniu wiązki laserowej.

Dwusiarczek molibdenianu sam w sobie jest dobrym środkiem smarnym i zapewnia odporność na ekstremalne ciśnienie w interakcji smarów z metalami.

Smary tworzą krystaliczną warstwę na powierzchni metali. Dzięki temu tarcie metal-metal zostaje zredukowane do minimum, nawet w wysokich temperaturach.

Bibliografia

1. Wikipedia. (2018). Molibden. Odzyskane z: en.wikipedia.org
2. R. Ship. (2016). Molibden. Odzyskane z: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
3. Międzynarodowe Stowarzyszenie Molibdenu (IMOA). (2018). Molibden. Zaczerpnięte z: imoa.info
4. F Jona i PM Marcus. (2005). Struktura krystaliczna i stabilność molibdenu przy bardzo wysokich ciśnieniach. J. Phys.: Condens. Powiat 17 1049.
5. Plansee. (sf). Molibden. Odzyskany z: plansee.com
6. Lenntech. (2018). Molibden - Mo. Odzyskany z: lenntech.com
7. Curiosoando.com (18 października 2016). Jakie są objawy niedoboru molibdenu? Odzyskany z: curiosoando.com
8. Ed Bloodnick. (21 marca 2018). Rola molibdenu w uprawie roślin. Odzyskane z: pthorticulture.com