MOLIBDENAS: STRUKTŪRA, SAVYBĖS, VALENTINGUMAS, FUNKCIJOS - CHEMIJA - 2025

Molibdeno (Mo) yra pereinamasis metalas, priklausanti 6 grupės, laikotarpis 5 periodinės lentelės. Jis turi elektroninę konfigūraciją (Kr) 4d ⁵ 5s ¹ ; atominis skaičius 42 ir vidutinė atominė masė 95,94 g / mol. Jis turi 7 stabilius izotopus: ⁹² Mo, ⁹⁴ Mo, ⁹⁵ Mo, ⁹⁶ Mo, ⁹⁷ Mo, ⁹⁸ Mo ir ¹⁰⁰ Mo; yra ⁹⁸ Mo izotopas , kurio proporcija didesnė.

Tai baltas metalas, turintis sidabro išvaizdą, ir jo cheminės savybės panašios į chromo. Tiesą sakant, abu yra tos pačios grupės metaliniai elementai, chromas yra virš molibdeno; ty molibdenas yra sunkesnis ir turi aukštesnį energijos lygį.

Šaltinis: „Hi-Res“ vaizdai apie cheminius elementus (http://images-of-elements.com/molybdenum.php) per „Wikimedia Commons“

Gamtoje nėra molibdeno, tačiau jis yra mineralų dalis, iš kurių gausiausias yra molibdenitas (MoS ₂ ). Be to, jis susijęs su kitais sieros mineralais, iš kurių taip pat gaunamas varis.

Jo naudojimas padidėjo Pirmojo pasaulinio karo metu, nes jis pakeitė volframą, kurio buvo mažai dėl jo masinio eksploatavimo.

charakteristikos

Molibdenas pasižymi dideliu patvarumu, atsparumu korozijai, aukšta lydymosi temperatūra, yra kaliojo ir atlaiko aukštą temperatūrą. Jis laikomas ugniai atspariu metalu, nes jo lydymosi temperatūra aukštesnė už platinos (1772º C).

Jis taip pat turi papildomų savybių: jo atomų rišimo energija yra aukšta, žemas garų slėgis, mažas šiluminio plėtimosi koeficientas, aukštas šilumos laidumo lygis ir maža elektrinė varža.

Dėl visų šių savybių ir savybių molibdenas gali būti daug naudojamas ir pritaikomas, iš kurių svarbiausias yra lydinių susidarymas su plienu.

Kita vertus, tai yra gyvybiškai svarbus mikroelementas. Bakterijose ir augaluose molibdenas yra kofaktorius, esantis daugelyje fermentų, dalyvaujančių azoto fiksavime ir panaudojime.

Molibdenas yra oksotransferazių fermentų, kurie perneša du deguonies atomus iš vandens, pernešdami du elektronus, aktyvumo kofaktorius. Šie fermentai apima primatų ksantino oksidazę, kurios funkcija yra oksiduoti ksantiną iki šlapimo rūgšties.

Jo galima gauti iš kelių maisto produktų, įskaitant šiuos: žiedinius kopūstus, špinatus, česnakus, nesmulkintus grūdus, grikius, kviečių gemalus, lęšius, saulėgrąžų sėklas ir pieną.

Atradimas

Molibdenas gamtoje nėra izoliuotas, todėl daugelyje jo kompleksų senovėje buvo painiojamas su švinu ar anglimi.

1778 m. Švedų chemikui ir vaistininkui Carlui Wilhelmui pavyko nustatyti molibdeną kaip atskirą elementą. Vilhelmas molibdenitą (MoS ₂ ) apdorojo azoto rūgštimi, gaudamas rūgštinio pobūdžio junginį, kuriame jis atpažino molibdeną.

Vėliau, 1782 m., Peteriui Jokūbui Hjelmui, panaudojus Wilhelmo rūgšties junginį, redukuojant anglimi, pavyko išskirti nešvarų molibdeną.

Struktūra

Kokia yra molibdeno kristalų struktūra? Jo metalo atomai atmosferos slėgyje priima į kūną orientuotą kubinių kristalų sistemą (BCC). Esant aukštesniam slėgiui, molibdeno atomai sutankėja, kad susidarytų tankesnės struktūros, tokios kaip veido centre esantis kubinis (fcc) ir šešiakampis (hcp).

Jo metalinis ryšys yra stiprus ir sutampa su tuo, kad tai yra viena iš kietųjų medžiagų, kurios lydymosi temperatūra aukščiausia (2623ºC). Šis struktūrinis stiprumas atsiranda dėl to, kad molibdenas turi daug elektronų, jo kristalinė struktūra yra gana tanki, o jis yra sunkesnis nei chromas. Šie trys veiksniai leidžia jai sustiprinti lydinius, kurių dalis jis yra.

Kita vertus, svarbesnė už metalinio molibdeno struktūrą yra jo junginiai. Molibdenas pasižymi tuo, kad gali sudaryti branduolinius (Mo-Mo) arba polinuklearinius (Mo-Mo-Mo- ···) junginius.

Jis taip pat gali koordinuoti veiksmus su kitomis molekulėmis, kad sudarytų junginius, kurių formulės yra MoX ₄ – MoX ₈ . Šiuose junginiuose paprastai yra deguonies tiltelių (Mo-O-Mo) arba sieros (Mo-S-Mo).

Savybės

Išvaizda

Tvirai sidabriškai balta.

Lydymosi temperatūra

2623 ° C (2896 K).

Virimo taškas

4639 ° C (4,912 K).

Susiliejimo entalpija

32 kJ / mol.

Garinimo entalpija

598 kJ / mol.

Garų slėgis

3,47 Pa 3000 K temperatūroje.

Kietumas pagal Moho skalę

5.5

Tirpumas vandenyje

Molibdeno junginiai blogai tirpsta vandenyje. Tačiau molibdato jonas MoO ₄ ^-2 yra tirpus.

Korozija

Jis yra atsparus korozijai ir yra vienas iš metalų, geriausiai atsparus druskos rūgšties veikimui.

Oksidacija

Kambario temperatūroje jis nerūdija. Norint greitai rūdyti, reikalinga aukštesnė nei 600 ºC temperatūra.

Valensijos

Molibdeno elektronų konfigūracija yra 4d ⁵ 5s ¹ , taigi jis turi šešis valentinius elektronus. Priklausomai nuo to, su kokiu atomu jis jungiasi, metalas gali prarasti visus savo elektronus ir turėti valentę +6 (VI). Pavyzdžiui, jei jis sudaro jungtis su elektroneigiamu fluoro atomu (MoF ₆ ).

Tačiau jis gali prarasti nuo 1 iki 5 elektronų. Taigi, jo valentė svyruoja nuo +1 (I) iki +5 (V). Kai jis praranda tik vieną elektroną, jis palieka 5s orbitą ir jo konfigūracija tampa 4d ⁵ . Penkiems 4d orbitalės elektronams reikia labai rūgščių terpių ir į elektronus panašių rūšių, kad būtų galima palikti Mo atomą.

Kurios iš šešių valencijų yra labiausiai paplitusios? +4 (IV) ir +6 (VI). Mo (IV) turi 4d ² konfigūraciją , o Mo (VI) ,.

Mo ⁴⁺ atveju neaišku, kodėl jis yra stabilesnis nei, pavyzdžiui, Mo ³⁺ (kaip tai daroma Cr ^{3+ atveju} ). Bet dėl ​​„Mo ^6+“ galima prarasti šiuos šešis elektronus, nes tauriųjų dujų kriptonas tampa izoelektroninis.

Molibdeno chloridai

Toliau išvardytos eilės molibdeno chloridų, turinčių skirtingą valentingumą ar oksidacijos būseną, nuo (II) iki (VI):

-Molibdeno dichloridas (MoCl ₂ ). Geltona kieta.

-Molibdeno trichloridas (MoCl ₃ ). Tamsiai raudona kieta.

-Molibdeno tetrachloridas (MoCl ₄ ). Tvirta juoda.

-Molibdeno pentachloridas (MoCl ₅ ). Kieta tamsiai žalia.

-Molibdeno heksachloridas (MoCl ₆ ). Tvirta ruda.

Funkcijos kūne

Molibdenas yra svarbus mikroelementas gyvenimui, nes jis yra kofaktorius daugelyje fermentų. Oksotransferazės naudoja molibdeną kaip kofaktorių, kad atliktų savo funkciją pernešti deguonį iš vandens elektronų pora.

Tarp oksotransferazių yra:

• Ksantino oksidazė.
• Aldehido oksidazė, kuri oksiduoja aldehidus.
• Aminai ir sulfidai kepenyse.
• Sulfito oksidazė, kuri oksiduoja sulfitą kepenyse.
• Nitratinė reduktazė.
• Nitritų reduktazė, esanti augaluose.

Ksantino fermentas

Fermentas ksantino oksidazė katalizuoja galutinį priminų purinų katabolizmo etapą: ksantino virsmą šlapimo rūgštimi - junginiu, kuris vėliau išsiskiria.

Ksantino oksidazė turi FAD kaip koenzimą. Be to, kataliziniame procese dalyvauja ne hemo geležis ir molibdenas. Fermento veikimą galima apibūdinti tokia chemine lygtimi:

Ksantinas + H ₂ O + O ₂ => Šlapimo rūgštis + H ₂ O ₂

Molibdenas veikia kaip kofaktorius molibdopterinas (Mo-co). Ksantino oksidazė pirmiausia randama kepenyse ir plonojoje žarnoje, tačiau imunologiniai metodai leido jo vietą pieno liaukose, griaučių raumenyse ir inkstuose.

Fermentą ksantino oksidazę slopina vaistas Allopurinol, naudojamas gydant podagrą. 2008 m. Buvo pradėtas geresnis vaisto „Febuxostat“ komercializavimas gydant šią ligą.

Aldehido oksidazės fermentas

Fermento aldehido oksidazė yra ląstelių citoplazmoje, randama ir daržovių, ir gyvūnų. Fermentas katalizuoja aldehido oksidaciją į karboksirūgštį.

Citochromas P ₄₅₀ ir fermento monoaminooksidazės (MAO) tarpiniai produktai taip pat katalizuoja oksidaciją .

Dėl plataus specifiškumo fermentas aldehido oksidazė gali oksiduoti daugelį vaistų, vykdydamas savo funkciją daugiausia kepenyse. Fermento poveikį aldehidui galima apibūdinti taip:

Aldehidas + H ₂ O + O ₂ => karboksirūgštis + H ₂ O ₂

Sulfito oksidazės fermentas

Fermentas sulfito oksidazė dalyvauja sulfito pavertime sulfatu. Tai yra galutinis sieros turinčių junginių skaidymo etapas. Fermento katalizuojama reakcija vyksta pagal šią schemą:

SO ₃ ^-2 + H ₂ O + 2 (citochromas C) oksiduotas => SO ₄ ^-2 + 2 (citochromas C) redukuotas + 2 H ⁺

Fermento trūkumas dėl genetinės žmogaus mutacijos gali sukelti priešlaikinę mirtį.

Sulfitas yra neurotoksinis junginys, todėl mažas fermento sulfito oksidazės aktyvumas gali sukelti psichines ligas, protinį atsilikimą, protinį pablogėjimą ir galiausiai mirtį.

Vykstant geležies metabolizmui ir kaip dantų komponentas

Molibdenas dalyvauja geležies metabolizme, palengvindamas jo įsisavinimą žarnyne ir eritrocitų susidarymą. Be to, tai yra dantų emalio dalis, o kartu su fluoru padeda išvengti ertmių.

Trūkumas

Nepakankamas molibdeno suvartojimas buvo susijęs su didesniu stemplės vėžio dažniu Kinijos ir Irano regionuose, palyginti su JAV regionais, kuriuose yra didelis molibdeno kiekis.

Svarba augaluose

Nitratinė reduktazė yra fermentas, atliekantis gyvybiškai svarbias funkcijas augaluose, nes kartu su fermentu nitrito reduktaze jis virsta nitratu į amonį.

Dviejų fermentų veikimui reikalingas kofaktorius (Mo-co). Fermento nitrato reduktazės katalizuojama reakcija gali būti apibūdinta taip:

Nitratas + elektronų donoras + H ₂ O => Nitritas + oksiduotas elektronų donoras

Nitratų oksidacijos-redukcijos procesas vyksta augalų ląstelių citoplazmoje. Nitritas, ankstesnės reakcijos produktas, perkeliamas į plastidą. Fermentas nitritų reduktazė veikia nitritus, sukeldamas amoniaką.

Amonis yra naudojamas aminorūgštims sintetinti. Be to, augalai naudoja molibdeną neorganiniam fosforui paversti organiniu fosforu.

Organinis fosforas yra daugelyje biologinės funkcijos molekulių, tokių kaip: ATP, gliukozės-6-fosfatas, nukleorūgštys, phipipidai ir kt.

Molibdeno trūkumas daugiausia veikia kryžmažolių, ankštinių augalų, puansetijos ir raktažolių grupę.

Žiediniuose kopūstuose dėl molibdeno trūkumo sumažėja lapų mentės plotis, sumažėja augalų augimas ir formuojasi gėlės.

Naudojimas ir programos

Katalizatorius

-Jis yra naftos, naftos chemijos produktų ir iš akmens anglių išgaunamų skysčių sieros pašalinimo katalizatorius. Katalizatoriaus kompleksas apima MOŠ ₂ fiksuotas ant aliuminio oksido, ir aktyvuojamas kobalto ir nikelio.

-Molibdatas sudaro kompleksą su bismutu selektyviam propeno, amoniako ir oro oksidacijai. Taigi jie sudaro akrilnitrilą, acetonitrilą ir kitas chemines medžiagas, kurios yra plastikų ir pluošto pramonės žaliavos.

Panašiai geležies molibdatas katalizuoja selektyvų metanolio oksidaciją į formaldehidą.

Pigmentai

-Molibdenas dalyvauja formuojant pigmentus. Pavyzdžiui, molibdeno apelsinas susidaro kartu nusodinant švino chromatą, švino molibdatą ir švino sulfatą.

Tai lengvas pigmentas, stabilus įvairiose temperatūrose, ryškiai raudonos, oranžinės arba raudonai geltonos spalvos. Jis naudojamas ruošiant dažus ir plastikus, taip pat gumos ir keramikos gaminiuose.

Molibdatas

-Molybdate yra korozijos slopiklis. Natrio molibdatas buvo naudojamas kaip chromato pakaitalas, slopinantis grūdinto plieno koroziją plačiame pH diapazone.

-Jis naudojamas vandens aušintuvuose, oro kondicionieriuose ir šildymo sistemose. Molibdatai taip pat naudojami korozijos stabdymui hidraulinėse sistemose ir automobilių inžinerijoje. Taip pat dažuose naudojami pigmentai, kurie slopina koroziją.

-Molybdate dėl savo aukštos lydymosi temperatūros, mažo šiluminio plėtimosi koeficiento ir aukšto šilumos laidumo savybių yra naudojamas juostoms ir sriegiams, naudojamiems apšvietimo pramonėje, gaminti.

-Naudojamas puslaidininkių plokštėse; galios elektronikoje; stiklo lydymo elektrodai; aukštos temperatūros krosnių kameros ir katodai saulės elementų ir plokščių ekranų dengimui.

- Be to, molibdatas yra naudojamas tiglių gamyboje visiems įprastiems safyro perdirbimo procesams.

Lydiniai su plienu

-Molibdenas naudojamas lydiniuose su plienu, kurie atlaiko aukštą temperatūrą ir slėgį. Šie lydiniai naudojami statybų pramonėje ir orlaivių bei automobilių dalių gamyboje.

-Molibdatas, net esant ne mažesnei kaip 2% koncentracijai, suteikia savo lydinio su plienu aukštą atsparumą korozijai.

Kiti naudojimo būdai

-Molybdate naudojamas aviacijos ir kosmoso pramonėje; gaminant LCD ekranus; valant vandenį ir netgi lazerio spinduliuotėje.

-Molibdato disulfidas pats savaime yra geras tepalas ir pasižymi ypatingomis slėgio toleravimo savybėmis, kai sąveikauja tepalai su metalais.

Tepalai sudaro kristalinį sluoksnį metalų paviršiuje. Dėl šios priežasties metalo-metalo trintis sumažinama iki minimumo, net esant aukštai temperatūrai.

Nuorodos

1. Vikipedija. (2018 m.). Molibdenas. Atkurta iš: en.wikipedia.org
2. R. Laivas. (2016). Molibdenas. Atkurta iš: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
3. Tarptautinė molibdeno asociacija (IMOA). (2018 m.). Molibdenas. Paimta iš: imoa.info
4. F Jona ir premjeras Marcusas. (2005). Kristalų struktūra ir molibdeno stabilumas esant aukštam slėgiui. J. Phys .: kondensatas. 1049 m.
5. Plansee. (sf). Molibdenas. Atkurta iš: plansee.com
6. Lenntech. (2018 m.). Molibdenas - Mo. Atkurta iš: lenntech.com
7. Curiosoando.com (2016 m. Spalio 18 d.). Kokie yra molibdeno trūkumo simptomai? Atkurta iš: curiosoando.com
8. Edas Bloodnikas. (2018 m. Kovo 21 d.). Molibdeno vaidmuo auginant augalus. Atkurta iš: pthorticulture.com