Структура, свойства, валенции, функции на молибден

на молибден (Mo) е преходен метал, принадлежащ към група 6, период 5 на Периодичната таблица. Тя има електронна конфигурация (Kr) 4d⁵5S¹; атомно число 42 и средна атомна маса 95.94 g / mol. Представя 7 стабилни изотопа: ⁹²Мо, ⁹⁴Мо, ⁹⁵Мо, ⁹⁶Мо, ⁹⁷Мо, ⁹⁸Mo и ¹⁰⁰Мо; като изотоп ⁹⁸Mo, което е в най-голяма пропорция.

Той е бял метал със сребърен вид и има химически свойства, подобни на хрома. Всъщност и двата са метални елементи от една и съща група, като хромът е разположен над молибдена; молибденът е по-тежък и има по-високо енергийно ниво.

Молибденът не е свободен в природата, но е част от минерали, като най-разпространен е молибденитът (MoS)₂). Освен това, той е свързан с други минерали от сяра, от които се получава и мед. 

Употребата му се е увеличила по време на Първата световна война, тъй като е заменила волфрам, който е оскъден поради масовата му експлоатация.

индекс

• 1 Характеристики
• 2 Откриване
• 3 Структура
• 4 Свойства
• 5 Valencias
  • 5.1 Молибден хлориди
• 6 Функции в тялото
  • 6.1 ксантинов ензим
  • 6.2 Ензим алдехид оксидаза
  • 6.3 Ензим сулфитоксидаза
  • 6.4 В метаболизма на желязото и като компонент на зъбите
  • 6.5 Недостиг
• 7 Значение за растенията
• 8 Употреби и приложения
  • 8.1 Катализатор
  • 8.2 Пигменти
  • 8.3 Молибдат
  • 8.4 Сплави със стомана
  • 8.5 Други приложения
• 9 Препратки

функции

Молибденът се характеризира с висока издръжливост, устойчивост на корозия, висока точка на топене, ковък и издържа на високи температури. Той се счита за огнеупорен метал, тъй като има точка на топене, по-висока от платината (1,772 ° C).

Той също така има набор от допълнителни свойства: свързващата енергия на неговите атоми е висока, ниско налягане на парите, нисък коефициент на топлинно разширение, високо ниво на топлопроводимост и ниско електрическо съпротивление.

Всички тези свойства и характеристики позволяват на молибден да има много приложения и приложения, тъй като е най-известното образуване на сплави със стомана.

От друга страна, той е съществен микроелемент за живота. При бактериите и растенията молибденът е кофактор, присъстващ в множество ензими, участващи в фиксирането и използването на азот.

Молибденът е кофактор за активността на оксотрансферазните ензими, които прехвърлят кислородните атоми от водата, докато прехвърлят два електрона. Сред тези ензими е ксантинова оксидаза на примати, чиято функция е да окислява ксантина до пикочна киселина.

Може да се получи от различни храни, включително следните: карфиол, спанак, чесън, пълнозърнести храни, елда, пшеничен зародиш, леща, слънчогледово семе и мляко.

откритие

Молибденът не е изолиран в природата, така че в много от неговите комплекси е бил объркан в древни времена с олово или въглерод.

През 1778 г. Карл Вилхелм, шведски химик и фармацевт, успява да идентифицира молибден като отделен елемент. Молибденит, обработен с Wilhelm (MoS)₂) с азотна киселина, като се получава съединение с кисела природа, в което се идентифицира молибден.

По-късно, през 1782 г., Peter Jacob Hjelm, използвайки киселинното съединение на Wilhelm, чрез намаляване на въглерода, успява да изолира нечист молибден.

структура

Каква е кристалната структура на молибден? Нейните метални атоми приемат кубичната кристална система, центрирана в тялото (ОЦК, за акронима на английски) при атмосферно налягане. При по-високи налягания атомите на молибден са уплътнени, за да образуват по-плътни структури, като например кубичната центрирана върху лицата (fcc) и хексагоналната (hcp).

Неговата метална връзка е силна и съвпада с факта, че тя е една от твърдите вещества с най-висока точка на топене (2623 ° С). Тази структурна сила се дължи на факта, че молибденът е богат на електрони, неговата кристална структура е значително плътна и е по-тежка от хрома. Тези три фактора ви позволяват да укрепите сплавите, в които сте част.

От друга страна, по-важна от структурата на метален молибден, е тази на неговите съединения. Молибденът се характеризира със способността си да образува динуклеарни (Mo-Mo) или полинуклеарни (Mo-Mo-Mo- ···) съединения..

По същия начин, той може да се координира с други молекули, за да образува съединения с формулите MoX₄ нагоре MoX₈. В тези съединения е обичайното присъствие на кислородни мостове (Mo-O-Mo) или сяра (Mo-S-Mo).

свойства

вид

Твърдо бяло сребро.

Точка на топене

2,623 ºC (2,896 K).

Точка на кипене

4,639 ° С (4,912 К).

Енталпия на сливане

32 kJ / mol.

Енталпия на изпаряване

598 kJ / mol.

Парно налягане

3.47 Pa до 3.000 К.

Твърдост по скалата на Мос

5.5

Разтворимост във вода

Молибденовите съединения са малко разтворими във вода. Обаче, MoO молибдатният йон₄^-2 Това е разтворимо.

корозия

Той е устойчив на корозия и е метал, който най-добре издържа на действието на солна киселина.

окисляване

Не окислява при стайна температура. За бързо окисляване са необходими температури по-високи от 600ºC.

валенции

Електронната конфигурация на молибден е [Kr] 4d⁵5S¹, има шест валентни електрона. В зависимост от това кой атом е свързан, металът може да загуби всичките си електрони и да има валентност от 6 (VI). Например, ако образувате връзки с електронегативния флуорен атом (MoF)₆).

Въпреки това, той може да загуби 1 до 5 електрона. Така валенциите му обхващат интервала от +1 (I) до +5 (V). Когато загуби само един електрон, той напуска орбитата на 5s, а конфигурацията му остава като [Kr] 4d⁵. Петте електрона на 4d орбиталата изискват много кисела среда и много подобни на електрони видове, за да напуснат атома Mo..

От шестте си валенции, които са най-често срещаните? +4 (IV) и +6 (VI). Мо (IV) има конфигурация [Kr] 4d², докато Mo (VI), [Kr].

За Мо⁴⁺ не е ясно защо е по-стабилен от, например, Мо³⁺ (както с Cr³⁺). Но за Мо⁶⁺ възможно е тези шест електрона да се загубят, тъй като става изоелектронен за благородния газ криптон.

Молибденови хлориди

По-долу са представени серии от молибденови хлориди с различни валентности или окислителни състояния, от (II) до (VI):

-Молибденов дихлорид (MoCl₂). Твърдо жълто.

-Молибденов трихлорид (MoCl₃). Твърдо тъмно червено.

-Молибденов тетрахлорид (MoCl₄). Твърдо черно.

-Молибденов пентахлорид (MoCl₅). Твърдо тъмно зелено.

-Молибденов хексахлорид (MoCl₆). Твърдо кафяво.

Функции в тялото

Молибденът е съществен микроелемент за живота, тъй като той присъства като кофактор в множество ензими. Оксотрансферазите използват молибден като кофактор, за да изпълнят функцията си за прехвърляне на кислород от вода с двойка електрони.

Сред оксотрансферазите са:

• Ксантин оксидаза.
• Алдехидната оксидаза, която окислява алдехидите.
• Амини и сулфиди в черния дроб.
• Сулфит оксидаза, която окислява сулфита в черния дроб.
• Нитратна редуктаза.
• Нитритредуктазата присъства в растенията.

Ксантинов ензим

Ензимът ксантин оксидаза катализира крайната стъпка в катаболизма на пурините в приматите: превръщането на ксантина в пикочна киселина, съединение, което след това се екскретира.

Ксантиноксидазата има коензим към FAD. В допълнение, не-хем желязо и молибден се намесват в каталитичното действие. Действието на ензима може да бъде описано със следното химическо уравнение:

Ксантин + Н₂O + O₂  => Пикочна киселина + Н₂О₂

Молибденът се намесва като кофактор molibdopterin (Mo-co). Ксантиноксидазата се открива главно в черния дроб и тънките черва, но използването на имунологични техники е позволило неговото местоположение в млечните жлези, скелетните мускули и бъбреците..

Ензимът ксантин оксидаза се инхибира от лекарството Алопуринол, използван при лечението на подагра. През 2008 г. комерсиализацията на лекарството Febuxostat започва с по-добро представяне при лечението на заболяването.

Ензим алдехид оксидаза

Ензимът алдехид оксидаза се намира в клетъчната цитоплазма, открита както в растителното царство, така и в животинското царство. Ензимът катализира окислението на алдехида в карбоксилна киселина.

Той също така катализира окислението на цитохром Р₄₅₀ и междинните продукти на ензима моноаминооксидаза (МАО).

Поради широката си специфичност, ензимът алдехид оксидаза може да окисли много лекарства, изпълнявайки функцията си главно в черния дроб. Действието на ензима върху алдехида може да бъде схематизирано по следния начин:

Алдехид + Н₂O + O₂ => Карбоксилна киселина + Н₂О₂

Ензим сулфитоксидаза

Ензимът сулфитна оксидаза участва в превръщането на сулфит в сулфат. Това е крайната стъпка на разграждането на съдържащите сяра съединения. Реакцията, катализирана от ензима, се осъществява по следната схема:

SW₃^-2 + Н₂О + 2 (цитохром С) окислен => SO₄^-2 + 2 (Цитохром С) редуциран + 2Н⁺

Недостигът на ензим чрез генетична мутация при човека може да доведе до преждевременна смърт.

Сулфитът е невротоксично съединение, така че ниската активност на ензима сулфит оксидаза може да причини психични заболявания, умствена изостаналост, психично разпадане и в крайна сметка смърт..

В метаболизма на желязото и като компонент на зъбите

Молибденът се намесва в метаболизма на желязото, улеснявайки неговата чревна абсорбция и образуването на еритроцити. В допълнение, той е част от емайла на зъбите и заедно с флуорид помага за предотвратяване на кариес.

дефицит

Дефицитът в приема на молибден е свързан с повишена честота на рак на хранопровода в региони на Китай и Иран, в сравнение с регионите на САЩ с високи нива на молибден..

Значение в растенията

Нитрат редуктазата е ензим, който играе жизненоважна роля в растенията, тъй като заедно с ензима нитрит редуктаза се намесва в превръщането на нитрата в амониев.

Двата ензима изискват за функционирането му кофактора (Mo-co). Реакцията, катализирана от ензима нитрат редуктаза, може да бъде схематизирана както следва:

Нитрат + Подател на електроните + Н₂О => нитрит + окислен донор на електрони

Процесът на окисление-редукция на нитратите се среща в цитоплазмата на растителните клетки. Нитритът, продукт от предишната реакция, се прехвърля в пластид. Ензимът нитрит редуктаза действа върху амониевия нитрит.

Амонийът се използва за синтезиране на аминокиселини. В допълнение, растенията използват молибден в превръщането на неорганичен фосфор в органичен фосфор.

Органичният фосфор съществува в много молекули с биологична функция, като: АТР, глюкозо-6-фосфат, нуклеинови киселини, фофолипиди и др..

Недостигът на молибден засяга главно кръстоцветната група, зеленчуците, коледните зверове и примуските..

При карфиола недостигът на молибден води до ограничаване на ширината на крайника на листата, намаляване на растежа на растението и образуването на цветя.

Употреби и приложения

катализатор

-Той е катализатор за десулфуриране на нефт, нефтопродукти и течности, извлечени от въглища. Катализаторният комплекс включва MoS₂ фиксиран върху алуминиев оксид и активиран от кобалт и никел.

-Молибдатът образува комплекс с бисмут за селективното окисление на пропен, амоняк и въздух. Така те образуват акрилонитрил, ацетонитрил и други химикали, които са суровини за производството на пластмаси и влакна.

По същия начин, желязото от молибдат катализира селективното окисление на метанол до формалдехид.

пигменти

-Молибденът се намесва в образуването на пигменти. Например, молибденово оранжево се образува от съвместното утаяване на оловен хромат, оловен молибдат и оловен сулфат.

Това е лек и стабилен пигмент при различни температури, който изглежда ярко червен, оранжев или червено-жълт. Използва се при приготвянето на бои и пластмаси, както и в каучукови и керамични продукти.

молибдат

-Молибдатът е инхибитор на корозията. Натриев молибдат е бил използван в замяна на хромат за инхибиране на корозията на втвърдени стомани в широк диапазон на рН.

-Използва се във водни охладители, климатици и отоплителни системи. Молибдатите се използват също за инхибиране на корозията в хидравличните системи и автомобилната техника. Също така пигменти, които инхибират корозията, се използват в бои.

-Молибдатът, поради своите свойства на висока точка на топене, нисък коефициент на топлинно разширение и висока топлопроводимост, е предназначен за производство на ленти и нишки, използвани от осветителната промишленост..

-Използва се в полупроводникови дънни платки; в силовата електроника; Електроди за сливане на очила; камери за високотемпературни пещи и катоди за покриване на слънчеви клетки и плоски екрани.

-Освен това, молибдатът се използва в производството на тигели за всички обичайни процеси в областта на преработката на сапфири..

Сплави със стомана

-Молибденът се използва в сплави със стомана, които издържат на високи температури и налягания. Тези сплави се използват в строителната индустрия и в производството на части за самолети и автомобили.

-Молибдатът, дори при ниски концентрации от 2%, придава на сплавта си със стомана висока устойчивост на корозия.

Други приложения

-Молибдатът се използва в космическата индустрия; при производството на LCD екрани; при обработката на вода и дори при прилагането на лазерния лъч.

-Молибдатният дисулфид сам по себе си е добър лубрикант и осигурява толерантни свойства при екстремни налягания при взаимодействието на смазочни материали с метали.

Смазващите вещества образуват кристален слой върху повърхността на металите. Благодарение на това металното метално триене се намалява до минимум дори при високи температури.

препратки

1. Wikipedia. (2018). Молибден. Изтеглено от: en.wikipedia.org
2. R. Ship. (2016 г.). Молибден. Изтеглено от: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
3. Международна асоциация за молибден (IMOA). (2018). Молибден. Взети от: imoa.info
4. F Jona и P M Marcus. (2005 г.). Кристалната структура и стабилността на молибден при свръхвисоко налягане. J. Phys.: Condens. Въпрос 17 1049.
5. Plansee. (Н.О.). Молибден. Изтеглено от: plansee.com
6. Lenntech. (2018). Молибден - Мо. Възстановен от: lenntech.com
7. Curiosoando.com (18 октомври 2016 г.). Какви са симптомите на дефицит на молибден? Възстановен от: curiosoando.com
8. Ed Bloodnick. (21 март, 2018 г.). Роля на молибден в отглеждането на растения. Изтеглено от: pthorticulture.com