MOLYBDÆN: STRUKTUR, EGENSKABER, VALENSER, FUNKTIONER - KEMI - 2025

Den molybdæn (Mo) er et overgangsmetal, der tilhører gruppe 6, periode 5 i det periodiske system. Det har elektronisk konfiguration (Kr) 4d ⁵ 5s ¹; atomnummer 42 og gennemsnitlig atommasse på 95,94 g / mol. Det har 7 stabile isotoper: ⁹² Mo, ⁹⁴ Mo, ⁹⁵ Mo, ⁹⁶ Mo, ⁹⁷ Mo, ⁹⁸ Mo og ¹⁰⁰ Mo; at være isotop ⁹⁸ Mo den, der er i større andel.

Det er et hvidt metal med et sølvudseende og har kemiske egenskaber, der ligner krom. Faktisk er begge metalliske elementer fra den samme gruppe, idet krom er placeret over molybdæn; dvs. molybdæn er tungere og har et højere energiniveau.

Kilde: Af Hi-Res-billeder af kemiske elementer (http://images-of-elements.com/molybdenum.php), via Wikimedia Commons

Molybdæn findes ikke frit i naturen, men som en del af mineraler, hvor den mest rigelige er molybdæn (MoS ₂). Derudover er det forbundet med andre svovlholdige mineraler, hvorfra der også opnås kobber.

Dets brug øgede under den første verdenskrig, da den erstattede wolfram, som var mangel på grund af dens enorme udnyttelse.

egenskaber

Molybdæn er kendetegnet ved sin store holdbarhed, modstand mod korrosion, højt smeltepunkt, er formbart og modstår høje temperaturer. Det betragtes som et ildfast metal, fordi det har et smeltepunkt, der er højere end platin (1.772 ºC).

Det har også et sæt yderligere egenskaber: dennes bindingsenergi er højt, lavt damptryk, lav termisk ekspansionskoefficient, høj termisk ledningsevne og lav elektrisk modstand.

Alle disse egenskaber og egenskaber har gjort det muligt for molybdæn at have adskillige anvendelser og anvendelser, hvoraf den mest bemærkelsesværdige er dannelsen af ​​legeringer med stål.

På den anden side er det et essentielt sporelement for livet. I bakterier og planter er molybdæn en cofaktor, der er til stede i adskillige enzymer, der er involveret i fikseringen og anvendelsen af ​​nitrogen.

Molybdæn er en kofaktor til aktiviteten af ​​oxotransferaseenzymer, der overfører iltatomer fra vandet, mens de overfører to elektroner. Disse enzymer inkluderer primat xanthinoxidase, hvis funktion er at oxidere xanthin til urinsyre.

Det kan fås fra flere fødevarer, herunder følgende: blomkål, spinat, hvidløg, fuldkorn, boghvede, hvedekim, linser, solsikkefrø og mælk.

Opdagelse

Molybdæn er ikke isoleret i naturen, så i mange af sine komplekser blev det i gamle tider forvekslet med bly eller kulstof.

I 1778 formåede Carl Wilhelm, en svensk kemiker og farmaceut, at identificere molybdæn som et tydeligt element. Wilhelm behandlede molybdæn (MoS ₂) med salpetersyre, hvilket opnåede en forbindelse af en sur karakter, hvori han identificerede molybdæn.

Senere, i 1782, lykkedes det Peter Jacob Hjelm ved hjælp af Wilhelm's syreforbindelse ved reduktion med kulstof at isolere en uren molybdæn.

Struktur

Hvad er krystalstrukturen i molybdæn? Dens metalatomer vedtager det kropscentrerede kubiske krystalsystem (bcc) ved atmosfærisk tryk. Ved højere tryk komprimeres molybdænatomerne til dannelse af tættere strukturer, såsom ansigt-centreret kubik (fcc) og hexagonal (hcp).

Dens metalliske binding er stærk og falder sammen med det faktum, at det er et af de faste stoffer med det højeste smeltepunkt (2623ºC). Denne strukturelle styrke skyldes det faktum, at molybdæn er rig på elektroner, dens krystallinske struktur er betydeligt tæt, og den er tungere end krom. Disse tre faktorer tillader det at styrke de legeringer, som det er en del af.

På den anden side er strukturen af ​​dets forbindelser vigtigere end strukturen af ​​metallisk molybdæn. Molybdæn er kendetegnet ved dets evne til at danne dinuclear (Mo-Mo) eller polynukleære (Mo-Mo-Mo- ···) forbindelser.

Det kan også koordinere med andre molekyler til dannelse af forbindelser med formlerne MoX ₄ til MoX ₈. I disse forbindelser er tilstedeværelsen af ​​iltbroer (Mo-O-Mo) eller svovl (Mo-S-Mo) almindelig.

Ejendomme

Udseende

Massiv sølvfarvet hvid.

Smeltepunkt

2.623 ° C (2.896 K).

Kogepunkt

4.639 ° C (4.912 K).

Enthalpy af fusion

32 kJ / mol.

Forhindring af fordampning

598 kJ / mol.

Damptryk

3,47 Pa ved 3.000 K.

Hårdhed i Mohs-skalaen

5.5

Vandopløselighed

Molybdænforbindelser er dårligt opløselige i vand. Imidlertid molybdation MoO ₄ ^-2 er opløseligt.

Korrosion

Det er modstandsdygtigt over for korrosion og er et af de metaller, der bedst modstår saltsyrevirkningen.

Oxidation

Det rustner ikke ved stuetemperatur. For at ruste hurtigt kræver det temperaturer over 600 ºC.

Valencias

Elektronkonfigurationen af ​​molybdæn er 4d ⁵ 5s ¹, så den har seks valenselektroner. Afhængigt af hvilket atom det binder til, kan metallet miste alle sine elektroner og have en valens på +6 (VI). For eksempel, hvis det danner bindinger med det elektronegative fluoratom (MoF ₆).

Imidlertid kan det miste 1 til 5 elektroner. Dermed spænder dens valenser fra +1 (I) til +5 (V). Når den kun mister en elektron, forlader den 5'erne orbital, og dens konfiguration bliver 4d ⁵. De fem elektroner i 4d-orbitalen kræver meget sure medier og elektronlignende arter for at forlade Mo-atomet.

Hvilke af de seks valenser er de mest almindelige? +4 (IV) og +6 (VI). Mo (IV) har en 4d ^2- konfiguration, mens Mo (VI),.

For Mo ^{4+ er} det ikke klart, hvorfor det er mere stabilt end for eksempel Mo ³⁺ (som tilfældet er med Cr ³⁺). Men for Mo ^{6+ er det} muligt at miste disse seks elektroner, fordi krystallen af ​​ædelgas bliver isoelektronisk.

Molybdænchlorider

En række molybdænchlorider med forskellige valenser eller oxidationstilstande er anført nedenfor, fra (II) til (VI):

-Molybdenum dichlorid (MOCI ₂). Gult fast stof.

-Molybdenum trichlorid (MOCI ₃). Mørkerød solid.

-Molybdenum tetrachlorid (MOCI ₄). Ensfarvet.

-Molybdenum phosphorpentachlorid (MOCI ₅). Massiv mørkegrøn.

-Molybdenum hexachloride (MOCI ₆). Ensfarvet brun.

Funktioner i kroppen

Molybdæn er et essentielt sporelement for livet, da det er til stede som en kofaktor i adskillige enzymer. Oxotransferaser bruger molybdæn som en cofaktor til at udføre deres funktion af at overføre ilt fra vandet med et par elektroner.

Blandt oxotransferaser er:

• Xanthine oxidase.
• Aldehydeoxidase, der oxiderer aldehyder.
• Aminer og sulfider i leveren.
• Sulfitoxidase, der oxiderer sulfit i leveren.
• Nitratreduktase.
• Nitritreduktase til stede i planter.

Xanthine-enzym

Enzymet xanthineoxidase katalyserer det terminale trin i katabolismen af ​​puriner i primater: omdannelsen af ​​xanthin til urinsyre, en forbindelse, der derefter udskilles.

Xanthine oxidase har FAD som et koenzym. Derudover er ikke-hemejern og molybdæn involveret i den katalytiske virkning. Enzymets virkning kan beskrives ved følgende kemiske ligning:

Xanthin + H ₂ O + O ₂ => Urinsyre + H ₂ O ₂

Molybdæn fungerer som cofaktoren molybdopterin (Mo-co). Xanthine oxidase findes primært i leveren og tyndtarmen, men brugen af ​​immunologiske teknikker har muliggjort dens placering i brystkirtlerne, knoglemuskler og nyre.

Enzymet xanthineoxidase hæmmes af lægemidlet Allopurinol, der anvendes til behandling af gigt. I 2008 begyndte kommercialiseringen af ​​medikamentet Febuxostat med en bedre ydelse i behandlingen af ​​sygdommen.

Aldehyde-oxidaseenzym

Enzymet aldehydoxidase er placeret i cellecytoplasmaet og findes både i grøntsageriget og i dyreriget. Enzymet katalyserer oxidationen af ​​aldehydet til carboxylsyre.

Cytochrome P ₄₅₀ og mellemprodukterne af enzymet monoamine oxidase (MAO) katalyserer også oxidation.

På grund af dets brede specificitet kan enzymet aldehydoxidase oxidere mange medikamenter og udføre sin funktion hovedsageligt i leveren. Enzymets virkning på aldehydet kan beskrives på følgende måde:

Aldehyd + H ₂ O + O ₂ => carboxylsyre + H ₂ O ₂

Sulfitoxidaseenzym

Enzymet sulfitoxidase er involveret i omdannelsen af ​​sulfit til sulfat. Dette er det terminale trin i nedbrydningen af ​​svovlholdige forbindelser. Reaktionen katalyseret af enzymet sker i henhold til følgende skema:

SO ₃ ^-2 + H ₂ O + 2 (Cytochrom C) oxideres => SO ₄ ^-2 + 2 (Cytochrom C) reducerede + 2 H ⁺

En mangel på enzymet på grund af en genetisk mutation hos mennesker kan føre til for tidlig død.

Sulfit er en neurotoksisk forbindelse, så en lav aktivitet af enzymet sulfitoxidase kan forårsage psykisk sygdom, mental retardering, mental nedbrydning og i sidste ende død.

I jernmetabolisme og som en komponent i tænder

Molybdæn er involveret i metabolismen af ​​jern, hvilket letter dens intestinale absorption og dannelsen af ​​erytrocytter. Derudover er det en del af tandenes emalje, og sammen med fluor hjælper det med at forhindre hulrum.

Mangel

En mangel på indtagelse af molybdæn er blevet knyttet til en højere forekomst af spiserørskræft i regioner i Kina og Iran sammenlignet med regioner i De Forenede Stater med høje niveauer af molybdæn.

Betydningen i planter

Nitratreduktase er et enzym, der spiller en vigtig rolle i planter, da det sammen med enzymet nitritreduktase griber ind i omdannelsen af ​​nitrat til ammonium.

De to enzymer kræver cofaktoren (Mo-co) til deres drift. Reaktionen katalyseret af enzymnitratreduktasen kan skitseres som følger:

Nitrat + elektrondonor + H ₂ O => Nitrit + Oxideret elektrondonor

Nitratoxidationsreduktionsprocessen forekommer i cytoplasmaet i planteceller. Nitrit, produkt fra den foregående reaktion, overføres til plastidet. Enzymet nitritreduktase virker på nitrit og forårsager ammoniak.

Ammonium bruges til at syntetisere aminosyrer. Derudover bruger planter molybdæn i omdannelsen af ​​uorganisk fosfor til organisk fosfor.

Organisk fosfor findes i adskillige biologiske funktionsmolekyler, såsom: ATP, glucose-6-phosphat, nukleinsyrer, pholipider osv.

En molybdænmangel påvirker hovedsageligt gruppen af ​​krydsere, bælgfrugter, julestjerner og primroses.

Hos blomkål forårsager en molybdenmangel en begrænsning af bladbladets bredde, en reduktion i plantevækst og blomsterdannelse.

Anvendelser og applikationer

Katalysator

-Det er en katalysator til afsvovling af olie, petrokemikalier og væsker, der stammer fra kul. Katalysatorkomplekset omfatter MtS ₂ fastgjort på aluminiumoxid, og aktiveres af cobalt og nikkel.

-Molybdat danner et kompleks med vismut til selektiv oxidation af propen, ammoniak og luft. De danner således acrylonitril, acetonitril og andre kemikalier, som er råmaterialer til plast- og fiberindustrien.

På lignende måde katalyserer jernmolybdat den selektive oxidation af methanol til formaldehyd.

Pigmenter

-Molybden er involveret i dannelsen af ​​pigmenter. F.eks. Dannes molybdæn orange ved co-udfældning af blychromat, blymolybdat og blysulfat.

Dette er et lyspigment, der er stabilt ved forskellige temperaturer, der vises i lys rød, orange eller rødgul farver. Det bruges til fremstilling af maling og plast såvel som i gummi og keramiske produkter.

molybdat

-Molybdat er en korrosionsinhibitor. Natriummolybdat er blevet anvendt som en erstatning for chromat til at hæmme korrosion af hærdet stål ved et bredt pH-område.

-Det bruges i vandkøler, klimaanlæg og varmesystemer. Molybdater bruges også til at hæmme korrosion i hydrauliske systemer og i bilindustrien. Desuden bruges pigmenter, der hæmmer korrosion, i maling.

-Molybdat, på grund af dets egenskaber ved højt smeltepunkt, lav termisk ekspansionskoefficient og høj varmeledningsevne, bruges til at fremstille bånd og gevind, der bruges af belysningsindustrien.

-Brugt bundkort til halvledere; i kraftelektronik; elektroder til glassmeltning; kamre til højtemperaturovne og katoder til belægning af solceller og fladskærme.

-Og molybdat anvendes også til fremstilling af digler til alle de sædvanlige processer inden for safirforarbejdning.

Legeringer med stål

-Molybden bruges i legeringer med stål, der tåler høje temperaturer og tryk. Disse legeringer bruges i byggebranchen og til fremstilling af dele til fly og biler.

-Molybdat, selv ved koncentrationer helt ned til 2%, giver sin legering med stål en høj modstandsdygtighed mod korrosion.

Andre anvendelser

-Molybdat anvendes i luftfartsindustrien; ved fremstilling af LCD-skærme; ved vandbehandling og endda ved anvendelse af laserstrålen.

-Molybdatdisulfid er i sig selv et godt smøremiddel og giver ekstreme tryktoleranceegenskaber i samspillet mellem smøremidler og metaller.

Smøremidler danner et krystallinsk lag på overfladen af ​​metaller. Takket være dette reduceres metal-metalfriktion til et minimum, selv ved høje temperaturer.

Referencer

1. Wikipedia. (2018). Molybdæn. Gendannet fra: en.wikipedia.org
2. R. Ship. (2016). Molybdæn. Gendannes fra: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
3. International Molybdenum Association (IMOA). (2018). Molybdæn. Taget fra: imoa.info
4. F Jona og premierminister Marcus. (2005). Krystallstrukturen og molybdænets stabilitet ved ultrahøjt tryk. J. Phys.: Condens. Materiale 17 1049.
5. Plansee. (Sf). Molybdæn. Gendannes fra: plansee.com
6. Lenntech. (2018). Molybdæn - Mo. Genvundet fra: lenntech.com
7. Curiosoando.com (18. oktober 2016). Hvad er symptomerne på molybdænmangel? Gendannes fra: curiosoando.com
8. Ed Bloodnick. (21. marts 2018). Molybdens rolle i plantedyrkning. Gendannes fra: pthorticulture.com