MOLIBDÉN: SZERKEZET, TULAJDONSÁGOK, VEGYÉRTÉKEK, FUNKCIÓK - KÉMIA - 2025

A molibdén (Mo) egy átmeneti fém, amely a Periodikus táblázat 6. csoportjába tartozik. Elektronikus konfigurációval rendelkezik (Kr) 4d ⁵ 5s ¹; 42-es atomszám és átlagos atomsúlya 95,94 g / mol. 7 stabil izotópja van: ⁹² Mo, ⁹⁴ Mo, ⁹⁵ Mo, ⁹⁶ Mo, ⁹⁷ Mo, ⁹⁸ Mo és ¹⁰⁰ Mo; mivel a ⁹⁸ Mo izotóp a nagyobb arányban.

Fehér fém ezüst megjelenésű, kémiai tulajdonságai hasonlóak a krómhoz. Valójában mindkettő azonos csoport fém elem, a króm a molibdén felett helyezkedik el; vagyis a molibdén nehezebb és magasabb energiaszinttel rendelkezik.

Forrás: A kémiai elemek Hi-Res képei által (http://images-of-elements.com/molybdenum.php), a Wikimedia Commons segítségével

A molibdén nem található szabadon a természetben, hanem ásványi anyagok részeként; a legelterjedtebb a molibdenit (MoS ₂). Ezen túlmenően más kéntartalmú ásványokhoz kapcsolódik, amelyekből réz is nyerhető.

Használata az első világháború folyamán nőtt, mivel helyettesítette a volfrámot, amelyet hatalmas kiaknázása miatt kevés volt.

jellemzők

A molibdént nagy tartóssága, korrózióállósága, magas olvadáspontja, megmunkálhatósága és magas hőmérsékleteinek ellenállása jellemzi. Tűzálló fémnek tekintik, mert olvadáspontja magasabb, mint a platinanál (1772 ° C).

További tulajdonságokkal rendelkezik: atomjai kötési energiája magas, alacsony gőznyomás, alacsony hőtágulási együttható, magas hővezetési szint és alacsony elektromos ellenállás.

Mindezek a tulajdonságok és jellemzők lehetővé tették a molibdén számos felhasználását és felhasználását, amelyek közül a legjelentősebb az acéllemezek előállítása.

Másrészt ez az élet nélkülözhetetlen nyomeleme. A baktériumokban és a növényekben a molibdén egy kofaktor számos enzimben, amelyek részt vesznek a nitrogén rögzítésében és felhasználásában.

A molibdén egy kofaktor az oxotranszferáz enzimek aktivitására, amelyek két elektron átvitelével szállítják át a vízből az oxigénatomokat. Ezek az enzimek tartalmazzák a főemlős xantin-oxidázt, amelynek feladata a xantin húgysavvá történő oxidálása.

Számos élelemből beszerezhető, beleértve a következőket: karfiol, spenót, fokhagyma, teljes kiőrlésű gabonafélék, hajdina, búzacsíra, lencse, napraforgómag és tej.

Felfedezés

A molibdén a természetben nem izolált, ezért sok komplexében az ősi időkben összetévesztették az ólommal vagy a szénnel.

1778-ban Carl Wilhelmnek, egy svéd vegyésznek és gyógyszerésznek sikerült azonosítania a molibdént különálló elemként. Wilhelm kezelte a molibdenitet (MoS ₂) salétromsavval, és így sav jellegű vegyületet kaptunk, amelyben azonosította a molibdént.

Később, 1782-ben Peter Jacob Hjelmnek, Wilhelm savvegyületének felhasználásával, szénre redukcióval, sikerült egy szennyezett molibdént izolálni.

Szerkezet

Mi a molibdén kristályszerkezete? Fématomjai a testközpontú köbös kristályrendszert (bcc) alkalmazzák légköri nyomáson. Magasabb nyomáson a molibdénatomok sűrűbb struktúrákat képeznek, például arc-központú köbös (fcc) és hatszögletű (hcp).

Fémkötése erős, és egybeesik azzal a ténnyel, hogy az egyik legmagasabb olvadáspontú szilárd anyag (2623ºC). Ez a szerkezeti szilárdság annak a ténynek köszönhető, hogy a molibdén elektronban gazdag, kristályszerkezete jelentősen sűrű és nehezebb, mint a króm. Ez a három tényező lehetővé teszi az ötvözetek megerősítését, amelyek részét képezik.

Másrészről a fémes molibdén szerkezeténél sokkal fontosabb vegyületei. A molibdént az a képesség jellemzi, hogy dinukleáris (Mo-Mo) vagy polinukleáris (Mo-Mo-Mo- ···) vegyületeket képez.

Összehangolhatja más molekulákkal, és így MoX ₄ - MoX ₈ képletű vegyületeket képezhet. Ezekben a vegyületekben az oxigénhidak (Mo-O-Mo) vagy a kén (Mo-S-Mo) jelenléte gyakori.

Tulajdonságok

Megjelenés

Szilárd ezüstfehér.

Olvadáspont

2623 ° C (2896 K).

Forráspont

4639 ° C (4,912 K).

A fúziós entalpia

32 kJ / mol.

A párologtatás entalpia

598 kJ / mol.

Gőznyomás

3,47 Pa 3000 K hőmérsékleten

Keménység a Mohs skálán

5.5

Vízben való oldhatóság

A molibdénvegyületek vízben rosszul oldódnak. Azonban a molibdát ion MoO ₄ ^-2 oldható.

rozsdásodás

A korróziónak ellenálló és az egyik olyan fémek, amelyek a sósav hatására a legjobban ellenállnak.

Oxidáció

Szobahőmérsékleten nem rozsdásodik. A gyors rozsdához 600 ºC-nál magasabb hőmérsékleten van szükség.

Valencia

A molibdén elektronkonfigurációja 4d ⁵ 5s ¹, tehát hat valencia elektronja van. Attól függően, hogy melyik atomhoz kapcsolódik, a fém elveszítheti összes elektronát, és valenciája +6 (VI) lehet. Például, ha kötéseket képez az elektronegatív fluoratommal (MoF ₆).

Elveszítheti azonban 1-5 elektronokat. Így vegyértéke a +1 (I) - +5 (V) tartományba esik. Ha csak egy elektronot veszít, akkor elhagyja az 5s körüli pályát, és konfigurációja 4d ⁵ lesz. A 4d orbital öt elektronjának erősen savas közegekre és elektronszerű fajokra van szüksége a Mo atom elhagyásához.

A hat vegyérték közül melyik a leggyakoribb? A +4 (IV) és +6 (VI). Mo (IV) van egy 4d ² konfiguráció, míg a Mo (VI),.

A Mo ⁴⁺ esetében nem egyértelmű, hogy miért stabilabb, mint például a Mo ^{3+ esetében} (mint például a Cr ^{3+ esetében}). De a Mo ⁶⁺ esetén el lehet veszíteni ezt a hat elektronot, mert a nemesgáz-kripton izoelektronikusvá válik.

Molibdén-kloridok

Az alábbiakban felsorolunk különböző vegyértékű vagy oxidációs állapotú molibdén-kloridokat (II) - (VI):

-Molybdenum diklorid (MoCl ₂). Sárga szilárd anyag.

-Molibdén-triklorid (MoCl ₃). Sötétvörös szilárd anyag.

-Molybdenum tetrakloridot (MoCl ₄). Szilárd fekete.

-Molibdén-pentaklorid (MoCl ₅). Szilárd sötétzöld.

-Molybdenum hexaklorid (MoCl ₆). Szilárd barna.

A test funkciói

A molibdén nélkülözhetetlen nyomelem az életben, mivel számos enzimben kofaktorként van jelen. Az oxotranszferázok a molibdént használják kofaktorként annak érdekében, hogy elvégezzék az oxigént a vízből egy elektronpárral történő transzferét.

Az oxotranszferázok között vannak:

• Xantin-oxidáz.
• Aldehid-oxidáz, amely az aldehideket oxidálja.
• Aminok és szulfidok a májban.
• Szulfit-oxidáz, amely a májban a szulfitot oxidálja.
• Nitrát reduktáz.
• Nitrit reduktáz jelen van a növényekben.

Xantin enzim

A xantin-oxidáz enzim katalizálja a főemlősökben lévő purinok katabolizmusának végső lépését: a xantin átalakulása húgysavmá, amely vegyület azután kiválasztódik.

A xantin-oxidáznak FAD-je van koenzimként. Ezen túlmenően a nem-hem vas és a molibdén részt vesz a katalitikus működésben. Az enzim hatását a következő kémiai egyenlettel lehet leírni:

Ksantin + H ₂ O + O ₂ => húgysav + H ₂ O ₂

A molibdén mint kofaktor molibdopterin (Mo-co). A xantin-oxidáz elsősorban a májban és a vékonybélben található meg, de az immunológiai technikák alkalmazása lehetővé tette annak elhelyezkedését az emlőmirigyekben, a vázizomban és a vesében.

A xantin-oxidáz enzimet az allopurinol gyógyszer gátolja, amelyet köszvény kezelésére használnak. 2008-ban a Febuxostat gyógyszer forgalomba hozatala jobb eredményt nyújtott a betegség kezelésében.

Aldehid-oxidáz enzim

Az aldehid-oxidáz enzim a sejt citoplazmájában található, mind a növényi, mind az állatvilágban megtalálható. Az enzim katalizálja az aldehid karbonsavvá történő oxidációját.

A citokróm P ₄₅₀ és a monoamin-oxidáz (MAO) enzim közbenső termékei szintén katalizálják az oxidációt.

Széles jellegének köszönhetően az aldehid-oxidáz enzim számos gyógyszert oxidálhat, főként a májban látja el funkcióját. Az enzim aldehidre gyakorolt ​​hatása az alábbiak szerint adható meg:

Aldehid + H ₂ O + O ₂ => karbonsav + H ₂ O ₂

Szulfit-oxidáz enzim

A szulfit-oxidáz enzim részt vesz a szulfit szulfáttá történő átalakításában. Ez a kéntartalmú vegyületek lebontásának végső lépése. Az enzim által katalizált reakció a következő séma szerint zajlik:

SO ₃ ^-2 + H ₂ O + 2 (citokróm C) oxidált => SO ₄ ^-2 + 2 (citokróm C) redukált + 2 H ⁺

Az enzim hiánya az ember genetikai mutációja miatt korai halálhoz vezethet.

A szulfit egy neurotoxikus vegyület, így a szulfit-oxidáz enzim alacsony aktivitása mentális betegségeket, mentális retardációt, mentális degradációt és végül halált okozhat.

A vas anyagcserében és a fogak összetevőjeként

A molibdén részt vesz a vas anyagcserében, megkönnyítve a bél felszívódását és az eritrociták képződését. Ezenkívül része a fogak zománcának, és a fluoriddal együtt segít az üregek megelőzésében.

Hiány

A molibdénbevitel hiánya összefüggésben van a nyelőcső-rák nagyobb előfordulásával Kína és Irán régióiban, összehasonlítva az Egyesült Államok magas molibdéntartalmú régióival.

Fontosság a növényekben

A nitrát-reduktáz egy olyan enzim, amely létfontosságú szerepet játszik a növényekben, mivel a nitrit-reduktáz enzimmel közreműködik a nitrát ammóniummá történő átalakulásában.

A két enzim működéséhez kofaktorra (Mo-co) van szükség. A nitrát-reduktáz enzim által katalizált reakciót a következők szerint lehet felvázolni:

Nitrát + elektron donor + H ₂ O => nitrit + oxidált elektron donor

A nitrát-oxidációs-redukciós folyamat a növényi sejtek citoplazmájában fordul elő. A nitrit, az előző reakció terméke, a plasztidba kerül. A nitrit-reduktáz enzim a nitritre hat, ammóniát okozva.

Az ammóniumot aminosavak szintézisére használják. Ezenkívül a növények molibdént használnak a szervetlen foszfor átalakításához szerves foszforré.

A szerves foszfor számos biológiailag funkcionális molekulában létezik, például: ATP, glükóz-6-foszfát, nukleinsavak, phipipidek stb.

A molibdénhiány elsősorban a keresztesek, hüvelyesek, mikulásvirágok és kanyargók csoportját érinti.

A karfiolban a molibdén hiány korlátozza a levélpenge szélességét, csökkenti a növény növekedését és a virágképződést.

Felhasználások és alkalmazások

Katalizátor

-K katalizátorként szolgál a kőolaj, petrolkémiai anyagok és szénből nyert folyadékok kénmentesítésére. A katalizátor komplex tartalmaz MoS ₂ rögzített alumínium-oxid, és aktivált kobalt és nikkel.

-Molybdate komplexet képez a bizmutnal a propén, az ammónia és a levegő szelektív oxidációjára. Így akrilnitrilt, acetonitrilt és más vegyszereket képeznek, amelyek alapanyagok a műanyag- és rostipar számára.

Hasonlóképpen a vas-molibdát katalizálja a metanol szelektív oxidációját formaldehiddé.

pigmentek

-A molibdén részt vesz a pigmentek képződésében. Például a molibdén-narancsot ólom-kromát, ólom-molibdát és ólom-szulfát együttes kicsapása képezi.

Ez egy könnyű pigment, amely különböző hőmérsékleteken stabil, élénkvörös, narancs vagy vörös-sárga színben jelenik meg. Festékek és műanyagok előállításához, valamint gumi- és kerámiatermékekhez használják.

molibdát

-Molybdate korróziógátló. A nátrium-molibdátot a kromat helyettesítésére használják az edzett acélok korróziójának gátlására széles pH-tartományban.

-Vízhűtőben, légkondicionálóban és fűtési rendszerben használják. A molibdátokat a korrózió gátlására használják a hidraulikus rendszerekben és az autóiparban is. A festékekben a korróziógátló pigmenteket is használják.

-Molybdate - magas olvadáspontja, alacsony hőtágulási együtthatója és magas hővezető képessége miatt - a világítási iparban használt szalagok és szálak előállításához használják.

- Félvezetők alaplapjain használják; a teljesítmény elektronikában; Elektródák üvegolvasztáshoz; kamrák magas hőmérsékletű kemencékhez és katódok napelemek és lapos képernyők bevonásához.

- És a molibdátot is használják a tégelyek előállításában az összes szokásos eljáráshoz a zafírfeldolgozás területén.

Acélötvözetek

-A molibdént acélötvözetekben használják, amelyek ellenállnak a magas hőmérsékleteknek és nyomásoknak. Ezeket az ötvözeteket az építőiparban, valamint repülőgép- és gépjárműalkatrészek gyártásában használják.

- A molibdát, akár 2% koncentrációban is, magas acélötvözetet biztosít a korrózióval szemben.

Egyéb felhasználások

-A molibdátot használják az űriparban; LCD képernyők gyártásában; vízkezelésben és még a lézersugár alkalmazásában is.

- A molibdát-diszulfid önmagában jó kenőanyag, és rendkívüli nyomástűrő tulajdonságokat biztosít a kenőanyagok fémekkel való kölcsönhatásában.

A kenőanyagok kristályos réteget képeznek a fémek felületén. Ennek köszönhetően a fém-fém súrlódás minimálisra csökken, még magas hőmérsékleten is.

Irodalom

1. Wikipedia. (2018). Molibdén. Helyreállítva: en.wikipedia.org
2. R. Ship. (2016). Molibdén. Helyreállítva: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
3. Nemzetközi Molibdén Szövetség (IMOA). (2018). Molibdén. Feltöltve: imoa.info
4. F Jona és Marcus miniszterelnök. (2005). A molibdén kristályszerkezete és stabilitása rendkívül magas nyomásokon. J. Phys.: Kondenz. Ügy: 1049.
5. Plansee. (Sf). Molibdén. Helyreállítva: plansee.com
6. Lenntech. (2018). Molibdén - Mo. Helyreállítva: lenntech.com
7. Curiosoando.com (2016. október 18.). Milyen tünetei vannak a molibdénhiánynak? Helyreállítva: curiosoando.com
8. Ed Bloodnick. (2018. március 21.). A molibdén szerepe a növénytermesztésben. Helyreállítva: pthorticulture.com