MOLIBDĒNS: STRUKTŪRA, ĪPAŠĪBAS, VALENCES, FUNKCIJAS - ĶĪMIJA - 2025

Molibdēnu (Mo) ir pārejas metāls, kas pieder pie 6 grupas, periodiskās tabulas 5 periodā. Tam ir elektroniska konfigurācija (Kr) 4d ⁵ 5s ¹ ; atomu skaits 42 un vidējā atomu masa 95,94 g / mol. Tam ir 7 stabili izotopi: ⁹² Mo, ⁹⁴ Mo, ⁹⁵ Mo, ⁹⁶ Mo, ⁹⁷ Mo, ⁹⁸ Mo un ¹⁰⁰ Mo; kas ir izotops ⁹⁸ Mo, kurš ir proporcionālāks.

Tas ir balts metāls ar sudraba izskatu, un tā ķīmiskās īpašības ir līdzīgas hroma īpašībām. Faktiski abi ir vienas grupas metāliski elementi, hroms atrodas virs molibdēna; tas ir, molibdēns ir smagāks un tam ir augstāks enerģijas līmenis.

Avots: Izmantojot Hi-Res ķīmisko elementu attēlus (http://images-of-elements.com/molybdenum.php), izmantojot Wikimedia Commons

Molibdēns dabā nav atrodams brīvs, bet gan kā minerālu sastāvdaļa, visizplatītākais ir molibdenīts (MoS ₂ ). Turklāt tas ir saistīts ar citiem sērajiem minerāliem, no kuriem iegūst arī varu.

Pirmajā pasaules karā tā izmantošana palielinājās, jo tas aizstāja volframu, kura masveida izmantošanas dēļ tas bija maz.

raksturojums

Molibdēnu raksturo liela izturība, izturība pret koroziju, augsta kušanas temperatūra, kaļams un izturīgs pret augstām temperatūrām. To uzskata par ugunsizturīgu metālu, jo tā kušanas temperatūra ir augstāka nekā platīna (1772 ° C).

Tam ir arī virkne papildu īpašību: tā atomu saistošā enerģija ir augsta, zems tvaika spiediens, zems termiskās izplešanās koeficients, augsts siltumvadītspējas līmenis un zema elektriskā pretestība.

Visas šīs īpašības un īpašības ir ļāvušas molibdēnam daudzējādā veidā pielietot un pielietot, no kuriem ievērojamākais ir sakausējumu veidošana ar tēraudu.

No otras puses, tas ir būtisks dzīves elements mikroelementos. Baktērijās un augos molibdēns ir kofaktors, kas atrodas daudzos fermentos, kas iesaistīti slāpekļa fiksācijā un izmantošanā.

Molibdēns ir oksotransferāzes enzīmu aktivitātes kofaktors, kas pārnes skābekļa atomus no ūdens, vienlaikus pārvietojot divus elektronus. Šie fermenti ietver primātu ksantīna oksidāzi, kuras funkcija ir oksidēt ksantīnu līdz urīnskābei.

To var iegūt no vairākiem pārtikas produktiem, ieskaitot šādus: ziedkāposti, spināti, ķiploki, veseli graudi, griķi, kviešu asni, lēcas, saulespuķu sēklas un piens.

Atklājums

Molibdēns dabā nav izolēts, tāpēc daudzos tā kompleksos senos laikos tas tika sajaukts ar svinu vai oglekli.

1778. gadā zviedru ķīmiķim un farmaceitam Karlam Vilhelmam izdevās identificēt molibdēnu kā atšķirīgu elementu. Vilhelms apstrādāja molibdenītu (MoS ₂ ) ar slāpekļskābi, iegūstot skāba rakstura savienojumu, kurā viņš identificēja molibdēnu.

Vēlāk, 1782. gadā, Pēterim Jēkabam Hjelm, izmantojot Vilhelma skābo savienojumu, reducējot ar oglekli, izdevās izdalīt netīro molibdēnu.

Uzbūve

Kāda ir molibdēna kristāla struktūra? Tā metāla atomi atmosfēras spiedienā pieņem uz ķermeni vērstu kubisko kristālu sistēmu (bcc). Pie lielāka spiediena molibdēna atomi sablīvējas, veidojot blīvākas struktūras, piemēram, kubisko (fcc) un sešstūraino (hcp) uz centru.

Tā metāliskā saite ir spēcīga un sakrīt ar faktu, ka tā ir viena no cietām vielām ar augstāko kušanas punktu (2623ºC). Šī strukturālā izturība ir saistīta ar faktu, ka molibdēns ir bagāts ar elektroniem, tā kristāliskā struktūra ir ievērojami blīva, un tā ir smagāka par hromu. Šie trīs faktori ļauj tai stiprināt sakausējumus, kuros tā ir daļa.

No otras puses, svarīgāka par metāliskā molibdēna struktūru ir tā savienojumi. Molibdēnu raksturo tā spēja veidot divkodolu (Mo-Mo) vai polinukleārus (Mo-Mo-Mo- ···) savienojumus.

Tas var arī koordinēt darbību ar citām molekulām, veidojot savienojumus ar formulu no MoX ₄ līdz MoX ₈ . Šajos savienojumos skābekļa tiltu (Mo-O-Mo) vai sēra (Mo-S-Mo) klātbūtne ir izplatīta.

Īpašības

Izskats

Viendabīgi sudrabaini balta.

Kušanas punkts

2623 ° C (2896 K).

Vārīšanās punkts

4639 ° C (4,912 K).

Kodolsintēzes entalpija

32 kJ / mol.

Iztvaikošanas entalpija

598 kJ / mol.

Tvaika spiediens

3,47 Pa pie 3000 K.

Cietība pēc Mosa skalas

5.5

Šķīdība ūdenī

Molibdēna savienojumi slikti šķīst ūdenī. Tomēr molibdāta jons MoO ₄ ^-2 šķīst.

Korozija

Tas ir izturīgs pret koroziju un ir viens no metāliem, kas vislabāk pretojas sālsskābes iedarbībai.

Oksidēšana

Istabas temperatūrā tas nerūsē. Lai ātri sarūsētu, nepieciešama temperatūra augstāka par 600 ºC.

Valensija

Molibdēna elektronu konfigurācija ir 4d ⁵ 5s ¹ , tāpēc tajā ir seši valences elektroni. Atkarībā no tā, pie kura atoma tas saistās, metāls var zaudēt visus elektronus un iegūt valentu +6 (VI). Piemēram, ja tas veido saites ar elektronegatīvo fluora atomu (MoF ₆ ).

Tomēr tas var zaudēt no 1 līdz 5 elektroniem. Tādējādi tā valences ir diapazonā no +1 (I) līdz +5 (V). Kad tas zaudē tikai vienu elektronu, tas atstāj 5s orbitālu, un tā konfigurācija kļūst par 4d ⁵ . Pieciem 4d orbītas elektroniem nepieciešami ļoti skābi barotnes un elektroniem līdzīgas sugas, lai atstātu Mo atomu.

Kuras no sešām vērtībām ir visizplatītākās? +4 (IV) un +6 (VI). Mo (IV) ir 4d ² konfigurāciju , kamēr Mo (VI) ,.

Mo ⁴⁺ nav skaidrs, kāpēc tas ir stabilāks nekā, piemēram, Mo ³⁺ (kā tas ir gadījumā ar Cr ³⁺ ). Bet attiecībā uz Mo ⁶⁺ ir iespējams zaudēt šos sešus elektronus, jo cēlgāzes kriptons kļūst par izoelektroniskiem.

Molibdēna hlorīdi

Zemāk ir uzskaitītas molibdēna hlorīdu sērijas ar atšķirīgu valenci vai oksidācijas pakāpi no (II) līdz (VI):

-Molibdēna dihlorīds (MoCl ₂ ). Dzelteni ciets.

-Molibdēna trihlorīds (MoCl ₃ ). Tumši sarkans ciets.

-Molibdēna tetrahlorīds (MoCl ₄ ). Pilnīgi melna.

-Molibdēna pentahlorīds (MoCl ₅ ). Cietā tumši zaļā krāsā.

-Molibdēna heksahlorīds (MoCl ₆ ). Cieta brūna.

Funkcijas ķermenī

Molibdēns ir būtisks mikroelements dzīvībai, jo tas ir kofaktors daudzos enzīmos. Oksotransferāzes kā kofaktoru izmanto molibdēnu, lai veiktu savu funkciju pārnest skābekli no ūdens ar elektronu pāri.

Starp oksotransferāzēm ir:

• Ksantīna oksidāze.
• Aldehīdu oksidāze, kas oksidē aldehīdus.
• Amīni un sulfīdi aknās.
• Sulfīta oksidāze, kas oksidē sulfītu aknās.
• Nitrātu reduktāze.
• Augos esošā nitrītu reduktāze.

Ksantīna enzīms

Ferments ksantīna oksidāze katalizē galīgo soli purīnu katabolismā primātos: ksantīna pārvēršanu urīnskābē, savienojumā, kas pēc tam izdalās.

Ksantīna oksidāzei kā koenzīms ir FAD. Turklāt katalītiskajā darbībā ir iesaistīts dzelzs un molibdēns. Fermenta darbību var aprakstīt ar šādu ķīmisko vienādojumu:

Ksantīns + H ₂ O + O ₂ => urīnskābe + H ₂ O ₂

Molibdēns darbojas kā kofaktors molibdopterīns (Mo-co). Ksantīna oksidāze galvenokārt atrodama aknās un tievajās zarnās, taču imunoloģisko paņēmienu izmantošana ļāva to atrast piena dziedzeros, skeleta muskuļos un nierēs.

Fermentu ksantīna oksidāzi kavē zāles Allopurinol, ko lieto podagras ārstēšanai. 2008. gadā zāļu Febuxostat komercializācija sākās ar labāku sniegumu slimības ārstēšanā.

Aldehīda oksidāzes enzīms

Fermentu aldehīda oksidāze atrodas šūnu citoplazmā, atrodot gan dārzeņu, gan dzīvnieku valstībā. Ferments katalizē aldehīda oksidēšanu līdz karbonskābei.

Citohroms P ₄₅₀ un fermenta monoamīnoksidāzes (MAO) starpprodukti arī katalizē oksidāciju .

Plašās specifiskuma dēļ enzīms aldehīda oksidāze var oksidēt daudzas zāles, veicot savu funkciju galvenokārt aknās. Fermenta darbību uz aldehīdu var izklāstīt šādi:

Aldehīds + H ₂ O + O ₂ => Karbonskābe + H ₂ O ₂

Sulfīta oksidāzes ferments

Enzīms sulfīta oksidāze ir iesaistīta sulfīta pārvēršanā par sulfātu. Šis ir sēra saturošu savienojumu sadalīšanās gala solis. Fermenta katalizētā reakcija notiek pēc šādas shēmas:

SO ₃ ^-2 + H ₂ O + 2 (citohroms C) oksidēts => SO ₄ ^-2 + 2 (citohroms C) samazināts + 2 H ⁺

Fermenta deficīts cilvēka ģenētiskās mutācijas dēļ var izraisīt priekšlaicīgu nāvi.

Sulfīts ir neirotoksisks savienojums, tāpēc zemā enzīma sulfīta oksidāzes aktivitāte var izraisīt garīgas slimības, garīgu atpalicību, garīgu degradāciju un galu galā nāvi.

Dzelzs metabolismā un kā zobu sastāvdaļa

Molibdēns ir iesaistīts dzelzs metabolismā, atvieglojot tā uzsūkšanos zarnās un eritrocītu veidošanos. Turklāt tā ir daļa no zobu emaljas, un kopā ar fluoru tā palīdz novērst dobumus.

Trūkums

Nepietiekams molibdēna daudzums ir saistīts ar lielāku barības vada vēža sastopamību Ķīnas un Irānas reģionos, salīdzinot ar Amerikas Savienoto Valstu reģioniem, kur ir augsts molibdēna līmenis.

Svarīgums augos

Nitrātu reduktāze ir enzīms, kam ir būtiska nozīme augos, jo kopā ar enzīmu nitrīta reduktāzi tas darbojas nitrāta pārveidošanā par amoniju.

Abiem fermentiem to darbībai ir nepieciešams kofaktors (Mo-co). Enzīma nitrāta reduktāzes katalizēto reakciju var raksturot šādi:

Nitrāts + elektronu donors + H ₂ O => Nitrīts + oksidēts elektronu donors

Nitrātu oksidācijas-reducēšanās process notiek augu šūnu citoplazmā. Nitrīts, iepriekšējās reakcijas produkts, tiek nodots plastidā. Ferments nitrītu reduktāze iedarbojas uz nitrītiem, izraisot amonjaku.

Amonijs tiek izmantots aminoskābju sintezēšanai. Turklāt augi izmanto molibdēnu neorganiskā fosfora pārvēršanā par organisko fosforu.

Organiskais fosfors pastāv daudzās bioloģiskās funkcijas molekulās, piemēram: ATP, glikozes-6-fosfātā, nukleīnskābēs, folipīdos utt.

Molibdēna deficīts galvenokārt ietekmē krustziežu, pākšaugu, poinsettias un prīmuļu grupu.

Ziedkāpostos molibdēna deficīts ierobežo lapu asmeņa platumu, samazina augu augšanu un ziedu veidošanos.

Lietojumi un lietojumprogrammas

Katalizators

-Tas ir katalizators naftas, naftas ķīmijas un no oglēm iegūto šķidrumu desulfurizācijai. Katalizatora Komplekss sastāv jūras maģistrāles ₂ fiksēts uz alumīnija, un aktivizēt ar kobalta un niķeļa.

-Molibdāts veido kompleksu ar bismutu propena, amonjaka un gaisa selektīvai oksidēšanai. Tādējādi tie veido akrilnitrilu, acetonitrilu un citas ķīmiskas vielas, kas ir izejvielas plastmasas un šķiedru rūpniecībai.

Līdzīgi dzelzs molibdāts katalizē selektīvu metanola oksidāciju līdz formaldehīdam.

Pigmenti

-Molibdēns ir iesaistīts pigmentu veidošanā. Piemēram, molibdēna apelsīnu veido svina hromāta, svina molibdāta un svina sulfāta izgulsnēšanās.

Tas ir gaišs pigments, kas ir stabils dažādās temperatūrās un ir spilgti sarkanā, oranžā vai sarkan-dzeltenā krāsā. To izmanto krāsu un plastmasas sagatavošanā, kā arī gumijas un keramikas izstrādājumos.

Molibdāts

-Molybdate ir korozijas inhibitors. Nātrija molibdāts ir izmantots kā hromāta aizstājējs, lai kavētu rūdīta tērauda koroziju plašā pH diapazonā.

-To izmanto ūdens dzesētājos, gaisa kondicionieros un apkures sistēmās. Molibdāti tiek izmantoti arī, lai kavētu koroziju hidrauliskajās sistēmās un autobūvē. Krāsās tiek izmantoti arī pigmenti, kas kavē koroziju.

-Molibdāts, pateicoties tā īpašībām ar augstu kušanas temperatūru, zemu siltumizolācijas koeficientu un augstu siltumvadītspēju, tiek izmantots lentu un diegu ražošanai, ko izmanto apgaismes nozarē.

-Izmanto pusvadītāju mātesplatēs; spēka elektronikā; Stikla kausēšanas elektrodi; kameras augstas temperatūras krāsnīm un katodi saules bateriju un plakano ekrānu pārklāšanai.

- Un arī molibdātu izmanto tīģeļu ražošanā visiem parastajiem procesiem safīra apstrādes jomā.

Sakausējumi ar tēraudu

-Molibdēns tiek izmantots sakausējumos ar tēraudu, kas iztur augstu temperatūru un spiedienu. Šie sakausējumi tiek izmantoti būvniecībā un lidmašīnu un automašīnu detaļu ražošanā.

-Molibdāts pat 2% koncentrācijā nodrošina tā sakausējumam ar tēraudu augstu izturību pret koroziju.

Citi lietojumi

-Molybdate izmanto aviācijas un kosmosa rūpniecībā; LCD ekrānu ražošanā; ūdens attīrīšanā un pat lāzera stara pielietošanā.

-Molibdāta disulfīds pats par sevi ir laba smērviela un nodrošina ārkārtējas spiediena tolerances īpašības smērvielu mijiedarbībā ar metāliem.

Smērvielas veido kristālisku slāni uz metālu virsmas. Pateicoties tam, metāla-metāla berze tiek samazināta līdz minimumam, pat augstā temperatūrā.

Atsauces

1. Wikipedia. (2018). Molibdēns. Atgūts no: en.wikipedia.org
2. R. Kuģis. (2016). Molibdēns. Atgūts no: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
3. Starptautiskā molibdēna asociācija (IMOA). (2018). Molibdēns. Paņemts no: imoa.info
4. F Jona un PM Markuss. (2005). Molibdēna kristāla struktūra un stabilitāte pie ļoti augsta spiediena. J. Phys .: kondensāts. Lieta 17 1049.
5. Plansee. (sf). Molibdēns. Atgūts no: plansee.com
6. Lenntech. (2018). Molibdēns - Mo. Atgūts no: lenntech.com
7. Curiosoando.com (2016. gada 18. oktobris). Kādi ir molibdēna deficīta simptomi? Atgūts no: curiosoando.com
8. Eds Krainiks. (2018. gada 21. marts). Molibdēna loma augu audzēšanā. Atgūts no: pthorticulture.com