MOLIBDEN: STRUKTURA, LASTNOSTI, VALENCA, FUNKCIJE - KEMIJA - 2026

Molibden (Mo) je prehodna kovina, ki spada v skupino 6, obdobju 5 periodnega sistema. Ima elektronsko konfiguracijo (Kr) 4d ⁵ 5s ¹ ; atomska številka 42 in povprečna atomska masa 95,94 g / mol. Ima 7 stabilnih izotopov: ⁹² Mo, ⁹⁴ Mo, ⁹⁵ Mo, ⁹⁶ Mo, ⁹⁷ Mo, ⁹⁸ Mo in ¹⁰⁰ Mo; je izotop ⁹⁸ Mo tisti, ki je v večjem deležu.

Je bela kovina s srebrnim videzom in ima kemijske lastnosti, podobne kromu. V resnici sta oba kovinska elementa iste skupine, krom se nahaja nad molibdenom; to je molibden težji in ima višjo energijsko raven.

Vir: Z Hi-Res slike kemijskih elementov (http://images-of-elements.com/molybdenum.php), prek Wikimedia Commons

Molibden v naravi ne najdemo prostega, vendar je del mineralov, najpogostejši pa je molibdenit (MoS ₂ ). Poleg tega je povezan z drugimi minerali žvepla, iz katerih se pridobiva tudi baker.

Njegova uporaba se je med prvo svetovno vojno povečala, saj je nadomestil volfram, ki ga je bilo zaradi velikega izkoriščanja malo.

značilnosti

Za molibden je značilna velika obstojnost, odpornost proti koroziji, visoko tališče, odpornost in visoke temperature. Šteje se za ognjevzdržno kovino, ker ima tališče višje od platine (1,772 ° C).

Ima tudi vrsto dodatnih lastnosti: vezna energija njegovih atomov je visoka, nizek parni tlak, nizek koeficient toplotne ekspanzije, visoka stopnja toplotne prevodnosti in nizek električni upor.

Vse te lastnosti in značilnosti so molibdanu omogočile številne uporabe in uporabo, med katerimi je najbolj opazna tvorba zlitin z jeklom.

Po drugi strani je bistveni element v sledovih za življenje. V bakterijah in rastlinah je molibden kofaktor, ki je prisoten v številnih encimih, ki sodelujejo pri fiksaciji in uporabi dušika.

Molibden je kofaktor aktivnosti encimov oksotransferaze, ki prenašajo kisikove atome iz vode, medtem ko prenašajo dva elektrona. Ti encimi vključujejo primat ksantin oksidazo, katere funkcija je oksidacija ksantina v sečno kislino.

Dobite ga lahko iz več živil, vključno z naslednjim: cvetača, špinača, česen, polnozrnata žita, ajda, pšenični kalčki, leča, sončnična semena in mleko.

Odkritje

Molibden v naravi ni izoliran, zato so ga v starih kompleksih v starih časih mešali s svincem ali ogljikom.

Leta 1778 je švedskemu kemičaru in farmacevtu Carlu Wilhelmu uspel identificirati molibden kot poseben element. Wilhelm je molibdenit (MoS ₂ ) zdravil z dušikovo kislino, pri čemer je dobil spojino kisle narave, v kateri je identificiral molibden.

Kasneje, leta 1782, je Peter Jacob Hjelm z Wilhelmovo kislino spojino z redukcijo z ogljikom uspel izolirati nečisti molibden.

Struktura

Kakšna je kristalna struktura molibdena? Njeni kovinski atomi prevzamejo telesno usmerjen kubični kristalni sistem (bcc) pri atmosferskem tlaku. Pri močnejših tlakih se molibdenovi atomi kompaktirajo in tvorijo gostejše strukture, kot so kubični (fcc) centrifugirani in šesterokotni (hcp).

Njegova kovinska vez je močna in sovpada z dejstvom, da je ena od trdnih snovi z najvišjim tališčem (2623 ° C). Ta strukturna trdnost je posledica dejstva, da je molibden bogat z elektroni, njegova kristalna struktura je občutno gosta, težja pa je od kroma. Ti trije dejavniki mu omogočajo, da okrepi zlitine, v katerih je del.

Po strukturi kovinskega molibdena je pomembnejša struktura njegovih spojin. Za molibden je značilna njegova sposobnost tvorjenja dinuklearnih (Mo-Mo) ali polinuklearnih (Mo-Mo-Mo-···) spojin.

Prav tako se lahko uskladi z drugimi molekulami, da tvori spojine s formulami MoX ₄ do MoX ₈ . Znotraj teh spojin je prisotnost kisikovih mostov (Mo-O-Mo) ali žvepla (Mo-S-Mo).

Lastnosti

Videz

Trdna srebrno bela.

Tališče

2.623 ° C (2.896 K).

Vrelišče

4.639 ° C (4.912 K).

Entalpija fuzije

32 kJ / mol.

Entalpija izhlapevanja

598 kJ / mol.

Parni tlak

3,47 Pa pri 3000 K.

Trdota po Mohsovi lestvici

5.5

Topnost v vodi

Molibdenove spojine so slabo topne v vodi. Vendar je molibdatni ion MoO ₄ ^-2 topen.

Korozija

Odporen je na korozijo in je ena od kovin, ki se najbolje upira delovanju klorovodikove kisline.

Oksidacija

Pri sobni temperaturi ne rjavi. Za hitro rjavenje potrebuje temperature višje od 600 ºC.

Valencias

Elektronska konfiguracija molibdena je 4d ⁵ 5s ¹ , torej ima šest valenčnih elektronov. Odvisno od tega, na kateri atom se veže, lahko kovina izgubi vse svoje elektrone in ima valenco +6 (VI). Na primer, če tvori vezi z elektronegativnim fluorovim atomom (MoF ₆ ).

Vendar lahko izgubi od 1 do 5 elektronov. Tako se njegove valencije gibljejo v območju od +1 (I) do +5 (V). Ko izgubi samo en elektron, zapusti orbito 5s in njegova konfiguracija postane 4d ⁵ . Pet elektronov 4d orbitale potrebuje močan medij in elektronom podobne vrste, da zapustijo atom Mo.

Od šestih valenc, ki so najpogostejše? +4 (IV) in +6 (VI). Mo (IV) ima konfiguracijo 4d ² , Mo (VI),.

Za Mo ⁴⁺ ni jasno, zakaj je bolj stabilen kot na primer Mo ³⁺ (kot je to primer s Cr ³⁺ ). Toda pri Mo ⁶⁺ je mogoče izgubiti teh šest elektronov, ker žlahtni plin kripton postane izoelektronski.

Molibdenovi kloridi

Spodaj je navedena vrsta molibdenovih kloridov z različnimi valencami ali oksidacijskimi stanji, od (II) do (VI):

-Molibden diklorid (MoCl ₂ ). Rumena trdna.

-Molybdenum triklorid (MoCl ₃ ). Temno rdeča trdna snov.

-Molibdenov tetraklorid (MoCl ₄ ). Trdno črna.

-Molibdenov pentaklorid (MoCl ₅ ). Trdno temno zeleno.

-Molibdenov heksahlorid (MoCl ₆ ). Trdno rjava.

Funkcije v telesu

Molibden je bistveni element v sledovih za življenje, saj je kot kofaktor prisoten v številnih encimih. Oksotransferaze uporabljajo molibden kot kofaktor, da izpolnijo svojo funkcijo prenosa kisika iz vode s parom elektronov.

Med oksotransferaze spadajo:

• Ksantin oksidaza.
• Aldehid oksidaza, ki oksidira aldehide.
• Amini in sulfidi v jetrih.
• Sulfit oksidaza, ki oksidira sulfit v jetrih.
• Nitrat reduktaza.
• Nitrit reduktaza prisotna v rastlinah.

Encim ksantin

Encim ksantin oksidaza katalizira končni korak v katabolizmu purinov pri primatih: pretvorbo ksantina v sečno kislino, spojino, ki se nato izloči.

Ksantin oksidaza ima FAD kot koencim. Poleg tega v katalitično delovanje sodelujeta nehemsko železo in molibden. Delovanje encima lahko opišemo z naslednjo kemijsko enačbo:

Ksantin + H ₂ O + O ₂ => Sečna kislina + H ₂ O ₂

Molibden deluje kot kofaktor molibdopterin (Mo-co). Ksantin oksidaza najdemo predvsem v jetrih in tankem črevesju, vendar je uporaba imunoloških tehnik omogočila njegovo lokacijo v mlečnih žlezah, skeletnih mišicah in ledvicah.

Encim ksantin oksidaza zavira zdravilo Allopurinol, ki se uporablja pri zdravljenju protina. Leta 2008 se je začela komercializacija zdravila Febuxostat z boljšo učinkovitostjo pri zdravljenju bolezni.

Encim aldehid oksidaza

Encim aldehid oksidaza se nahaja v celični citoplazmi, in sicer tako v rastlinskem kraljestvu kot v živalskem kraljestvu. Encim katalizira oksidacijo aldehida v karboksilno kislino.

Citokrom P ₄₅₀ in intermediati encima monoamin oksidaza (MAO) katalizirajo tudi oksidacijo .

Zaradi svoje široke specifičnosti lahko encim aldehid oksidaza oksidira veliko zdravil, ki svojo funkcijo opravljajo predvsem v jetrih. Delovanje encima na aldehid lahko opišemo na naslednji način:

Aldehid + H ₂ O + O ₂ => Karboksilna kislina + H ₂ O ₂

Encim sulfitoksidaza

Encim sulfit oksidaza sodeluje pri pretvorbi sulfita v sulfat. To je končni korak pri razgradnji spojin, ki vsebujejo žveplo. Reakcija, ki jo katalizira encim, poteka po naslednji shemi:

SO ₃ ^-2 + H ₂ O + 2 (citokrom C) oksidira => SO ₄ ^-2 + 2 (citokrom C) zmanjša + 2 H ⁺

Pomanjkanje encima zaradi genske mutacije pri človeku lahko privede do prezgodnje smrti.

Sulfit je nevrotoksična spojina, zato lahko nizka aktivnost encima sulfit oksidaze povzroči duševne bolezni, duševno zaostalost, duševno razkroj in na koncu smrt.

V presnovi železa in kot sestavina zob

Molibden je vključen v presnovo železa, kar olajša njegovo črevesno absorpcijo in tvorbo eritrocitov. Poleg tega je del sklenine zob in skupaj s fluoridom pomaga pri preprečevanju votlin.

Pomanjkanje

Pomanjkanje vnosa molibdena je bilo povezano z višjo incidenco raka na požiralniku v regijah na Kitajskem in Iranu v primerjavi z regijami Združenih držav z visokim nivojem molibdena.

Pomen v rastlinah

Nitrat reduktaza je encim, ki v rastlinah opravlja vitalno funkcijo, saj skupaj z encimom nitrit reduktazo posega v preoblikovanje nitrata v amonij.

Za delovanje obeh encimov je potreben kofaktor (Mo-co). Reakcijo, ki jo katalizira encim nitrat reduktaza, je mogoče opisati na naslednji način:

Nitrat + elektron donor + H ₂ O => nitrit + oksidiran elektron donor

Postopek redukcije oksidacije nitrata se zgodi v citoplazmi rastlinskih celic. Nitrit, produkt prejšnje reakcije, se prenese v plastid. Encim nitrit reduktaza deluje na nitrit, kar povzroča amoniak.

Amonij se uporablja za sintezo aminokislin. Poleg tega rastline uporabljajo molibden pri pretvorbi anorganskega fosforja v organski fosfor.

Organski fosfor obstaja v številnih molekulah bioloških funkcij, kot so: ATP, glukoza-6-fosfat, nukleinske kisline, folipidi itd.

Pomanjkanje molibdena vpliva predvsem na skupino križnikov, stročnic, poinsettij in primroz.

Pri cvetači pomanjkanje molibdena povzroči omejitev širine listnega rezila, zmanjšanje rasti rastlin in nastajanja cvetov.

Uporaba in aplikacije

Katalizator

-To je katalizator za razžveplavanje nafte, petrokemičnih snovi in ​​tekočin, pridobljenih iz premoga. Katalizatorski kompleks obsega MoS _{2, ki je} pritrjen na glinici in aktiviran s kobaltom in nikljem.

-Molibdat tvori kompleks z bizmutom za selektivno oksidacijo propena, amoniaka in zraka. Tako tvorijo akrilonitril, acetonitril in druge kemikalije, ki so surovina za industrijo plastike in vlaken.

Podobno železov molibdat katalizira selektivno oksidacijo metanola v formaldehid.

Pigmenti

-Molibden sodeluje pri tvorbi pigmentov. Na primer, oranžni molibden nastane s sočasnim obarjanjem svinčevega kromata, svinčevega molibdata in svinčevega sulfata.

To je svetel pigment, ki je stabilen pri različnih temperaturah in se pojavlja v svetlo rdeči, oranžni ali rdeče-rumeni barvi. Uporablja se pri pripravi barv in plastike, pa tudi v izdelkih iz gume in keramike.

Molibdat

-Molibdat je zaviralec korozije. Natrijev molibdat se uporablja kot nadomestek za kromat za zaviranje korozije kaljenih jekel pri širokem območju pH.

-Uporablja se v hladilnikih za vodo, klimatskih napravah in ogrevalnih sistemih. Molibdati se uporabljajo tudi za zaviranje korozije v hidravličnih sistemih in avtomobilski tehniki. V barvah se uporabljajo tudi pigmenti, ki zavirajo korozijo.

-Molibdat se zaradi lastnosti visoke tališča, nizkega koeficienta toplotne ekspanzije in visoke toplotne prevodnosti uporablja za proizvodnjo trakov in niti, ki jih uporablja svetlobna industrija.

- Uporablja se v matičnih ploščah za polprevodnike; v električni elektroniki; elektrode za taljenje stekla; komore za visokotemperaturne peči in katode za premazovanje sončnih celic in ravnih zaslonov.

-In tudi molibdat se uporablja pri proizvodnji lončkov za vse običajne postopke na področju predelave safirja.

Zlitine z jeklom

-Molibden se uporablja v zlitinah z jeklom, ki prenesejo visoke temperature in tlake. Te zlitine se uporabljajo v gradbeništvu in pri izdelavi delov za letala in avtomobile.

-Molibdat, tudi pri koncentracijah, ki so nižje od 2%, daje zlitini z jeklom visoko odpornost proti koroziji.

Druge uporabe

-Molibdat se uporablja v vesoljski industriji; pri izdelavi LCD zaslonov; pri obdelavi vode in celo pri nanosu laserskega žarka.

-Molibdatni disulfid je sam po sebi dobro mazivo in zagotavlja ekstremne tlačne lastnosti pri interakciji maziv s kovinami.

Maziva tvorijo kristalno plast na površini kovin. Zahvaljujoč temu se trenje kovine in kovine zmanjša na minimum, tudi pri visokih temperaturah.

Reference

1. Wikipedija. (2018). Molibden Pridobljeno: en.wikipedia.org
2. R. Ladja. (2016). Molibden Pridobljeno: hiperfizika.fi-astr.gsu.edu
3. Mednarodno združenje molibdena (IMOA). (2018). Molibden Izvedeno iz: imoa.info
4. F Jona in premier Marcus. (2005). Kristalna struktura in stabilnost molibdena pri ultralahkih tlakih. J. Phys .: Condens. Zadeva 17 1049.
5. Plansee. (sf). Molibden Pridobljeno: plansee.com
6. Lenntech. (2018). Molibden - Mo. Pridobljeno: lenntech.com
7. Curiosoando.com (18. oktober 2016). Kakšni so simptomi pomanjkanja molibdena? Pridobljeno: curiosoando.com
8. Ed Bloodnick. (21. marec 2018). Vloga molibdena v gojenju rastlin. Pridobljeno: pthorticulture.com