Molybdænstruktur, egenskaber, valenser, funktioner



den molybdæn (Mo) er et overgangsmetal, der tilhører gruppe 6, periode 5 i det periodiske system. Den har elektronisk konfiguration (Kr) 4d55S1; atomnummer 42 og gennemsnitlig atommasse på 95,94 g / mol. Præsenterer 7 stabile isotoper: 92Mo, 94Mo, 95Mo, 96Mo, 97Mo, 98Mo og 100Mo; at være isotopen 98Mo, som er i størst grad.

Det er et hvidt metal med et sølvudseende og har kemiske egenskaber svarende til krom. Faktisk er begge metalliske elementer af samme gruppe, hvor kromet ligger over molybden; det vil sige, molybdæn er tungere og har et højere energiniveau.

Molybdæn er ikke frit i naturen, men er en del af mineraler, den mest almindelige er molybdenit (MoS)2). Derudover er det forbundet med andre svovlmineraler, hvorfra der også opnås kobber. 

Dens brug blev øget under Første Verdenskrig, da den erstattede wolframen, som var knappe på grund af dens massive udnyttelse.

indeks

  • 1 kendetegn
  • 2 Discovery
  • 3 struktur
  • 4 Egenskaber
  • 5 Valencias
    • 5.1 Molybdænchlorider
  • 6 funktioner i kroppen
    • 6,1 xanthin enzym
    • 6.2 Enzymetaldehydoxidase
    • 6.3 Sulfitoxidaseenzym
    • 6.4 I metabolismen af ​​jern og som en bestanddel af tænderne
    • 6.5 Mangel
  • 7 Betydning i planter
  • 8 Anvendelser og applikationer
    • 8.1 katalysator
    • 8.2 pigmenter
    • 8.3 Molybdat
    • 8.4 Legeringer med stål
    • 8.5 Andre anvendelser
  • 9 Referencer

funktioner

Molybdæn er kendetegnet ved dets høje holdbarhed, korrosionsbestandighed, højtsmeltningspunkt, er formbar og modstår høje temperaturer. Det betragtes som et ildfast metal, fordi det har et smeltepunkt, der er bedre end platin (1.772 ºC).

Det har også et sæt yderligere egenskaber: dens atomer er bindende, lavt damptryk, lav varmeudvidelseskoefficient, højt termisk ledningsevne og lav elektrisk modstand.

Alle disse egenskaber og egenskaber har gjort det muligt for molybdæn at have mange anvendelser og anvendelser, der er den mest berygtede dannelse af legeringer med stål.

På den anden side er det et vigtigt spor for livet. I bakterier og planter er molybdæn en cofactor til stede i adskillige enzymer involveret i fiksering og anvendelse af nitrogen.

Molybdæn er en cofaktor for aktiviteten af ​​oxotransferase enzymer, som overfører oxygenatomer fra vand, mens overførsel af to elektroner. Blandt disse enzymer er xantinoxidasen af ​​primater, hvis funktion er at oxidere xanthin til urinsyre.

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

opdagelse

Molybdæn er ikke isoleret i naturen, så i mange af dens komplekser blev forvirret i oldtiden med bly eller kulstof.

I 1778 formåede Carl Wilhelm, svensk kemiker og farmaceut, at identificere molybdæn som et særskilt element. Wilhelm-behandlet molybdenit (MoS)2) med salpetersyre, opnåelse af en forbindelse af en sur natur, hvori den identificerede molybdæn.

Senere i 1782 formåede Peter Jacob Hjelm, ved hjælp af Wilhelms sure forbindelse, ved kulstofreduktion at isolere et uren molybdæn.

struktur

Hvad er den krystallinske struktur af molybdæn? Dets metalliske atomer adopterer det kubiske krystallinske system centreret i kroppen (bcc, for dets akronym på engelsk) ved atmosfærisk tryk. Ved højere tryk komprimeres molybdænatomerne for at stamme mere tætte strukturer, såsom den kubiske centreret på ansigterne (fcc) og den hexagonale (hcp).

Dets metalliske binding er stærk og falder sammen med, 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, dets krystalstruktur er betydeligt tæt, og den er tungere end krom. Disse tre faktorer giver dig mulighed for at styrke de legeringer, som du er en del af.

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

Ligeledes kan den koordinere med andre molekyler for at danne forbindelser med MoX formler4 op MoX8. Inden for disse forbindelser er almindelig forekomsten af ​​oxygenbroer (Mo-O-Mo) eller svovl (Mo-S-Mo).

egenskaber

udseende

Solid hvid sølv.

Smeltepunkt

2.623 ºC (2.896 K).

Kogepunkt

4.639 ºC (4.912 K).

Entalm af fusion

32 kJ / mol.

Enthalpy af fordampning

598 kJ / mol.

Damptryk

3,47 Pa til 3.000 K.

Hårdhed på Mohs skalaen

5.5

Opløselighed i vand

Molybdænforbindelser er få opløselige i vand. Imidlertid MoO molybdat ion4-2 Det er opløseligt.

korrosion

Det er korrosionsbestandigt og er de metaller der bedst modvirker virkningen af ​​saltsyre.

oxidation

Det oxiderer ikke ved stuetemperatur. For at oxidere hurtigt kræver temperaturer højere end 600ºC.

valenserne

Den elektroniske konfiguration af molybdæn er [Kr] 4d55S1, så det har seks valenselektroner. Afhængigt af hvilket atom der er forbundet, kan metallen miste alle sine elektroner og have en valens på +6 (VI). For eksempel, hvis du danner bindinger med det elektronegative fluoratom (MoF)6).

Det kan dog tabe 1 til 5 elektroner. Således spænder dets valenser intervallet fra +1 (I) til +5 (V). Når det kun taber en elektron, forlader den 5s-kredsløbet, og dets konfiguration forbliver som [Kr] 4d5. De fem elektroner i 4d-kredsløbet kræver meget sure medier og meget elektronlignende arter for at forlade Mo-atomet..

Af sine seks valenser, som er de mest almindelige? De +4 (IV) og +6 (VI). Mo (IV) har konfiguration [Kr] 4d2, mens Mo (VI), [Kr].

For Mo4+ Det er ikke klart, hvorfor det er mere stabilt end for eksempel Mo3+ (som med Cr3+). Men for Mo6+ det er muligt at miste disse seks elektroner, fordi det bliver isoelektronisk til krydderieret med edelgas.

Molybdænchlorider

Nedenfor er en række molybdænchlorider med forskellige valenser eller oxidationstilstande, fra (II) til (VI):

-Molybdendichlorid (MoCl2). Fast gul.

-Molybdentrichlorid (MoCl3). Solid mørk rød.

-Molybdentetrachlorid (MoCl4). Solid sort.

-Molybdænpentachlorid (MoCl5). Solid mørkegrøn.

-Molybdænhexachlorid (MoCl6). Solid brun.

Funktioner i kroppen

Molybdæn er et væsentligt sporelement for livet, da det er til stede som en cofactor i mange enzymer. Oxotransferaser bruger molybdæn som en cofaktor for at opfylde sin funktion af at overføre ilt fra vand med et par elektroner.

Blandt oxotransferaser er:

  • Xanthinoxidase.
  • Aldehydoxidasen, som oxiderer aldehyderne.
  • Aminer og sulfider i leveren.
  • Sulfitoxidase, som oxiderer sulfit i leveren.
  • Nitratreduktase.
  • Nitritreduktasen er til stede i planter.

Xanthine-enzym

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

Xanthineoxidase har et coenzym til FAD. Derudover interfererer ikke-hæmjern og molybdæn i den katalytiske virkning. Virkningen af ​​enzymet kan beskrives med den følgende kemiske ligning:

Xanthin + H2O + O2  => Urinsyre + H2O2

Molybdæn intervenerer som cofactor-molibdopterin (Mo-co). Xanthineoxidase findes hovedsageligt i leveren og tyndtarmen, men brugen af ​​immunologiske teknikker har muliggjort dets placering i brystkirtlerne, skeletmuskel og nyre.

Enzymetxanthinoxidasen hæmmes af lægemidlet Alopurinol, der anvendes til behandling af gigt. I 2008 begyndte kommercialiseringen af ​​lægemidlet Febuxostat med bedre præstation i behandlingen af ​​sygdommen.

Enzymetaldehydoxidase

Enzymetaldehydoxidasen er lokaliseret i den cellulære cytoplasma, der findes både i plantedyret og i dyreriget. Enzymet katalyserer oxidationen af ​​aldehydet i carboxylsyre.

Det katalyserer også oxidationen af ​​cytokrom P450 og mellemprodukterne fra enzymet monoaminoxidase (MAO).

På grund af dets brede specificitet kan enzymet aldehydoxidasen oxidere mange lægemidler, der udfører sin funktion hovedsageligt i leveren. Virkningen af ​​enzymet på aldehydet kan skematiseres på følgende måde:

Aldehyd + H2O + O2 => Carboxylsyre + H2O2

Sulfitoxidaseenzym

Sulfitoxidaseenzymet er involveret i omdannelsen af ​​sulfit til sulfat. Dette er det afsluttende trin for nedbrydning af svovlholdige forbindelser. Reaktionen katalyseret af enzymet forekommer ifølge den følgende skema:

SW3-2 + H2O + 2 (cytochrom C) oxideret => SO4-2 + 2 (Cytochrome C) reduceret + 2 H+

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

Sulfit er en neurotoksisk forbindelse, så en lav aktivitet af sulfitoxidasenzymet kan forårsage psykisk sygdom, mental retardation, mental forringelse og i sidste ende døden.

I metabolismen af ​​jern og som en bestanddel af tænder

Molybdæn intervenerer i metabolismen af ​​jern, lette dets intestinale absorption og dannelsen af ​​erythrocytter. Derudover er det en del af tænderne emalje, og sammen med fluor hjælper det med at forebygge karies.

mangel

En mangel på molybdænindtagelse har været forbundet med en øget forekomst af esophageal cancer i regioner i Kina og Iran sammenlignet med regioner i USA med høje niveauer af molybdæn.

Betydningen i planter

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

De to enzymer kræver for dens funktion af cofaktoren (Mo-co). Reaktionen katalyseret af enzymetitratreduktasen kan skematiseres som følger:

Nitrat + Electron Giver + H2O => Nitrit + Oxideret elektrondonor

Oxideringsreduktionsprocessen af ​​nitrat forekommer i cytoplasmaet af planteceller. Nitritproduktet fra den foregående reaktion overføres til plastidet. Enzymetitritreduktasen virker på nitrit, oprindelsesammonium.

Ammonium bruges til at syntetisere aminosyrer. Desuden anvender planter molybdæn ved omdannelsen af ​​uorganisk fosfor til organisk fosfor.

Organisk fosfor findes i talrige molekyler med biologisk funktion, såsom: ATP, glucose-6-phosphat, nukleinsyrer, forfolipider osv..

En mangel på molybdæn påvirker hovedsagelig den cruciferous gruppe, grøntsagerne, juletræerne og primroserne.

I blomkål producerer en mangel på molybdæn en begrænsning af bredden af ​​bladlegemet, en reduktion i plantens vækst og dannelsen af ​​blomster.

Anvendelser og applikationer

katalysator

-Det er en katalysator for afsvovling af petroleum, petrokemikalier og kulafledte væsker. Katalysator-komplekset omfatter MoS2 fastgjort på aluminiumoxid og aktiveret af kobolt og nikkel.

-Molybdat danner et kompleks med vismut til selektiv oxidation af propen, ammonium og luft. Således udgør de acrylonitril, acetonitril og andre kemikalier, som er råmaterialer til plast- og fiberindustrien.

Tilsvarende katalyserer molybdatjern den selektive oxidering af methanol til formaldehyd.

pigmenter

-Molybdæn intervenerer i dannelsen af ​​pigmenter. For eksempel dannes molybdænorange ved co-udfældning af blykromat, blymolybdat og blysulfat.

Dette er et let og stabilt pigment ved forskellige temperaturer, der vises lyse rødt, orange eller rødgult. Det bruges til fremstilling af maling og plast samt i gummi og keramiske produkter.

molybdat

-Molybdat er en korrosionsinhibitor. Natriummolybdat er blevet anvendt til substitution af chromat for at hæmme korrosionen af ​​hærdet stål ved en bred vifte af pH.

-Den bruges i vandkøler, klimaanlæg og varmesystemer. Molybdater bruges også til at hæmme korrosion i hydrauliske systemer og bilindustri. Også pigmenter, der hæmmer korrosion, anvendes i maling.

-Molybdat er på grund af dets egenskaber med høj smeltepunkt, lav varmeudvidelseskoefficient og høj termisk ledningsevne, beregnet til at producere bånd og tråde anvendt af belysningsindustrien.

-Den bruges i halvleder bundkort; i strømelektronik; elektroder til sammensmeltning af briller; kameraer til høj temperaturovne og katoder til belægning af solceller og flade skærme.

-Og derudover anvendes molybdat til fremstilling af krydderier til alle de sædvanlige processer inden for behandling af safirer.

Legeringer med stål

-Molybdæn anvendes i legeringer med stål, der modstår høje temperaturer og tryk. Disse legeringer anvendes i byggeindustrien og i fremstillingen af ​​dele til fly og biler.

-Molybdat, selv i koncentrationer så lave som 2%, giver sin legering med stål en høj korrosionsbestandighed.

Andre anvendelser

-Molybdat anvendes i luftfartsindustrien; i fremstillingen af ​​LCD-skærme; i behandling af vand og selv i laserbjælkens anvendelse.

-Molybdat disulfid er i sig selv et godt smøremiddel og giver toleranceegenskaber til ekstreme tryk i samspillet mellem smøremidler med 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. Hentet fra: en.wikipedia.org
  2. R. Ship. (2016). Molybdæn. Hentet fra: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
  3. International Molybden Association (IMOA). (2018). Molybdæn. Modtaget fra: imoa.info
  4. F Jona og P Marcus. (2005). Kristallstrukturen og stabiliteten af ​​molybdæn ved ultrahøjtryk. J. Phys.: Condens. Sagen 17 1049.
  5. Plansee. (N.D.). Molybdæn. Hentet fra: plansee.com
  6. Lenntech. (2018). Molybdæn - Mo. Hentet fra: lenntech.com
  7. Curiosoando.com (18. oktober 2016). Hvad er symptomerne på molybdænmangel? Gendannet fra: curiosoando.com
  8. Ed Bloodnick. (21. marts 2018). Molybdens rolle i dyrkning af planter. Hentet fra: pthorticulture.com