Molibdēna struktūra, īpašības, valences, funkcijas



The molibdēns (Mo) ir pārejas metāls, kas pieder Periodiskās tabulas 5. grupas 5. periodam. Tam ir elektroniska konfigurācija (Kr) 4d55s1; atomu skaits 42 un vidējā atomu masa 95,94 g / mol. Piedāvā 7 stabilus izotopus: 92Mo, 94Mo, 95Mo, 96Mo, 97Mo, 98Mo un 100Mo; ir izotopu 98Mo, kas ir vislielākā daļa.

Tas ir balts metāls ar sudraba izskatu un ķīmiskām īpašībām, kas ir līdzīgas hromam. Faktiski abi ir vienas grupas metāla elementi, un hroms atrodas virs molibdēna; tas ir, molibdēns ir smagāks un tam ir augstāks enerģijas līmenis.

Molibdēns nav brīvs dabā, bet ir daļa no minerālvielām, kas visbiežāk ir molibdēns (SM).2). Turklāt tas ir saistīts ar citiem sēra minerāliem, no kuriem iegūst arī vara. 

Pirmā pasaules kara laikā tās lietošana tika palielināta, jo tā nomainīja volframu, kas bija nepietiekams tās masveida ekspluatācijas dēļ.

Indekss

  • 1 Raksturojums
  • 2 Atklāšana
  • 3 Struktūra
  • 4 Rekvizīti
  • 5 Valencias
    • 5.1. Molibdēna hlorīdi
  • 6 Funkcijas organismā
    • 6.1. Ksantīna enzīms
    • 6.2. Enzīmu aldehīda oksidāze
    • 6.3 Sulfīta oksidāzes enzīms
    • 6.4 Dzelzs un kā zobu sastāvdaļas metabolisms
    • 6.5. Trūkums
  • 7 Nozīme augos
  • 8 Lietojumi un lietojumi
    • 8.1 Katalizators
    • 8.2 Pigmenti
    • 8.3. Molibdāts
    • 8.4 Sakausējumi ar tēraudu
    • 8.5 Citi izmantošanas veidi
  • 9 Atsauces

Funkcijas

Molibdēnu raksturo augsta izturība, izturība pret koroziju, augsts kušanas punkts, kaļams un izturīgs pret augstu temperatūru. To uzskata par ugunsizturīgu metālu, jo tā kušanas temperatūra ir augstāka par platīnu (1772ºC)..

Tam ir arī vairākas papildu īpašības: tās atomu piesaistes enerģija ir augsta, zems tvaika spiediens, zems siltuma izplešanās koeficients, augsts siltuma vadītspējas līmenis un zema elektriskā pretestība.

Visas šīs īpašības un īpašības ir ļāvušas molibdēna lietojumam un pielietojumam būt daudziem, kas ir visvairāk pazīstams sakausējumu veidojums ar tērauda.

No otras puses, tas ir būtisks mikroelements dzīvē. Baktērijās un augos molibdēns ir kofaktors, kas atrodas daudzos fermentos, kas iesaistīti slāpekļa fiksācijā un lietošanā..

Molibdēns ir kofaktors oksotransferāzes fermentu darbībai, kas pārvieto skābekļa atomus no ūdens, vienlaikus pārnesot divus elektronus. Šo fermentu vidū ir primātu ksantīna oksidāze, kuras funkcija ir oksantēt ksantīnu ar urīnskābi..

To var iegūt no dažādiem pārtikas produktiem, tai skaitā: ziedkāposti, spināti, ķiploki, veseli graudi, griķi, kviešu dīgļi, lēcas, saulespuķu sēklas un piens.

Atklāšana

Molibdēns dabā nav izolēts, tāpēc daudzos tās kompleksos senos laikos sajaukt ar svinu vai oglekli.

1778. gadā Zviedrijas ķīmiķis un farmaceits Carl Wilhelm spēja identificēt molibdēnu kā atsevišķu elementu. Wilhelm apstrādātais molibdēns (MoS)2) ar slāpekļskābi, iegūstot skābes savienojumu, kurā tas identificē molibdēnu.

Vēlāk, 1782. gadā, Peter Jacob Hjelm, izmantojot Wilhelm skābu savienojumu, oglekļa emisijas samazināšanas rezultātā spēja izolēt netīru molibdēnu.

Struktūra

Kāda ir molibdēna kristāliskā struktūra? Tās metāla atomi pieņem kubiskā kristālisko sistēmu, kas centrēta ķermenī (bcc, tā akronīms angļu valodā) atmosfēras spiedienā. Augstākos spiedienos molibdēna atomi ir saspiesti, lai iegūtu biezākas struktūras, piemēram, kubikmetru uz sejas (fcc) un sešstūra (hcp).

Tās metāla savienojums ir spēcīgs un sakrīt ar to, ka tā ir viena no cietajām vielām ar augstāko kušanas temperatūru (2623 ° C). Šis strukturālais stiprums ir saistīts ar to, ka molibdēns ir bagāts ar elektroniem, tā kristāliskā struktūra ir ievērojami blīva, un tā ir smagāka par hroma. Šie trīs faktori ļauj stiprināt sakausējumus, kuros jūs esat.

No otras puses, svarīgāks par metāliskā molibdēna struktūru ir tā savienojumu struktūra. Molibdēnu raksturo tā spēja veidot dinukleārus (Mo-Mo) vai polinukleārus (Mo-Mo-M -··) savienojumus.

Tāpat tā var saskaņoties ar citām molekulām, lai veidotu savienojumus ar MoX formulām4 līdz MoX8. Šajos savienojumos ir kopīgs skābekļa tiltu (Mo-O-Mo) vai sēra (Mo-S-Mo) klātbūtne..

Rekvizīti

Izskats

Ciets balts sudrabs.

Kušanas punkts

2,623 ° C (2,896 K).

Viršanas punkts

4,639 ° C (4,912 K).

Kodolsintēzes entalpija

32 kJ / mol.

Iztvaikošanas entalpija

598 kJ / mol.

Tvaika spiediens

3,47 Pa līdz 3 000 K.

Cietība Mohas mērogā

5.5

Šķīdība ūdenī

Molibdēna savienojumi nedaudz šķīst ūdenī. Tomēr MoO molibdāta jonu4-2 Tas ir šķīstošs.

Korozija

Tas ir izturīgs pret koroziju un ir metāli, kas vislabāk iztur pret sālsskābes iedarbību.

Oksidēšana

Tas ne oksidējas istabas temperatūrā. Lai ātri oksidētu, nepieciešama temperatūra ir augstāka par 600ºC.

Valensija

Molibdēna elektroniskā konfigurācija ir [Kr] 4d55s1, tāpēc tai ir seši valences elektroni. Atkarībā no tā, kurš atoms ir saistīts, metāls var zaudēt visus savus elektronus un ir valents +6 (VI). Piemēram, ja veidojat saites ar elektronegatīvo fluora atomu (FM)6).

Tomēr tas var zaudēt 1 līdz 5 elektronus. Tādējādi tās valences diapazons ir no +1 (I) līdz +5 (V). Kad tas zaudē tikai vienu elektronu, tas atstāj 5s orbitālu, un tā konfigurācija paliek kā [Kr] 4d5. Pieciem 4d orbitāla elektroniem nepieciešama ļoti skāba vide un ļoti elektronu sugas, lai atstātu Mo atomu..

No sešām valencēm, kas ir visizplatītākās? +4 (IV) un +6 (VI). Mo (IV) ir konfigurācija [Kr] 4d2, kamēr Mo (VI), [Kr].

Par Mo4+ nav skaidrs, kāpēc tas ir stabilāks nekā, piemēram, Mo3+ (tāpat kā Kr3+). Bet Mo6+ ir iespējams pazaudēt šos sešus elektronus, jo tā kļūst par izoelektronisko ar cēlgāzes kriptonu.

Molibdēna hlorīdi

Zemāk ir virkne molibdēna hlorīdu ar dažādām valencēm vai oksidācijas stāvokļiem no (II) līdz (VI):

-Molibdēna dihlorīds (MoCl2). Cieta dzeltena.

-Molibdēna trihlorīds (MoCl3). Ciets tumši sarkans.

-Molibdēna tetraklorīds (MoCl4). Melns melns.

-Molibdēna pentahlorīds (MoCl5). Ciets tumši zaļš.

-Molibdēna heksahlorīds (MoCl6). Cieta brūna.

Funkcijas organismā

Molibdēns ir dzīvībai būtisks mikroelements, jo tas ir kofaktors daudzos fermentos. Oksotransferāzes izmanto molibdēnu kā kofaktoru, lai izpildītu savas funkcijas, lai pārnestu skābekli no ūdens ar elektronu pāri..

Oksotransferāzes ir:

  • Ksantīna oksidāze.
  • Aldehīda oksidāze, kas oksidē aldehīdus.
  • Amīni un sulfīdi aknās.
  • Sulfīta oksidāze, kas oksidē sulfītu aknās.
  • Nitrāta reduktāze.
  • Nitritu reduktāze, kas atrodas augos.

Ksantīna enzīms

Enzīmu ksantīna oksidāze katalizē terminālo soli purīnu katabolismā primātos: ksantīna pārveidošanu par urīnskābi, savienojumu, kas pēc tam izdalās.

Ksantīna oksidāzei ir koenzīms uz FAD. Turklāt ne-hēma dzelzs un molibdēns iejaucas katalītiskajā darbībā. Fermenta darbību var aprakstīt ar šādu ķīmisko vienādojumu:

Ksantīns + H2O + O2  => Urīnskābe + H2O2

Molibdēns iejaucas kā kofaktora molibdopterīns (Mo-co). Ksantīna oksidāzi galvenokārt konstatē aknās un tievajās zarnās, bet imunoloģisko metožu izmantošana ir ļāvusi tās izvietot piena dziedzeros, skeleta muskuļos un nierēs..

Enzīmu ksantīna oksidāzi inhibē medikaments Alopurinols, ko izmanto podagras ārstēšanā. 2008. gadā Febuxostat narkotiku komercializācija sākās ar labāku slimības ārstēšanu.

Enzīmu aldehīda oksidāze

Aldehīda oksidāzes enzīms atrodas šūnu citoplazmā, kas atrodama gan augu valstībā, gan dzīvnieku valstībā. Enzīms katalizē aldehīda oksidēšanos karboksilskābē.

Tas arī katalizē citohroma P oksidēšanos450 un monoamīnoksidāzes (MAO) enzīmu starpprodukti..

Pateicoties tās plašajai specifikai, aldehīda oksidāzes enzīms var oksidēt daudzas zāles, veicot funkcijas galvenokārt aknās. Enzīmu iedarbību uz aldehīdu var shematizēt šādi:

Aldehīds + H2O + O2 => Karbonskābe + H2O2

Sulfīta oksidāzes enzīms

Sulfīta oksidāzes enzīms ir iesaistīts sulfīta pārveidošanā par sulfātu. Tas ir sēra saturošu savienojumu noārdīšanās terminālais solis. Reakcija, ko katalizē enzīms, notiek saskaņā ar šādu shēmu:

SO3-2 + H2O + 2 (citohroma C) oksidēts => SO4-2 + 2 (citohroma C) samazināts + 2 H+

Fermenta deficīts, ko izraisa cilvēka ģenētiskā mutācija, var izraisīt priekšlaicīgu nāvi.

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

Dzelzs un kā zobu sastāvdaļa

Molibdēns iejaucas dzelzs metabolismā, veicinot tā zarnu uzsūkšanos un eritrocītu veidošanos. Turklāt tas ir daļa no zobu emaljas, un kopā ar fluorīdu palīdz novērst kariesu.

Trūkums

Molibdēna patēriņa trūkums ir saistīts ar barības vada vēža biežuma palielināšanos Ķīnas un Irānas reģionos, salīdzinot ar Amerikas Savienoto Valstu reģioniem ar augstu molibdēna līmeni..

Nozīme augos

Nitrāta reduktāze ir enzīms, kam ir būtiska loma augos, jo kopā ar fermentu nitritu reduktāzi tā iejaucas nitrāta pārveidošanā par amonija \ t.

Abiem fermentiem ir nepieciešama kofaktora (Mo-co) darbība. Reakciju, ko katalizē nitrāta reduktāzes enzīms, var shematizēt šādi:

Nitrāts + elektronu devējs + H2O => Nitrits + oksidēts elektronu donors

Nitrātu oksidācijas-reducēšanas process notiek augu šūnu citoplazmā. Nitrits, kas ir iepriekšējā reakcijas produkts, tiek pārnests uz plastīdu. Nitritu reduktāzes enzīms iedarbojas uz nitrītu, kura izcelsme ir amonija.

Amoniju izmanto aminoskābju sintezēšanai. Turklāt augi izmanto molibdēnu neorganiskā fosfora pārveidošanā par organisko fosforu.

Organiskais fosfors ir daudzās bioloģiskās funkcijas molekulās, piemēram: ATP, glikozes-6-fosfāts, nukleīnskābes, forfolipīdi utt..

Molibdēna trūkums skar galvenokārt krustziedu grupu, dārzeņus, poinsettias un primroses.

Ziedkāpostiem molibdēna trūkums rada ierobežojumu lapu ekstremitāšu platumam, augu augšanas samazināšanos un ziedu veidošanos..

Lietojumi un lietojumprogrammas

Katalizators

-Tas ir katalizators naftas, naftas ķīmijas un ogļu iegūto šķidrumu desulfurizācijai. Katalizatora komplekss sastāv no MoS2 piestiprināts pie alumīnija oksīda un aktivēts ar kobaltu un niķeli.

-Molibdāts veido kompleksu ar bismutu, lai selektīvi oksidētu propēnu, amonija un gaisu. Tādējādi tās veido akrilnitrilu, acetonitrilu un citas ķīmiskas vielas, kas ir izejvielas plastmasas un šķiedru rūpniecībai..

Līdzīgi, molibdāta dzelzs katalizē metanola selektīvu oksidēšanos uz formaldehīdu.

Pigmenti

-Molibdēns iejaucas pigmentu veidošanā. Piemēram, molibdēna oranžs ir veidots, ko izraisa svina hroma, svina molibdāta un svina sulfāta nogulsnēšana..

Tas ir viegls un stabils pigments dažādās temperatūrās, kas parādās spilgti sarkanā, oranžā vai sarkanā dzeltenā krāsā. To izmanto krāsu un plastmasu, kā arī gumijas un keramikas izstrādājumu ražošanā.

Molibdāts

-Molibdāts ir korozijas inhibitors. Nātrija molibdāts tika izmantots hromāta aizvietošanai, lai kavētu rūdītā tērauda koroziju plašā pH diapazonā..

-To izmanto ūdens dzesētājiem, gaisa kondicionieriem un apkures sistēmām. Molibdātus izmanto arī, lai kavētu koroziju hidrauliskajās sistēmās un automobiļu inženierijā. Krāsās tiek izmantoti arī pigmenti, kas kavē koroziju.

-Molibdāts, pateicoties augstas kušanas temperatūras īpašībām, zemam termiskās izplešanās koeficientam un augstai siltumvadītspējai, ir paredzēts, lai ražotu lentes un diegus, ko izmanto apgaismojuma industrija..

-To izmanto pusvadītāju mātesplatēs; jaudas elektronikā; Elektrodi stikla saplūšanai; kameras augstas temperatūras krāsnīm un katodiem saules bateriju un plakano ekrānu pārklāšanai.

-Turklāt molibdāts tiek izmantots tīģeļu ražošanā visos parastajos procesos safīru apstrādes jomā..

Sakausējumi ar tēraudu

-Molibdēnu izmanto tērauda sakausējumos, kas iztur augstu temperatūru un spiedienu. Šie sakausējumi tiek izmantoti celtniecības nozarē un lidaparātu un automašīnu detaļu ražošanā.

-Molibdāts, pat pie 2% koncentrācijas, nodrošina tā sakausējumu ar augstu korozijas izturību.

Citi izmantošanas veidi

-Molibdātu izmanto kosmosa rūpniecībā; LCD ekrānu ražošanā; ūdens apstrādē un pat lāzera staru pielietošanā.

-Molibdāta disulfīds pats par sevi ir labs smērviela un nodrošina pielaides īpašības, lai smērvielas un metāli mijiedarbotos ar ekstrēmiem spiedieniem..

Smērvielas veido metālu virsmu kristālisku slāni. Pateicoties tam, metāla un metāla berze tiek samazināta līdz minimumam pat augstās temperatūrās.

Atsauces

  1. Vikipēdija. (2018). Molibdēns. Saturs iegūts no: en.wikipedia.org
  2. R. Kuģis. (2016). Molibdēns. Saturs iegūts no: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
  3. Starptautiskā molibdēna asociācija (IMOA). (2018). Molibdēns. No: imoa.info
  4. F Jona un P M Marcus. (2005). Kristāla struktūra un molibdēna stabilitāte pie augstiem spiedieniem. J. Phys.: Condens. Matter 17 1049.
  5. Plansee. (s.f.). Molibdēns. Saturs iegūts no: plansee.com
  6. Lenntech (2018). Molibdēns - Mo. Izgūta no: lenntech.com
  7. Curiosoando.com (2016. gada 18. oktobris). Kādi ir molibdēna deficīta simptomi? Atgūts no: curiosoando.com
  8. Ed Bloodnick. (2018. gada 21. marts). Molibdēna loma augu audzēšanā. Saturs iegūts no: pthorticulture.com