Структура молибдена, свойства, валентности, функции

молибден (Мо) представляет собой переходный металл, принадлежащий к группе 6, период 5 Периодической таблицы. Имеет электронную конфигурацию (Kr) 4d⁵5S¹; атомный номер 42 и средняя атомная масса 95,94 г / моль. Представлены 7 стабильных изотопов: ⁹²Mo, ⁹⁴Mo, ⁹⁵Mo, ⁹⁶Mo, ⁹⁷Mo, ⁹⁸Мо и ¹⁰⁰Мо; быть изотопом ⁹⁸Мо, который в наибольшей пропорции.

Это белый металл с серебристым внешним видом, химические свойства которого аналогичны хрому. Фактически, оба являются металлическими элементами одной и той же группы, причем хром находится над молибденом; то есть молибден тяжелее и имеет более высокий уровень энергии.

Молибден не свободен в природе, но является частью минералов, наиболее распространенным из которых является молибденит (MoS)₂). Кроме того, он связан с другими серными минералами, из которых также получается медь. 

Его использование было увеличено во время Первой мировой войны, так как он заменил вольфрам, который был недостаточен из-за его массовой эксплуатации.

индекс

• 1 Характеристики
• 2 Discovery
• 3 Структура
• 4 свойства
• 5 Валенсий
  • 5.1 Хлориды молибдена
• 6 функций в организме
  • 6.1 ксантиновый фермент
  • 6.2 Фермент альдегид оксидаза
  • 6.3 Сульфитоксидазный фермент
  • 6.4 В обмене железа и в качестве компонента зубов
  • 6.5 Недостаток
• 7 Важность в растениях
• 8 Использование и применение
  • 8.1 Катализатор
  • 8.2 Пигменты
  • 8.3 Молибдат
  • 8.4 Сплавы со сталью
  • 8.5 Другое использование
• 9 Ссылки

черты

Молибден характеризуется высокой прочностью, устойчивостью к коррозии, высокой температурой плавления, податлив и выдерживает высокие температуры. Он считается тугоплавким металлом, поскольку имеет температуру плавления выше, чем у платины (1772ºС).

Он также обладает набором дополнительных свойств: энергия связи его атомов высокая, низкое давление пара, низкий коэффициент теплового расширения, высокий уровень теплопроводности и низкое электрическое сопротивление.

Все эти свойства и характеристики позволили молибдену иметь множество применений и применений, являясь самым печально известным образованием сплавов со сталью..

С другой стороны, это важный микроэлемент для жизни. У бактерий и растений молибден является кофактором, присутствующим в многочисленных ферментах, участвующих в фиксации и использовании азота..

Молибден является кофактором активности оксотрансферазных ферментов, которые переносят атомы кислорода из воды, а также переносят два электрона. Среди этих ферментов ксантиноксидаза приматов, функция которых состоит в окислении ксантина в мочевую кислоту..

Его можно получить из различных продуктов, включая следующие: цветная капуста, шпинат, чеснок, цельные зерна, гречка, зародыши пшеницы, чечевица, семена подсолнечника и молоко.

открытие

Молибден в природе не изолирован, поэтому во многих его комплексах в древности путали со свинцом или углеродом.

В 1778 году Карлу Вильгельму, шведскому химику и фармацевту, удалось идентифицировать молибден как отдельный элемент. Вильгельм обработал молибденит (MoS)₂с азотной кислотой, получая соединение кислотной природы, в котором она идентифицирована молибденом.

Позже, в 1782 году, Питер Джейкоб Хьельм, используя кислое соединение Вильгельма, путем восстановления углерода, смог выделить нечистый молибден.

структура

Какова кристаллическая структура молибдена? Его металлические атомы принимают кубическую кристаллическую систему с центром в теле (bcc, для его сокращения на английском языке) при атмосферном давлении. При более высоких давлениях атомы молибдена уплотняются, образуя более плотные структуры, такие как кубические с центрами на гранях (ГЦК) и гексагональные (ГПУ).

Его металлическая связь прочна и совпадает с тем, что это одно из твердых веществ с самой высокой температурой плавления (2623ºC). Эта структурная прочность обусловлена ​​тем, что молибден богат электронами, его кристаллическая структура значительно плотнее, и он тяжелее хрома. Эти три фактора позволяют вам укрепить сплавы, в которых вы участвуете.

С другой стороны, более важной, чем структура металлического молибдена, является структура его соединений. Молибден характеризуется способностью образовывать двухъядерные (Mo-Mo) или многоядерные (Mo-Mo-Mo- ···) соединения..

Кроме того, он может координировать свои действия с другими молекулами, образуя соединения с формулами MoX₄ до MoX₈. Внутри этих соединений обычным является наличие кислородных мостиков (Mo-O-Mo) или серы (Mo-S-Mo).

свойства

внешний вид

Сплошное белое серебро.

Точка плавления

2623 ºC (2896 К).

Точка кипения

4,639 ºC (4,912 К).

Энтальпия слияния

32 кДж / моль.

Энтальпия испарения

598 кДж / моль.

Давление пара

3,47 Па до 3 000 К.

Твердость по шкале Мооса

5,5

Растворимость в воде

Соединения молибдена мало растворимы в воде. Тем не менее, молибдат-ион МоО₄^-2 Это растворимый.

коррозия

Он устойчив к коррозии и является металлами, которые лучше всего противостоят действию соляной кислоты.

окисление

Не окисляется при комнатной температуре. Для быстрого окисления требуется температура выше 600ºC.

валентности

Электронная конфигурация молибдена [Kr] 4d⁵5S¹, так что у него шесть валентных электронов. В зависимости от того, какой атом связан, металл может потерять все свои электроны и иметь валентность +6 (VI). Например, если образуются связи с электроотрицательным атомом фтора (MoF)₆).

Тем не менее, он может потерять от 1 до 5 электронов. Таким образом, его валентности охватывают интервал от +1 (I) до +5 (V). Когда он теряет только один электрон, он покидает 5s-орбиту, и его конфигурация остается как [Kr] 4d⁵. Пять электронов 4-й орбитали требуют очень кислых сред и очень похожих на электроны частиц, чтобы покинуть атом Мо..

Какие из его шести валентностей являются наиболее распространенными? +4 (IV) и +6 (VI). Мо (IV) имеет конфигурацию [Kr] 4d², в то время как Мо (VI), [Кр].

Для Мо⁴⁺ не ясно, почему он более стабилен, чем, например, Мо³⁺ (как с Cr³⁺). Но для Мо⁶⁺ эти шесть электронов можно потерять, потому что они превращаются в изоэлектроны для криптона благородного газа.

Хлориды молибдена

Ниже приведен ряд хлоридов молибдена с различной валентностью или степенью окисления от (II) до (VI):

-Дихлорид молибдена (MoCl₂). Сплошной желтый.

-Трихлорид молибдена (MoCl₃). Сплошной темно-красный.

-Тетрахлорид молибдена (MoCl₄). Сплошной черный.

-Пентахлорид молибдена (MoCl₅). Сплошной темно-зеленый.

-Гексахлорид молибдена (MoCl₆). Сплошной коричневый.

Функции в теле

Молибден является важным микроэлементом для жизни, поскольку он присутствует в качестве кофактора в многочисленных ферментах. Оксотрансферазы используют молибден в качестве кофактора для выполнения своей функции переноса кислорода из воды с помощью пары электронов..

Среди оксотрансфераз есть:

• Ксантиноксидаза.
• Альдегидоксидаза, которая окисляет альдегиды.
• Амины и сульфиды в печени.
• Сульфитоксидаза, которая окисляет сульфит в печени.
• Нитратредуктаза.
• Нитритредуктаза, присутствующая в растениях.

Фермент ксантин

Фермент ксантиноксидаза катализирует конечную стадию катаболизма пуринов у приматов: превращение ксантина в мочевую кислоту, соединение, которое затем выделяется.

Ксантиноксидаза имеет кофермент FAD. Кроме того, негеминовое железо и молибден вмешиваются в каталитическое действие. Действие фермента может быть описано с помощью следующего химического уравнения:

Ксантин + Н₂O + O₂  => Мочевая кислота + H₂О₂

Молибден вмешивается как кофактор молибдоптерин (Mo-co). Ксантиноксидаза обнаруживается в основном в печени и тонкой кишке, но использование иммунологических методов позволило ее найти в молочных железах, скелетных мышцах и почках.

Фермент ксантиноксидаза ингибируется препаратом алопуринол, применяемым при лечении подагры. В 2008 году началась коммерциализация препарата Febuxostat с лучшими показателями при лечении заболевания..

Фермент альдегид оксидаза

Фермент альдегидоксидаза находится в клеточной цитоплазме, обнаруженной как в царстве растений, так и в царстве животных. Фермент катализирует окисление альдегида в карбоновой кислоте.

Он также катализирует окисление цитохрома Р₄₅₀ и промежуточные продукты фермента моноаминоксидазы (МАО).

Благодаря своей широкой специфичности, фермент альдегидоксидаза может окислять многие лекарства, выполняя свою функцию в основном в печени. Действие фермента на альдегид можно схематизировать следующим образом:

Альдегид + Н₂O + O₂ => Карбоновая кислота + H₂О₂

Фермент сульфитоксидаза

Фермент сульфитоксидаза участвует в превращении сульфита в сульфат. Это конечная стадия разложения серосодержащих соединений. Катализируемая ферментом реакция происходит по следующей схеме:

SW₃^-2 + H₂О + 2 (цитохром С) окислен => SO₄^-2 + 2 (цитохром С) пониженный + 2 Н⁺

Дефицит фермента в результате генетической мутации у человека может привести к преждевременной смерти.

Сульфит является нейротоксичным соединением, поэтому низкая активность фермента сульфитоксидазы может вызвать психическое заболевание, умственную отсталость, умственную деградацию и, в конечном итоге, смерть.

В обмене железа и в качестве компонента зубов

Молибден вмешивается в метаболизм железа, способствуя его всасыванию в кишечнике и образованию эритроцитов. Кроме того, он входит в состав зубной эмали и вместе с фтором помогает в профилактике кариеса..

дефицит

Дефицит в потреблении молибдена был связан с повышенной заболеваемостью раком пищевода в регионах Китая и Ирана по сравнению с регионами Соединенных Штатов с высоким уровнем молибдена.

Важность в растениях

Нитратредуктаза является ферментом, который играет жизненно важную роль в растениях, поскольку вместе с ферментом нитритредуктазой он участвует в превращении нитрата в аммоний.

Два фермента требуют для своего функционирования кофактора (Mo-co). Реакция, катализируемая ферментом нитратредуктазой, может быть схематизирована следующим образом:

Нитрат + Электрон Даритель + Н₂O => Нитрит + Окисленный донор электронов

Окислительно-восстановительный процесс нитратов происходит в цитоплазме растительных клеток. Нитрит, продукт предыдущей реакции, переносится в пластиду. Фермент нитритредуктаза действует на нитрит, образуя аммоний.

Аммоний используется для синтеза аминокислот. Кроме того, растения используют молибден для превращения неорганического фосфора в органический фосфор..

Органический фосфор существует в многочисленных молекулах биологической функции, таких как: АТФ, глюкоза-6-фосфат, нуклеиновые кислоты, форфолипиды и т. Д..

Дефицит молибдена затрагивает в основном крестоцветную группу, овощи, пуансеттии и примулы.

У цветной капусты дефицит молибдена приводит к ограничению ширины конечности листа, снижению роста растения и образованию цветков..

Использование и приложения

катализатор

-Это катализатор для обессеривания нефти, нефтехимических и угольных жидкостей. Каталитический комплекс включает MoS₂ фиксируется на глиноземе и активируется кобальтом и никелем.

-Молибдат образует комплекс с висмутом для селективного окисления пропена, аммония и воздуха. Таким образом, они образуют акрилонитрил, ацетонитрил и другие химические вещества, которые являются сырьем для пластмассовой и волокнистой промышленности..

Точно так же молибдат железа катализирует селективное окисление метанола в формальдегид.

пигменты

-Молибден вмешивается в образование пигментов. Например, молибденовый оранжевый образуется при соосаждении хромата свинца, молибдата свинца и сульфата свинца.

Это легкий и стабильный пигмент при разных температурах, имеющий ярко-красный, оранжевый или красно-желтый цвет. Используется при приготовлении красок и пластмасс, а также в резиновых и керамических изделиях..

молибдат

-Молибдат является ингибитором коррозии. Молибдат натрия используется для замещения хромата, чтобы предотвратить коррозию закаленных сталей в широком диапазоне pH..

-Используется в кулерах для воды, кондиционерах и системах отопления. Молибдаты также используются для подавления коррозии в гидравлических системах и автомобилестроении. Кроме того, пигменты, которые препятствуют коррозии, используются в красках.

-Молибдат, благодаря своим свойствам высокой температуры плавления, низкого коэффициента теплового расширения и высокой теплопроводности, предназначен для производства лент и нитей, используемых в светотехнической промышленности..

-Используется в полупроводниковых материнских платах; в силовой электронике; электроды для слияния стекол; камеры для высокотемпературных печей и катоды для покрытия солнечных батарей и плоских экранов.

-И кроме того, молибдат используется в производстве тиглей для всех обычных процессов в области обработки сапфиров..

Сплавы со сталью

-Молибден используется в сплавах со сталью, которые выдерживают высокие температуры и давления. Эти сплавы используются в строительной промышленности и при изготовлении деталей для самолетов и автомобилей..

-Молибдат, даже при концентрациях до 2%, дает своему сплаву со сталью высокую устойчивость к коррозии..

Другое использование

-Молибдат используется в аэрокосмической промышленности; в изготовлении ЖК-экранов; в обработке воды и даже в применении лазерного луча.

-Дисульфид молибдата сам по себе является хорошей смазкой и обеспечивает свойства устойчивости к экстремальным давлениям при взаимодействии смазок с металлами.

Смазочные материалы образуют кристаллический слой на поверхности металлов. Благодаря этому трение металл-металл сводится к минимуму даже при высоких температурах..

ссылки

1. Wikipedia. (2018). Молибден. Получено с: en.wikipedia.org
2. Р. Корабль. (2016). Молибден. Получено от: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
3. Международная ассоциация молибдена (IMOA). (2018). Молибден. Взято из: imoa.info
4. Ф. Йона и П. М. Маркус. (2005). Кристаллическая структура и стабильность молибдена при сверхвысоких давлениях. J. Phys.: Condens. Дело 17 1049.
5. Plansee. (Н.Д.). Молибден. Получено с: plansee.com
6. Lenntech. (2018). Молибден - Мо. Получено с: lenntech.com
7. Curiosoando.com (18 октября 2016 г.). Каковы симптомы дефицита молибдена? Восстановлено от: curiosoando.com
8. Эд Бладник. (21 марта 2018 г.) Роль молибдена в выращивании растений. Получено с: pthorticulture.com