MOLYBDEN: STRUKTUR, EGENSKAPER, VALENSER, FUNKTIONER - KEMI - 2025

Den molybden (Mo) är en övergångsmetall tillhörande grupp 6, period 5 i det periodiska systemet. Den har elektronisk konfiguration (Kr) 4d ⁵ 5s ¹ ; atomnummer 42 och genomsnittlig atommassa på 95,94 g / mol. Den har 7 stabila isotoper: ⁹² Mo, ⁹⁴ Mo, ⁹⁵ Mo, ⁹⁶ Mo, ⁹⁷ Mo, ⁹⁸ Mo och ¹⁰⁰ Mo; att vara isotopen ⁹⁸ Mo den som är i större andel.

Det är en vit metall med silverutseende och har kemiska egenskaper som liknar krom. I själva verket är båda metallelement i samma grupp, varvid krom är beläget ovanför molybden; dvs molybden är tyngre och har en högre energinivå.

Källa: By Hi-Res Images of Chemical Elements (http://images-of-elements.com/molybdenum.php), via Wikimedia Commons

Molybden hittas inte fritt i naturen, men som en del av mineraler, varav den mest förekomna är molybdenit (MoS ₂ ). Dessutom är det förknippat med andra svavelhaltiga mineraler, från vilka också koppar erhålls.

Användningen ökade under första världskriget, eftersom det ersatte volfram, vilket var knappt på grund av dess enorma exploatering.

egenskaper

Molybden kännetecknas av sin stora hållbarhet, motståndskraft mot korrosion, hög smältpunkt, är formbar och motstår höga temperaturer. Det betraktas som en eldfast metall eftersom den har en smältpunkt högre än platina (1772 ºC).

Den har också en uppsättning ytterligare egenskaper: Atomernas bindande energi är högt, lågt ångtryck, låg värmeutvidgningskoefficient, hög termisk konduktansnivå och låg elektrisk motstånd.

Alla dessa egenskaper och egenskaper har gjort det möjligt för molybden att ha många användningar och tillämpningar, varav den mest anmärkningsvärda är bildandet av legeringar med stål.

Å andra sidan är det ett väsentligt spårelement för livet. I bakterier och växter är molybden en kofaktor som finns i många enzymer involverade i fixering och användning av kväve.

Molybden är en kofaktor för aktiviteten hos oxotransferasenzymer, som överför syreatomer från vatten medan de överför två elektroner. Dessa enzymer inkluderar primat xantinoxidas, vars funktion är att oxidera xantin till urinsyra.

Det kan erhållas från flera livsmedel, inklusive följande: blomkål, spenat, vitlök, fullkorn, bovete, vetekim, linser, solrosfrön och mjölk.

Upptäckt

Molybden är inte isolerad i naturen, så i många av dess komplex förväxlades det i forntida tider med bly eller kol.

1778 lyckades Carl Wilhelm, en svensk kemist och farmaceut, identifiera molybden som ett tydligt element. Wilhelm behandlade molybdenit (MoS ₂ ) med salpetersyra, vilket erhöll en förening av sur karaktär där han identifierade molybden.

Senare, 1782, lyckades Peter Jacob Hjelm, med hjälp av Wilhelm's syraförening, genom reduktion med kol, isolera en oren molybden.

Strukturera

Vad är kristallstrukturen i molybden? Dess metallatomer antar det kroppscentrerade kubiska kristallsystemet (bcc) vid atmosfärstryck. Vid högre tryck kompakteras molybdenatomer för att bilda tätare strukturer, såsom ansiktscentrerad kubik (fcc) och hexagonal (hcp).

Dess metalliska bindning är stark och sammanfaller med det faktum att det är ett av de fasta ämnena med den högsta smältpunkten (2623 ºC). Denna strukturella styrka beror på det faktum att molybden är rik på elektroner, dess kristallstruktur är betydligt tät och den är tyngre än krom. Dessa tre faktorer gör det möjligt att stärka legeringarna där det ingår.

Å andra sidan, viktigare än strukturen i metallisk molybden är dess föreningar. Molybden kännetecknas av dess förmåga att bilda dinuclear (Mo-Mo) eller polynukleära (Mo-Mo-Mo- ···) föreningar.

Det kan också koordinera med andra molekyler för att bilda föreningar med formlerna MoX ₄ till MoX ₈ . Inom dessa föreningar är närvaron av syrebryggor (Mo-O-Mo) eller svavel (Mo-S-Mo) vanlig.

Egenskaper

Utseende

Massivt silvervitt.

Smältpunkt

2,623 ° C (2,896 K).

Kokpunkt

4 639 ° C (4 912 K).

Enthalpy av fusion

32 kJ / mol.

Förångning av halsen

598 kJ / mol.

Ångtryck

3,47 Pa vid 3 000 K.

Hårdhet i Mohs-skalan

5,5

Vattenlöslighet

Molybdenföreningar är dåligt lösliga i vatten. Emellertid den molybdatjon MoO ₄ ^-2 är löslig.

Korrosion

Det är motståndskraftigt mot korrosion och är en av de metaller som bäst motstår verkan av saltsyra.

oxidation

Det rostar inte vid rumstemperatur. För att rosta snabbt krävs temperaturer högre än 600 ºC.

Valencias

Elektronkonfigurationen för molybden är 4d ⁵ 5s ¹ , så den har sex valenselektroner. Beroende på vilken atom den binder till kan metallen förlora alla sina elektroner och ha en valens på +6 (VI). Till exempel om den bildar bindningar med den elektronegativa fluoratom (MoF ₆ ).

Men det kan förlora 1 till 5 elektroner. Därför spänner dess valenser från +1 (I) till +5 (V). När den bara tappar en elektron lämnar den 5-bana och dess konfiguration blir 4d ⁵ . De fem elektronerna i 4d-kretsloppet kräver mycket sura medier och elektronliknande arter för att lämna Mo-atomen.

Vilka är de vanligaste av dess sex valenser? +4 (IV) och +6 (VI). Mo (IV) har en 4d ^2- konfiguration , medan Mo (VI).

För Mo ⁴⁺ är det inte klart varför det är mer stabilt än till exempel Mo ³⁺ (som är fallet med Cr ³⁺ ). Men för Mo ⁶⁺ är det möjligt att förlora dessa sex elektroner, eftersom den ädla gas krypton blir isoelektronisk.

Molybdenklorider

En serie molybdenklorider med olika valenser eller oxidationstillstånd listas nedan, från (II) till (VI):

-Molybdenum diklorid (MOCl ₂ ). Gult fast.

-Molybdenum triklorid (MOCl ₃ ). Mörkeröd fast.

-Molybdenum tetraklorid (MOCl ₄ ). Massiv svart.

-Molybdenum pentaklorid (MOCl ₅ ). Massiv mörkgrön.

-Molybdenum hexaklorid (MOCl ₆ ). Massiv brun.

Funktioner i kroppen

Molybden är ett viktigt spårelement för livet, eftersom det är närvarande som en kofaktor i många enzymer. Oxotransferaser använder molybden som en kofaktor för att fullgöra sin funktion att överföra syre från vatten med ett par elektroner.

Bland oxotransferaserna är:

• Xantinoxidas.
• Aldehydoxidas, som oxiderar aldehyder.
• Aminer och sulfider i levern.
• Sulfitoxidas, som oxiderar sulfit i levern.
• Nitratreduktas.
• Nitritreduktas närvarande i växter.

Xanthin enzym

Enzymet xantinoxidas katalyserar det slutliga steget i katabolismen av puriner i primater: omvandlingen av xantin till urinsyra, en förening som sedan utsöndras.

Xantinoxidas har FAD som ett koenzym. Dessutom är icke-hemjärn och molybden involverat i den katalytiska verkan. Enzyms verkan kan beskrivas med följande kemiska ekvation:

Xantin + H ₂ O + O ₂ => Urinsyra + H ₂ O ₂

Molybden fungerar som kofaktorn molybdopterin (Mo-co). Xantinoxidas finns främst i levern och tunntarmen, men användningen av immunologiska tekniker har möjliggjort dess placering i bröstkörtlarna, skelettmusklerna och njurarna.

Enzymet xantinoxidas inhiberas av läkemedlet Allopurinol, som används vid behandling av gikt. 2008 började kommersialiseringen av läkemedlet Febuxostat med en bättre prestanda i behandlingen av sjukdomen.

Aldehydeoxidasenzym

Enzymet aldehydoxidas är beläget i cellcytoplasma och finns både i grönsakeriket och i djurriket. Enzymet katalyserar oxidationen av aldehyden till karboxylsyra.

Cytokrom P ₄₅₀ och mellanprodukterna i enzymet monoaminoxidas (MAO) katalyserar också oxidation .

På grund av dess breda specificitet kan enzymet aldehydoxidas oxidera många läkemedel och utför sin funktion främst i levern. Enzyms verkan på aldehyden kan beskrivas på följande sätt:

Aldehyd + H ₂ O + O ₂ => karboxylsyra + H ₂ O ₂

Sulfitoxidas-enzym

Enzymet sulfitoxidas är involverat i omvandlingen av sulfit till sulfat. Detta är det slutliga steget i nedbrytningen av svavelinnehållande föreningar. Reaktionen katalyserad av enzymet sker enligt följande schema:

SO ₃ ^-2 + H ₂ O + 2 (cytokrom C) oxideras => SO ₄ ^-2 + 2 (cytokrom C) reducerade + 2 H ⁺

En brist på enzymet på grund av en genetisk mutation hos människor kan leda till för tidig död.

Sulfit är en neurotoxisk förening, så en låg aktivitet av enzymet sulfitoxidas kan leda till psykisk sjukdom, mental retardering, mental nedbrytning och i slutändan död.

I järnmetabolismen och som en del av tänderna

Molybden är involverad i metabolismen av järn, vilket underlättar dess tarmabsorption och bildandet av erytrocyter. Dessutom är det en del av tandens emalj, och tillsammans med fluor hjälper det till att förebygga håligheter.

Brist

En brist på intag av molybden har kopplats till en högre förekomst av matstrupscancer i regioner i Kina och Iran jämfört med regioner i USA med höga nivåer av molybden.

Betydelsen i växter

Nitratreduktas är ett enzym som uppfyller en vital funktion i växter, eftersom det tillsammans med enzymet nitritreduktas ingriper i omvandlingen av nitrat till ammonium.

De två enzymerna kräver kofaktorn (Mo-co) för sin funktion. Reaktionen katalyserad av enzymnitratreduktas kan beskrivas enligt följande:

Nitrat + elektrondonator + H ₂ O => Nitrit + oxiderad elektrondonator

Nitratoxidationsreduceringsprocessen inträffar i cytoplasma av växtceller. Nitrit, produkt från den tidigare reaktionen, överförs till plastiden. Enzymet nitritreduktas verkar på nitrit och orsakar ammoniak.

Ammonium används för att syntetisera aminosyror. Dessutom använder växter molybden vid omvandlingen av oorganiskt fosfor till organiskt fosfor.

Organisk fosfor finns i många biologiska funktionsmolekyler, såsom: ATP, glukos-6-fosfat, nukleinsyror, folipider, etc.

En molybdenbrist påverkar huvudsakligen gruppen av korsare, baljväxter, julstjärnor och primroses.

Hos blomkål orsakar en molybdenbrist en begränsning av bladbladets bredd, en minskning av växttillväxt och blommbildning.

Användningar och applikationer

Katalysator

-Det är en katalysator för avsvavling av petroleum, petrokemikalier och vätskor härledda från kol. Katalysator centret hör höghastighetsleder till sjöss ₂ fixerat på aluminiumoxid, och aktiverad genom kobolt och nickel.

-Molybdat bildar ett komplex med vismut för selektiv oxidation av propen, ammoniak och luft. Således bildar de akrylonitril, acetonitril och andra kemikalier, som är råmaterial för plast- och fiberindustrin.

På liknande sätt katalyserar järnmolybdat den selektiva oxidationen av metanol till formaldehyd.

pigment

-Molybden är involverad i bildandet av pigment. Exempelvis bildas molybdenorange genom samutfällning av blykromat, blymolybdat och blysulfat.

Detta är ett ljust pigment som är stabilt vid olika temperaturer och visas i ljusröd, orange eller rödgul färg. Det används för beredning av färger och plast samt i gummi och keramiska produkter.

molybdat

-Molybdat är en korrosionsinhibitor. Natriummolybdat har använts som en ersättning för kromat för att hämma korrosion av härdat stål vid ett brett pH-intervall.

-Det används i vattenkylare, luftkonditioneringsapparater och värmesystem. Molybdat används också för att hämma korrosion i hydraulsystem och inom bilteknik. Dessutom används pigment som hämmar korrosion i färger.

-Molybdat, på grund av dess egenskaper med hög smältpunkt, låg värmeutvidgningskoefficient och hög värmeledningsförmåga, används för att producera band och gängor som används av belysningsindustrin.

-Används i moderkort för halvledare; inom kraftelektronik; elektroder för glassmältning; kammare för högtemperaturugnar och katoder för beläggning av solceller och plattskärmar.

-Och molybdat används också för framställning av degelar för alla vanliga processer inom safirbehandling.

Legeringar med stål

-Molybden används i legeringar med stål som tål höga temperaturer och tryck. Dessa legeringar används inom byggindustrin och vid tillverkning av delar för flygplan och bilar.

-Molybdat, även i koncentrationer så lågt som 2%, ger sin legering med stål en hög korrosionsbeständighet.

Andra användningsområden

-Molybdat används i flygindustrin; vid tillverkning av LCD-skärmar; vid vattenbehandling och till och med vid applicering av laserstrålen.

-Molybdatdisulfid är i sig självt ett bra smörjmedel och ger extrema trycktoleransegenskaper vid interaktion mellan smörjmedel och metaller.

Smörjmedel bildar ett kristallint skikt på ytan av metaller. Tack vare detta reduceras friktion av metall till ett minimum, även vid höga temperaturer.

referenser

1. Wikipedia. (2018). Molybden. Återställd från: en.wikipedia.org
2. R. Ship. (2016). Molybden. Återställdes från: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
3. International Molybdenum Association (IMOA). (2018). Molybden. Hämtad från: imoa.info
4. K Jona och PM Marcus. (2005). Kristallstrukturen och stabiliteten hos molybden vid ultrahöga tryck. J. Phys .: Condens. Matter 17 1049.
5. Plansee. (Sf). Molybden. Återställd från: plansee.com
6. Lenntech. (2018). Molybden - Mo. Återhämtat från: lenntech.com
7. Curiosoando.com (18 oktober 2016). Vilka är symtomen på molybdenbrist? Återställd från: curiosoando.com
8. Ed Bloodnick. (21 mars 2018). Roll av molybden vid växterodling. Återställs från: pthorticulture.com