MOLYBDEN: STRUKTUR, EGENSKAPER, VALENSER, FUNKSJONER - KJEMI - 2026

Den molybden (Mo) er et overgangsmetall tilhørende gruppe 6, 5 periode i det periodiske system. Den har elektronisk konfigurasjon (Kr) 4d ⁵ 5s ¹ ; atomnummer 42 og gjennomsnittlig atommasse på 95,94 g / mol. Den har 7 stabile isotoper: ⁹² Mo, ⁹⁴ Mo, ⁹⁵ Mo, ⁹⁶ Mo, ⁹⁷ Mo, ⁹⁸ Mo og ¹⁰⁰ Mo; å være isotop ⁹⁸ Mo den som er i større andel.

Det er et hvitt metall med et sølvutseende og har kjemiske egenskaper som ligner krom. Faktisk er begge metalliske elementer fra samme gruppe, idet krom befinner seg over molybden; det vil si at molybden er tyngre og har et høyere energinivå.

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

Molybden finnes ikke fritt i naturen, men som en del av mineraler, hvor den mest tallrike er molybdenitt (MoS ₂ ). I tillegg er det assosiert med andre svovelholdige mineraler, hvorav også kobber er hentet.

Bruken økte under første verdenskrig, da den erstattet wolfram, som var knapp på grunn av den enorme utnyttelsen.

kjennetegn

Molybden er preget av sin store holdbarhet, motstand mot korrosjon, høyt smeltepunkt, er formbart og tåler høye temperaturer. Det regnes som et ildfast metall fordi det har et smeltepunkt som er høyere enn platina (1772 ºC).

Den har også et sett tilleggsegenskaper: Atomenes bindende energi er høyt, lavt damptrykk, lav termisk ekspansjonskoeffisient, høyt termisk ledningsnivå og lav elektrisk motstand.

Alle disse egenskapene og egenskapene har tillatt molybden å ha mange bruksområder og anvendelser, hvorav den mest bemerkelsesverdige er dannelsen av legeringer med stål.

På den annen side er det et essensielt sporelement for livet. Hos bakterier og planter er molybden en kofaktor som finnes i en rekke enzymer involvert i fiksering og utnyttelse av nitrogen.

Molybden er en kofaktor for aktiviteten til oksotransferaseenzymer, som overfører oksygenatomer fra vann mens de overfører to elektroner. Disse enzymene inkluderer primat xantinoksydase, hvis funksjon er å oksidere xanthin til urinsyre.

Det kan fås fra flere matvarer, inkludert følgende: blomkål, spinat, hvitløk, fullkorn, bokhvete, hvetekim, linser, solsikkefrø og melk.

Oppdagelse

Molybden er ikke isolert i naturen, så i mange av sine komplekser ble det i gamle tider forvekslet med bly eller karbon.

I 1778 klarte Carl Wilhelm, en svensk kjemiker og farmasøyt, å identifisere molybden som et tydelig element. Wilhelm behandlet molybdenitt (MoS ₂ ) med salpetersyre, og oppnådde en forbindelse av sur karakter der han identifiserte molybden.

Senere, i 1782, lyktes Peter Jacob Hjelm ved å bruke Wilhelm's syreforbindelse, ved reduksjon med karbon, å isolere en uren molybden.

Struktur

Hva er krystallstrukturen i molybden? Dens metallatomer tar det kroppssentrerte kubiske krystallsystemet (bcc) ved atmosfæretrykk. Ved høyere trykk kompakteres molybdenatomer for å danne tettere strukturer, for eksempel ansiktssentrert kubikk (fcc) og sekskantet (hcp).

Den metalliske bindingen er sterk, og faller sammen med det faktum at det er et av de faste stoffene med det høyeste smeltepunktet (2623 ºC). Denne strukturelle styrken skyldes det faktum at molybden er rik på elektron, dens krystallinske struktur er betydelig tett, og den er tyngre enn krom. Disse tre faktorene gjør det mulig å styrke legeringene det er en del av.

På den annen side, viktigere enn strukturen til metallisk molybden er forbindelsene. Molybden karakteriseres av dens evne til å danne dinuclear (Mo-Mo) eller polynukleære (Mo-Mo-Mo- ···) forbindelser.

Den kan også koordinere med andre molekyler for å danne forbindelser med formlene MoX ₄ til MoX ₈ . Innenfor disse forbindelsene er tilstedeværelsen av oksygenbroer (Mo-O-Mo) eller svovel (Mo-S-Mo) vanlig.

Egenskaper

Utseende

Massivt sølvfarget hvitt.

Smeltepunkt

2.623 ° C (2.896 K).

Kokepunkt

4.639 ° C (4.912 K).

Enthalpy av fusion

32 kJ / mol.

Fordamping

598 kJ / mol.

Damptrykk

3,47 Pa ved 3.000 K.

Hardhet i Mohs-skalaen

5.5

Vannløselighet

Molybdenforbindelser er dårlig oppløselige i vann. Imidlertid er molybdat-ionet MoO ₄ ^-2 løselig.

Korrosjon

Den er motstandsdyktig mot korrosjon og er en av metaller som best motstår virkningen av saltsyre.

oksidasjon

Det ruster ikke ved romtemperatur. For å ruste raskt krever det temperaturer over 600 ºC.

Valencias

Elektronkonfigurasjonen til molybden er 4d ⁵ 5s ¹ , så den har seks valenselektroner. Avhengig av hvilket atom det binder seg til, kan metallet miste alle elektronene og ha en valens på +6 (VI). For eksempel, hvis det danner bindinger med det elektronegative fluoratom (MoF ₆ ).

Imidlertid kan den miste 1 til 5 elektroner. Dermed spenner dens valenser fra +1 (I) til +5 (V). Når den bare mister ett elektron, forlater den 5s-bane, og konfigurasjonen blir 4d ⁵ . De fem elektronene i 4d-bane krever svært sure medier og elektronlignende arter for å forlate Mo-atomet.

Hvilke av de seks valensene er de vanligste? +4 (IV) og +6 (VI). Mo (IV) har en 4d ^2- konfigurasjon , mens Mo (VI),.

For Mo ^{4+ er} det ikke klart hvorfor det er mer stabilt enn for eksempel Mo ³⁺ (som tilfellet er med Cr ³⁺ ). Men for Mo ^{6+ er det} mulig å miste disse seks elektronene fordi den edle gass krypton blir isoelektronisk.

Molybdenklorider

En serie molybdenklorider med forskjellige valenser eller oksidasjonstilstander er listet nedenfor, fra (II) til (VI):

-Molybdenum diklorid (MoCl ₂ ). Gult solid.

-Molybdenum triklorid (MoCl ₃ ). Mørkerød solid.

-Molybdenum tetraklorid (MoCl ₄ ). Solid svart.

-Molybdenpentaklorid (MoCl ₅ ). Massiv mørkegrønn.

-Molybdenheksaklorid (MoCl ₆ ). Helbrun.

Funksjoner i kroppen

Molybden er et essensielt sporelement for livet, siden det er til stede som en kofaktor i en rekke enzymer. Oksotransferaser bruker molybden som en kofaktor for å oppfylle sin funksjon av å overføre oksygen fra vann med et par elektroner.

Blant oksotransferaser er:

• Xantinoksydase.
• Aldehydoksidase, som oksiderer aldehyder.
• Aminer og sulfider i leveren.
• Sulfittoksydase, som oksiderer sulfitt i leveren.
• Nitratreduktase.
• Nitrittreduktase til stede i planter.

Xanthin enzym

Enzymet xantinoksydase katalyserer det terminale trinnet i katabolismen av puriner i primater: omdannelsen av xantin til urinsyre, en forbindelse som deretter skilles ut.

Xanthine oxidase har FAD som et koenzym. I tillegg er ikke-hemmet jern og molybden involvert i den katalytiske virkningen. Handlingen til enzymet kan beskrives ved følgende kjemiske ligning:

Xanthine + H ₂ O + O ₂ => Urinsyre + H ₂ O ₂

Molybden fungerer som kofaktoren molybdopterin (Mo-co). Xanthine oxidase finnes hovedsakelig i leveren og tynntarmen, men bruk av immunologiske teknikker har tillatt sin beliggenhet i brystkjertlene, skjelettmusklene og nyrene.

Enzymet xantinoksydase blir hemmet av stoffet Allopurinol, brukt i behandling av gikt. I 2008 begynte kommersialiseringen av stoffet Febuxostat med en bedre ytelse i behandlingen av sykdommen.

Aldehydoksidaseenzym

Enzymet aldehydoksydase er lokalisert i cytoplasmaet, og finnes både i grønnsakeriket og i dyreriket. Enzymet katalyserer oksydasjonen av aldehydet til karboksylsyre.

Cytokrom P ₄₅₀ og mellomproduktene til enzymet monoamine oxidase (MAO) katalyserer også oksidasjon .

På grunn av den brede spesifisiteten, kan enzymet aldehydoksidase oksidere mange medisiner, og utføre sin funksjon hovedsakelig i leveren. Handlingen til enzymet på aldehydet kan skisseres på følgende måte:

Aldehyd + H ₂ O + O ₂ => Carboxylic Acid + H ₂ O ₂

Sulfittoksydaseenzym

Enzymet sulfite oxidase er involvert i omdannelsen av sulfite til sulfate. Dette er det terminale trinnet i nedbrytningen av svovelholdige forbindelser. Reaksjonen katalysert av enzymet skjer i henhold til følgende skjema:

SO ₃ ^-2 + H ₂ O + 2 (Cytokrom C) oksyderes => SO ₄ ^-2 + 2 (Cytokrom C) reduseres + 2 H ⁺

En mangel på enzymet på grunn av en genetisk mutasjon hos mennesker kan føre til for tidlig død.

Sulfitt er en nevrotoksisk forbindelse, så en lav aktivitet av enzymet sulfittoksidase kan føre til mental sykdom, psykisk utviklingshemning, mental nedbrytning og til slutt død.

I jernmetabolisme og som en komponent av tenner

Molybden er involvert i metabolismen av jern, og letter dets absorpsjon av tarmen og dannelsen av erytrocytter. I tillegg er det en del av tannenes emalje, og sammen med fluor hjelper det i forebygging av hulrom.

Mangel

En mangel på inntak av molybden har vært knyttet til en høyere forekomst av spiserørskreft i regioner i Kina og Iran, sammenlignet med regioner i USA med høye nivåer av molybden.

Betydningen i planter

Nitratreduktase er et enzym som spiller en viktig rolle i planter, siden det sammen med enzymet nitrittreduktase griper inn i omdannelsen av nitrat til ammonium.

De to enzymene krever kofaktor (Mo-co) for å fungere. Reaksjonen katalysert av enzymnitratreduktase kan skisseres som følger:

Nitrat + Elektron Donor + H ₂ O => Nitrite + Oksidert Elektron Donor

Nitratoksidasjonsreduksjonsprosessen skjer i cytoplasmaet til planteceller. Nitrite, produkt fra forrige reaksjon, overføres til plastid. Enzymet nitrittreduktase virker på nitritt og forårsaker ammoniakk.

Ammonium brukes til å syntetisere aminosyrer. I tillegg bruker planter molybden i omdannelsen av uorganisk fosfor til organisk fosfor.

Organisk fosfor eksisterer i mange biologiske funksjonsmolekyler, for eksempel: ATP, glukose-6-fosfat, nukleinsyrer, folipider, etc.

En molybdenmangel påvirker hovedsakelig gruppen av crucifers, belgfrukter, julestjerner og primroses.

Hos blomkål forårsaker en molybdenmangel en begrensning av bladbladets bredde, en reduksjon i plantevekst og blomsterdannelse.

Bruksområder og applikasjoner

Catalyst

-Det er en katalysator for avsvovling av petroleum, petrokjemikalier og væsker avledet fra kull. Katalysatorkomplekset omfatter MoS ₂ festet på aluminiumoksyd og aktivert av kobolt og nikkel.

-Molybdat danner et kompleks med vismut for selektiv oksidasjon av propen, ammoniakk og luft. Dermed danner de akrylonitril, acetonitril og andre kjemikalier, som er råvarer for plast- og fiberindustrien.

På samme måte katalyserer jernmolyddat den selektive oksydasjon av metanol til formaldehyd.

pigmenter

-Molybden er involvert i dannelsen av pigmenter. For eksempel dannes molybdenoransje ved samutfelling av blykromat, blymolybdat og blysulfat.

Dette er et lyspigment som er stabilt ved forskjellige temperaturer, og vises i knallrøde, oransje eller rødgule farger. Det brukes til fremstilling av maling og plast, så vel som i gummi og keramiske produkter.

molybdat

-Molybdate er en korrosjonshemmer. Natriummolybdat har blitt brukt som erstatning for kromat for å hemme korrosjon av herdet stål ved et bredt pH-område.

-Den brukes i vannkjølere, klimaanlegg og varmesystemer. Molybdatene brukes også til å hemme korrosjon i hydrauliske systemer og i bilindustrien. I tillegg brukes pigmenter som hemmer korrosjon i maling.

-Molybdat, på grunn av dets egenskaper for høyt smeltepunkt, lav termisk ekspansjonskoeffisient og høy varmeledningsevne, brukes til å produsere bånd og gjenger som brukes av belysningsindustrien.

-Brukt i hovedkort for halvledere; innen kraftelektronikk; elektroder for glasssmelting; kamre for høye temperaturovner og katoder for belegg av solceller og flatskjermer.

-Og molybdat blir også brukt i produksjon av digler til alle de vanlige prosessene innen safirforedling.

Legeringer med stål

-Molybden brukes i legeringer med stål som tåler høye temperaturer og trykk. Disse legeringene brukes i byggebransjen og til fremstilling av deler til fly og biler.

-Molybdat, selv ved konsentrasjoner så lave som 2%, gir sin legering med stål en høy motstand mot korrosjon.

Andre bruksområder

-Molybdate brukes i luftfartsindustrien; i produksjon av LCD-skjermer; i vannbehandling og til og med i påføringen av laserstrålen.

-Molybdatdisulfid er i seg selv et godt smøremiddel og gir ekstreme trykktoleranseegenskaper i samspillet mellom smøremidler og metaller.

Smøremidler danner et krystallinsk lag på overflaten av metaller. Takket være dette reduseres friksjon av metall til et minimum, selv ved høye temperaturer.

referanser

1. Wikipedia. (2018). Molybden. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
2. R. Ship. (2016). Molybden. Gjenopprettet fra: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
3. International Molybdenum Association (IMOA). (2018). Molybden. Hentet fra: imoa.info
4. K Jona og statsminister Marcus. (2005). Krystallstrukturen og stabiliteten til molybden ved ultrahøye trykk. J. Phys .: Kondens. Matter 17 1049.
5. Plansee. (SF). Molybden. Gjenopprettet fra: plansee.com
6. Lenntech. (2018). Molybden - Mo. gjenopprettet fra: lenntech.com
7. Curiosoando.com (18. oktober 2016). Hva er symptomene på molybdenmangel? Gjenopprettet fra: curiosoando.com
8. Ed Bloodnick. (21. mars 2018). Roll av molybden i plantedyrking. Gjenopprettet fra: pthorticulture.com