Štruktúra molybdénu, vlastnosti, valencie, funkcie



molybdén (Mo) je prechodný kov patriaci do skupiny 6, perioda 5 periodickej tabuľky. Má elektronickú konfiguráciu (Kr) 4d55S1; atómové číslo 42 a priemerná atómová hmotnosť 95,94 g / mol. Predstavuje 7 stabilných izotopov: 92mo, 94mo, 95mo, 96mo, 97mo, 98Mo a 100mo; je izotopom 98Mo, ktorý je v najväčšom pomere.

Je to biely kov so strieborným vzhľadom a má chemické vlastnosti podobné chrómu. V skutočnosti sú obidva kovové prvky rovnakej skupiny, pričom chróm je umiestnený nad molybdénom; to znamená, že molybdén je ťažší a má vyššiu energetickú hladinu.

Molybdén nie je vo svojej podstate voľný, ale je súčasťou minerálov, pričom najhojnejší je molybdenit (MoS).2). Okrem toho je spojený s inými sírovými minerálmi, z ktorých sa tiež získava meď. 

Jeho použitie bolo zvýšené počas prvej svetovej vojny, pretože nahradilo volfrám, ktorý bol kvôli masívnemu vykorisťovaniu vzácny.

index

  • 1 Charakteristiky
  • 2 Objav
  • 3 Štruktúra
  • 4 Vlastnosti
  • 5 Valencia
    • 5.1 Chloridy molybdénu
  • 6 Funkcie v tele
    • 6.1 xantínový enzým
    • 6.2 Enzýmový aldehyd oxidáza
    • 6.3 enzým sulfit oxidáza
    • 6.4 V metabolizme železa a ako zložka zubov
    • 6.5 Nedostatok
  • 7 Význam v rastlinách
  • 8 Použitie a aplikácie
    • 8.1 Katalyzátor
    • 8.2 Pigmenty
    • 8.3 Molybdénan
    • 8.4 Zliatiny s oceľou
    • 8.5 Iné použitia
  • 9 Referencie

rysy

Molybdén sa vyznačuje vysokou trvanlivosťou, odolnosťou voči korózii, vysokou teplotou topenia, tvárnou a odolávajúcou vysokým teplotám. Považuje sa za žiaruvzdorný kov, pretože má teplotu topenia lepšiu ako platina (1772 ° C)..

Má tiež súbor ďalších vlastností: väzbová energia jej atómov je vysoká, nízky tlak pary, nízky koeficient tepelnej rozťažnosti, vysoká tepelná vodivosť a nízky elektrický odpor.

Všetky tieto vlastnosti a vlastnosti umožnili molybdénu, aby mal množstvo použití a aplikácií, pričom je najznámejšou tvorbou zliatin s oceľou..

Na druhej strane je to nevyhnutný stopový prvok pre život. V baktériách a rastlinách je molybdén kofaktorom prítomným v mnohých enzýmoch zapojených do fixácie a použitia dusíka.

Molybdén je kofaktorom aktivity enzýmov oxotransferázy, ktoré prenášajú atómy kyslíka z vody, pričom prenášajú dva elektróny. Medzi týmito enzýmami je xantínoxidáza primátov, ktorej funkciou je oxidácia xantínu na kyselinu močovú.

Môže sa získať z rôznych potravín, vrátane: karfiolu, špenátu, cesnaku, celých zŕn, pohánky, pšeničných klíčkov, šošovice, slnečnicových semien a mlieka..

objav

Molybdén nie je v prírode izolovaný, takže v mnohých jeho komplexoch bol v dávnych dobách zmätený olovom alebo uhlíkom.

V roku 1778 sa Carl Wilhelm, švédsky chemik a lekárnik, podarilo identifikovať molybdén ako odlišný prvok. Molybdenit upravený Wilhelmom (MoS)2) s kyselinou dusičnou, čím sa získa zlúčenina kyslej povahy, v ktorej sa identifikuje molybdén.

Neskôr, v roku 1782, Peter Jacob Hjelm, pomocou Wilhelmovej kyslej zlúčeniny, redukciou uhlíka, dokázal izolovať nečistý molybdén.

štruktúra

Aká je kryštalická štruktúra molybdénu? Jeho kovové atómy prijímajú kubický kryštalický systém sústredený v tele (bcc, pre jeho skratku v angličtine) pri atmosférickom tlaku. Pri vyšších tlakoch sú atómy molybdénu zhutnené, aby vznikli hustejšie štruktúry, ako napríklad kubický stred na plochách (fcc) a šesťuholníkový (hcp).

Kovová väzba je silná a zhoduje sa s tým, že ide o jednu z pevných látok s najvyššou teplotou topenia (2623 ° C). Táto konštrukčná sila je spôsobená tým, že molybdén je bohatý na elektróny, jeho kryštalická štruktúra je značne hustá a je ťažšia ako chróm. Tieto tri faktory umožňujú posilniť zliatiny, v ktorých ste súčasťou.

Na druhej strane, dôležitejšie ako štruktúra kovového molybdénu, je štruktúra jeho zlúčenín. Molybdén je charakterizovaný svojou schopnosťou tvoriť dinukleárne (Mo-Mo) alebo polynukleárne (Mo-Mo-Ma) zlúčeniny..

Podobne môže koordinovať s inými molekulami za vzniku zlúčenín s MoX vzorcami4 MoX8. V týchto zlúčeninách je bežná prítomnosť kyslíkových mostov (Mo-O-Mo) alebo síry (Mo-S-Mo).

vlastnosti

vzhľad

Pevné biele striebro.

Teplota topenia

2,623 ° C (2,896 K).

Teplota varu

4,639 ° C (4,912 K).

Entalpia fúzie

32 kJ / mol.

Entalpia odparovania

598 kJ / mol.

Tlak pary

3,47 Pa až 3 000 K.

Tvrdosť podľa Mohsovej stupnice

5.5

Rozpustnosť vo vode

Zlúčeniny molybdénu sú málo rozpustné vo vode. MoO molybdénanový ión4-2 Je rozpustný.

korózie

Je odolný voči korózii a je to kov, ktorý najlepšie odoláva pôsobeniu kyseliny chlorovodíkovej.

oxidácia

Neoxiduje pri izbovej teplote. Rýchle oxidovanie vyžaduje teploty vyššie ako 600 ° C.

valencie

Elektronická konfigurácia molybdénu je [Kr] 4d55S1, takže má šesť valenčných elektrónov. V závislosti od toho, ktorý atóm je spojený, môže kov stratiť všetky svoje elektróny a mať valenciu +6 (VI). Ak napríklad vytvoríte väzby s elektronegatívnym atómom fluóru (MoF)6).

Môže však stratiť 1 až 5 elektrónov. Jeho valencie teda prekračujú interval od +1 (I) do +5 (V). Keď stráca len jeden elektrón, opúšťa orbitál 5s a jeho konfigurácia zostáva ako [Kr] 4d5. Päť elektrónov 4d orbitálu vyžaduje veľmi kyslé médiá a veľmi podobné druhy elektrónov, aby opustili atóm Mo..

Zo šiestich valencií, ktoré sú najčastejšie? +4 (IV) a +6 (VI). Mo (IV) má konfiguráciu [Kr] 4d2, zatiaľ čo Mo (VI), [Kr].

Pre Mo4+ nie je jasné, prečo je stabilnejšia ako napríklad Mo3+ (ako pri Cr3+). Ale pre Mo6+ týchto šiestich elektrónov je možné stratiť, pretože sa stáva izoelektronickým ku vzácnemu plynnému kryptónu.

Chloridy molybdénu

Nižšie je rad chloridov molybdénu s rôznymi valenciami alebo oxidačnými stavmi, od (II) po (VI):

-Dichlorid molybdénu (MoCl2). Pevná žltá.

-Chlorid molybdénu (MoCl3). Pevná tmavo červená.

-Tetrachlorid molybdénu (MoCl4). Pevná čierna.

-Chlorid molybdénový (MoCl5). Pevná tmavo zelená.

-Hexachlorid molybdénu (MoCl6). Pevná hnedá.

Funkcie v tele

Molybdén je základným stopovým prvkom pre život, pretože je prítomný ako kofaktor v mnohých enzýmoch. Oxotransferázy používajú molybdén ako kofaktor na plnenie svojej funkcie prenosu kyslíka z vody s párom elektrónov.

Medzi oxotransferázami sú:

  • Xantínoxidáza.
  • Aldehyd oxidáza, ktorá oxiduje aldehydy.
  • Amíny a sulfidy v pečeni.
  • Sulfit oxidáza, ktorá oxiduje siričitan v pečeni.
  • Nitrát reduktáza.
  • Nitrit reduktáza prítomná v rastlinách.

Xantínový enzým

Enzým xantínoxidáza katalyzuje terminálny krok katabolizmu purínov u primátov: premena xantínu na kyselinu močovú, čo je zlúčenina, ktorá sa potom vylučuje.

Xantínoxidáza má koenzým na FAD. Okrem toho, nehemové železo a molybdén zasahujú do katalytického pôsobenia. Pôsobenie enzýmu môže byť opísané nasledujúcou chemickou rovnicou:

Xantín + H2O + O2  => Kyselina močová + H2O2

Molybdén zasahuje ako kofaktor molibdopterín (Mo-co). Xantínoxidáza sa nachádza hlavne v pečeni a tenkom čreve, ale použitie imunologických techník umožnilo jej umiestnenie v prsných žľazách, kostrových svaloch a obličkách..

Enzým xantínoxidáza je inhibovaný liečivom alopurinol, ktorý sa používa pri liečbe dny. V roku 2008 sa komercializácia lieku Febuxostat začala s lepším výkonom pri liečbe ochorenia.

Enzýmová aldehyd oxidáza

Enzým aldehyd oxidáza sa nachádza v bunkovej cytoplazme, ktorá sa nachádza v rastlinnej ríši aj v živočíšnej ríši. Enzým katalyzuje oxidáciu aldehydu v karboxylovej kyseline.

Katalyzuje tiež oxidáciu cytochrómu P450 a medziprodukty enzýmu monoaminooxidázy (MAO).

Vďaka svojej širokej špecifickosti môže enzým aldehyd oxidáza oxidovať mnohé liečivá a vykonávať svoju funkciu hlavne v pečeni. Pôsobenie enzýmu na aldehyd môže byť schematicky znázornené nasledujúcim spôsobom:

Aldehyd + H2O + O2 => Karboxylová kyselina + H2O2

Enzým oxid siričitý

Enzým sulfit oxidáza sa podieľa na premene siričitanu na síran. Toto je terminálny krok degradácie zlúčenín obsahujúcich síru. Reakcia katalyzovaná enzýmom sa uskutočňuje podľa nasledujúcej schémy:

SW3-2 + H2O + 2 (cytochróm C) oxidovaný => SO4-2 + 2 (cytochróm C) znížený + 2 H+

Nedostatok enzýmu genetickou mutáciou u človeka môže viesť k predčasnej smrti.

Síričitan je neurotoxická zlúčenina, takže nízka aktivita enzýmu sulfit oxidázy môže spôsobiť duševnú chorobu, mentálnu retardáciu, mentálnu degradáciu a nakoniec smrť..

V metabolizme železa a ako súčasť zubov

Molybdén zasahuje do metabolizmu železa, uľahčuje jeho intestinálnu absorpciu a tvorbu erytrocytov. Okrem toho je súčasťou skloviny zubov a spolu s fluoridom pomáha pri prevencii zubného kazu.

nedostatok

Nedostatok v príjme molybdénu súvisí so zvýšeným výskytom rakoviny pažeráka v regiónoch Číny a Iránu v porovnaní s regiónmi Spojených štátov s vysokými hladinami molybdénu..

Význam v rastlinách

Dusičnanreduktáza je enzým, ktorý hrá životne dôležitú úlohu v rastlinách, pretože spolu s enzýmom dusitanreduktázou zasahuje do transformácie dusičnanov na amónium.

Tieto dva enzýmy vyžadujú pre svoje fungovanie kofaktor (Mo-co). Reakcia katalyzovaná enzýmom nitrátreduktáza môže byť schematicky znázornená nasledovne:

Dusičnan + Elektrón Giver + H2O => dusitan + donor oxidovaného elektrónu

K oxidačno-redukčnému procesu dusičnanov dochádza v cytoplazme rastlinných buniek. Dusitan, produkt z predchádzajúcej reakcie, sa prenesie do plastidu. Enzým nitrit reduktáza pôsobí na dusitan, s pôvodom amónia.

Na syntézu aminokyselín sa používa amoniak. Okrem toho rastliny používajú molybdén pri premene anorganického fosforu na organický fosfor.

Organický fosfor existuje v mnohých molekulách biologickej funkcie, ako sú: ATP, glukóza-6-fosfát, nukleové kyseliny, forfolipidy atď..

Nedostatok molybdénu postihuje hlavne krížovitú skupinu, zeleninu, vianočné hviezdy a prvosienky..

V karfiole, nedostatok molybdénu spôsobuje obmedzenie šírky listovej končatiny, zníženie rastu rastliny a tvorbu kvetov..

Použitie a aplikácie

katalyzátor

-Je katalyzátorom na odsírenie ropy, petrochemických látok a kvapalín pochádzajúcich z uhlia. Katalytický komplex obsahuje MoS2 fixované na oxide hlinitom a aktivované kobaltom a niklom.

-Molybdát tvorí komplex s bizmutom na selektívnu oxidáciu propénu, amoniaku a vzduchu. Teda tvoria akrylonitril, acetonitril a ďalšie chemikálie, ktoré sú surovinami pre priemysel plastov a vlákien.

Podobne, molybdátové železo katalyzuje selektívnu oxidáciu metanolu na formaldehyd.

pigmenty

-Molybdén zasahuje do tvorby pigmentov. Napríklad molybdénová pomaranč sa tvorí spoločným vyzrážaním chromanu olovnatého, molybdénanu olovnatého a síranu olovnatého.

Je to ľahký a stabilný pigment pri rôznych teplotách, ktorý je jasne červený, oranžový alebo červenožltý. Používa sa pri výrobe farieb a plastov, ako aj v gumárenských a keramických výrobkoch.

molybdénan

-Molybdát je inhibítorom korózie. Molybdénan sodný sa používa ako náhrada chromátu na inhibíciu korózie kalených ocelí v širokom rozsahu pH..

-Používa sa vo vodných chladičoch, klimatizáciách a vykurovacích systémoch. Molybdáty sa tiež používajú na inhibíciu korózie v hydraulických systémoch a automobilovom inžinierstve. Pigmenty, ktoré inhibujú koróziu, sa tiež používajú vo farbách.

-Molybdátan je vďaka svojim vlastnostiam s vysokou teplotou tavenia, nízkym koeficientom tepelnej rozťažnosti a vysokou tepelnou vodivosťou určený na výrobu pások a nití používaných v odvetví osvetlenia..

-Používa sa v polovodičových základných doskách; v výkonovej elektronike; elektródy na spájanie skiel; Kamery pre vysokoteplotné pece a katódy na poťahovanie solárnych článkov a plochých obrazoviek.

-A navyše, molybdát sa používa pri výrobe téglikov pre všetky obvyklé procesy v oblasti spracovania zafírov..

Zliatiny s oceľou

-Molybdén sa používa v zliatinách s oceľou, ktorá odoláva vysokým teplotám a tlakom. Tieto zliatiny sa používajú v stavebníctve a pri výrobe dielov pre lietadlá a automobily.

-Molybdénan, aj pri koncentráciách nízkych ako 2%, dáva svojej zliatine oceľ s vysokou odolnosťou voči korózii.

Iné použitia

-Molybdát sa používa v leteckom a kozmickom priemysle; pri výrobe LCD obrazoviek; pri spracovaní vody a dokonca pri aplikácii laserového lúča.

-Disulfid molybdénanu je sám o sebe dobrým mazivom a poskytuje tolerančné vlastnosti voči extrémnym tlakom pri interakcii mazív s kovmi..

Lubrikanty tvoria kryštalickú vrstvu na povrchu kovov. Vďaka tomu sa redukuje trenie kov-kov na minimum, dokonca aj pri vysokých teplotách.

referencie

  1. Wikipedia. (2018). Molybdénu. Zdroj: en.wikipedia.org
  2. Loď. (2016). Molybdénu. Zdroj: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
  3. Medzinárodná asociácia molybdénu (IMOA). (2018). Molybdénu. Prevzaté z: imoa.info
  4. F Jona a P M Marcus. (2005). Kryštálová štruktúra a stabilita molybdénu pri ultra vysokom tlaku. J. Phys., Condens. Záležitosť 17 1049.
  5. Plansee. (N. D.). Molybdénu. Zdroj: plansee.com
  6. Lenntech. (2018). Molybdén - Mo. Zdroj: lenntech.com
  7. Curiosoando.com (18. október 2016). Aké sú príznaky nedostatku molybdénu? Obnovené z: curiosoando.com
  8. Ed Bloodnick. (21. marca 2018). Úloha molybdénu pri pestovaní rastlín. Zdroj: pthorticulture.com