MOLIBDEN: STRUKTURA, SVOJSTVA, VALENCIJA, FUNKCIJE - KEMIJA - 2025

Molibden (Mo) je prijelazni metal koji pripada skupini 6, vrijeme 5 periodičkog. Ima elektroničku konfiguraciju (Kr) 4d ⁵ 5s ¹; atomskog broja 42 i prosječne atomske mase 95,94 g / mol. Ima 7 stabilnih izotopa: ⁹² Mo, ⁹⁴ Mo, ⁹⁵ Mo, ⁹⁶ Mo, ⁹⁷ Mo, ⁹⁸ Mo i ¹⁰⁰ Mo; biti izotop ⁹⁸ Mo onaj koji je u većem omjeru.

To je bijeli metal srebrnog izgleda i ima kemijska svojstva slična kromu. U stvari su oba metalna elementa iste skupine, krom se nalazi iznad molibdena; to jest, molibden je teži i ima višu razinu energije.

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

Molibden u prirodi ne postoji, ali kao dio minerala od kojih je najzastupljeniji molibdenit (MoS ₂). Pored toga, povezan je s drugim sumpornim mineralima iz kojih se dobiva i bakar.

Njegova upotreba povećala se tijekom Prvog svjetskog rata, jer je zamijenio volfram, što je bilo slabo zbog njegove masovne eksploatacije.

karakteristike

Molibden se odlikuje velikom izdržljivošću, otpornošću na koroziju, visokim talištem, taloženošću i podnosi visoke temperature. Smatra se vatrostalnim metalom, jer ima talište veće od platine (1,772 ° C).

Također ima niz dodatnih svojstava: energija vezanja njegovih atoma je visoka, nizak tlak pare, nizak koeficijent toplinske ekspanzije, visoka razina toplinske vodljivosti i mali električni otpor.

Sva ova svojstva i karakteristike omogućile su molibdenu brojne primjene i primjenu, od kojih je najistaknutija formacija legura čelikom.

S druge strane, on je bitan element u tragovima za život. U bakterijama i biljkama molibden je kofaktor prisutan u brojnim enzimima koji sudjeluju u fiksiranju i iskorištavanju dušika.

Molibden je kofaktor aktivnosti enzima oksotransferaze, koji prenose atome kisika iz vode dok prenose dva elektrona. Ti enzimi uključuju primat ksantin oksidazu čija je funkcija oksidacija ksantina u mokraćnu kiselinu.

Može se dobiti iz nekoliko namirnica, uključujući sljedeće: cvjetača, špinat, češnjak, integralne žitarice, heljda, pšenične klice, leća, sjemenke suncokreta i mlijeko.

Otkriće

Molibden nije izoliran u prirodi, pa je u mnogim svojim kompleksima u davnim vremenima bio miješan s olovom ili ugljikom.

1778. Carl Wilhelm, švedski kemičar i ljekarnik, uspio je identificirati molibden kao poseban element. Wilhelm je molibdenit (MoS ₂) tretirao dušičnom kiselinom, dobivši spoj kisele prirode u kojem je identificirao molibden.

Kasnije, 1782., Peter Jacob Hjelm, koristeći Wilhelmovu kiselinu, redukcijom ugljikom, uspio je izolirati nečisti molibden.

Struktura

Kakva je kristalna struktura molibdena? Njegovi metalni atomi prihvaćaju tjelesni središnji kubni kristalni sustav (bcc) pri atmosferskom tlaku. Pri višim pritiscima, atomi molibdena kompaktni su i formiraju gušće strukture, poput kubnih usredotočenih na lice (fcc) i šesterokutnih (hcp).

Njegova metalna veza je snažna i poklapa se s činjenicom da je jedna od krutih tvari s najvišom talištem (2623ºC). Ova strukturna čvrstoća je zbog činjenice da je molibden bogat elektronima, njegova kristalna struktura znatno je gusta, a teža je od kroma. Ova tri faktora omogućuju mu da ojača legure u kojima je dio.

S druge strane, važnija struktura strukture metalijskog molibdena od njegovih spojeva. Za molibden je karakteristična njegova sposobnost da formira dinuklearne (Mo-Mo) ili polinuklearne (Mo-Mo-Mo- ···) spojeve.

Također se može koordinirati s drugim molekulama da tvori spojeve s formulama MoX ₄ do MoX ₈. Unutar ovih spojeva uobičajena je prisutnost mostova kisika (Mo-O-Mo) ili sumpora (Mo-S-Mo).

Svojstva

Izgled

Čvrsta srebrno bijela.

Talište

2,623 ° C (2,896 K).

Vrelište

4.639 ° C (4.912 K).

Entalpija fuzije

32 kJ / mol.

Entalpija isparavanja

598 kJ / mol.

Tlak pare

3,47 Pa na 3000 K.

Tvrdoća na Mohsovoj skali

5.5

Topnost u vodi

Spojevi molibdena slabo su topljivi u vodi. Međutim, molibdatni ion MoO ₄ ^-2 je topljiv.

korozija

Otporan je na koroziju i jedan je od metala koji najbolje odolijeva djelovanju klorovodične kiseline.

Oksidacija

Ne hrđa na sobnoj temperaturi. Da bi se brzo hrđalo, potrebne su joj temperature veće od 600 ° C.

Valencias

Konfiguracija elektrona molibdena je 4d ⁵ 5s ¹, tako da ima šest valentnih elektrona. Ovisno o tome na koji se atom veže, metal može izgubiti sve svoje elektrone i imati valenciju od +6 (VI). Na primjer, ako formira veze s elektronegativnim atomom fluora (MoF ₆).

Međutim, može izgubiti 1 do 5 elektrona. Dakle, njegove vrijednosti su raspona od +1 (I) do +5 (V). Kad izgubi samo jedan elektron, ona napušta orbitalu 5s, a njena konfiguracija postaje 4d ⁵. Pet elektrona 4d orbita trebaju visoko kiseli medij i vrste slične elektronima da napuste Mo atom.

Od njegovih šest raspoloženja, koje su najčešće? +4 (IV) i +6 (VI). Mo (IV) ima 4d ² konfiguraciju, dok Mo (VI),.

Za Mo ⁴⁺ nije jasno zašto je stabilniji od, na primjer, Mo ³⁺ (kao što je slučaj s Cr ³⁺). Ali za Mo ⁶⁺ moguće je izgubiti tih šest elektrona, jer kriptir plemenitog plina postaje izoelektronski.

Kloridi molibdena

Niz molibdenovih klorida različitih valencija ili oksidacijskih stanja naveden je u nastavku, od (II) do (VI):

-Molybdenum diklorid (MoCl ₂). Žuta kruta tvar.

-Molybdenum triklorid (MoCl ₃). Tamnocrvena kruta tvar.

-Molybdenum tetraklorid (MoCl ₄). Čvrsta crna.

-Molibden pentaklorid (MoCl ₅). Čvrsta tamnozelena.

-Molibden-heksaklorid (MoCl ₆). Čvrsta smeđa.

Funkcije u tijelu

Molibden je bitan element u tragovima za život, jer je prisutan kao kofaktor u mnogim enzimima. Oksotransferaze koriste molibden kao kofaktor da ispune svoju funkciju prijenosa kisika iz vode s par elektrona.

Među oksotransferaze su:

• Ksantin oksidaza.
• Aldehid oksidaza, koja oksidira aldehide.
• Amini i sulfidi u jetri.
• Sulfit oksidaza, koja oksidira sulfit u jetri.
• Nitrat reduktaza.
• Nitrit reduktaza prisutna u biljkama.

Enzim ksantin

Enzim ksantin oksidaza katalizira terminalni korak u katabolizmu purina u primata: pretvorba ksantina u mokraćnu kiselinu, spoj koji se tada izlučuje.

Ksantin oksidaza ima FAD kao koenzim. Pored toga, katalitičko djelovanje uključeno je nehemsko željezo i molibden. Djelovanje enzima može se opisati sljedećom kemijskom jednadžbom:

Ksantin + H ₂ O + O ₂ => Urična kiselina + H ₂ O ₂

Molibden djeluje kao kofaktor molibdopterin (Mo-co). Ksantin oksidaza nalazi se prvenstveno u jetri i tankom crijevu, ali upotreba imunoloških tehnika omogućila je njezino mjesto u mliječnim žlijezdama, koštanim mišićima i bubrezima.

Enzim ksantin oksidaza inhibira lijek Allopurinol, koji se koristi u liječenju gihta. 2008. godine započela je komercijalizacija lijeka Febuxostat s boljim učinkom u liječenju bolesti.

Enzim aldehid oksidaza

Enzim aldehid oksidaza nalazi se u staničnoj citoplazmi, a nalazi se u biljnom i životinjskom carstvu. Enzim katalizira oksidaciju aldehida u karboksilnu kiselinu.

Citokrom P ₄₅₀ i međuprodukti enzima monoamin oksidaza (MAO) također kataliziraju oksidaciju.

Zbog svoje široke specifičnosti, enzim aldehid oksidaza može oksidirati mnoge lijekove, a svoju funkciju obavlja uglavnom u jetri. Djelovanje enzima na aldehid može se ocrtati na sljedeći način:

Aldehid + H ₂ O O + ₂ => karboksilne kiseline + H ₂ O ₂

Enzim sulfit oksidaze

Enzim sulfit oksidaza sudjeluje u pretvorbi sulfita u sulfat. Ovo je krajnji korak u razgradnji spojeva koji sadrže sumpor. Reakcija katalizirana enzimom odvija se prema sljedećoj shemi:

SO ₃ ^-2 + H ₂ O + 2 (citokroma C) oksidira => SO ₄ ^-2 + 2 (citokroma C) reducira + 2H ⁺

Manjak enzima zbog genetske mutacije kod čovjeka može dovesti do prerane smrti.

Sulfit je neurotoksični spoj, tako da niska aktivnost enzima sulfit oksidaze može dovesti do mentalnih bolesti, mentalne retardacije, mentalne degradacije i na kraju do smrti.

U metabolizmu željeza i kao sastavni dio zuba

Molibden je uključen u metabolizam željeza, olakšavajući njegovu crijevnu apsorpciju i stvaranje eritrocita. Osim toga, dio je cakline zuba, a zajedno s fluoridom pomaže u prevenciji karijesa.

Nedostatak

Manjak unosa molibdena povezan je s većom učestalošću raka jednjaka u regijama Kine i Irana, u usporedbi s regijama Sjedinjenih Država s visokom razinom molibdena.

Važnost u biljkama

Nitrat reduktaza je enzim koji ima vitalnu ulogu u biljkama, jer zajedno s enzimom nitrit reduktazom intervenira u pretvorbi nitrata u amonij.

Dva enzima zahtijevaju kofaktor (Mo-co) za svoj rad. Reakcija katalizirana enzim nitrat reduktazom može se prikazati na sljedeći način:

Nitrat + elektron-donor + H ₂ O => nitrita + oksidiran elektron-donor

Proces redukcije oksidacije nitrata događa se u citoplazmi biljnih stanica. Nitrit, produkt prethodne reakcije, prenosi se u plastid. Enzim nitrit reduktaza djeluje na nitrit, izazivajući amonijak.

Amonij se koristi za sintezu aminokiselina. Uz to, biljke koriste molibden u pretvorbi anorganskog fosfora u organski fosfor.

Organski fosfor postoji u brojnim molekulama bioloških funkcija, kao što su: ATP, glukoza-6-fosfat, nukleinske kiseline, folipidi itd.

Manjak molibdena uglavnom utječe na grupu križara, mahunarki, poinsettija i primroza.

U cvjetači, nedostatak molibdena uzrokuje ograničenje širine listova listova, smanjenje rasta biljaka i formiranja cvijeta.

Upotrebe i primjene

Katalizator

-To je katalizator za uklanjanje odsumporavanja nafte, petrokemija i tekućina dobivenih iz ugljena. Katalizatorski kompleks sadrži MoS ₂ fiksiran na glinici i aktiviran kobaltom i niklom.

-Molibdat tvori kompleks s bizmutom za selektivnu oksidaciju propena, amonijaka i zraka. Tako nastaju akrilonitril, acetonitril i druge kemikalije, sirovine za industriju plastike i vlakana.

Slično tome, željezni molibdat katalizira selektivnu oksidaciju metanola u formaldehid.

pigmenti

-Molibden sudjeluje u stvaranju pigmenata. Na primjer, molibden narančaste boje nastaje istodobnim taloženjem olovnog kromata, olovnog molibdata i olovnog sulfata.

Ovo je svijetli pigment koji je stabilan na različitim temperaturama, a pojavljuje se u jarko crvenoj, narančastoj ili crveno-žutoj boji. Koristi se u pripremi boja i plastike, kao i u gumenim i keramičkim proizvodima.

molibdat

-Molibdat je inhibitor korozije. Natrijev molibdat korišten je kao zamjena za kromat za inhibiranje korozije kaljenih čelika u širokom rasponu pH.

-Koristi se u hladnjacima vode, klima uređajima i sustavima grijanja. Molibdati se također koriste da inhibiraju koroziju u hidrauličkim sustavima i automobilskom inženjerstvu. Također, pigmenti koji inhibiraju koroziju koriste se u bojama.

-Molibdat se, zbog svojih svojstava visoke tališta, niskog koeficijenta toplinske ekspanzije i visoke toplinske vodljivosti, koristi za proizvodnju traka i niti koje koristi industrija rasvjete.

-Koristi se u matičnim pločama za poluvodiče; u energetskoj elektronici; elektrode za taljenje stakla; komore za visoke temperature peći i katode za oblaganje solarnih ćelija i ravnih ekrana.

-A također, molibdat se koristi u proizvodnji lončića za sve uobičajene procese na polju prerade safira.

Legure s čelikom

-Molibden se koristi u legurama sa čelikom koje podnose visoke temperature i pritiske. Te se legure koriste u građevinarstvu i u proizvodnji dijelova za zrakoplove i automobile.

-Molibdat, čak i u koncentracijama nižim od 2%, daje svojoj leguri čelik visoku otpornost na koroziju.

Ostale uporabe

-Molibdat se koristi u zrakoplovnoj industriji; u proizvodnji LCD ekrana; u obradi vode pa čak i u primjeni laserske zrake.

-Molibdatni disulfid je sam po sebi dobro mazivo i pruža ekstremna svojstva tolerancije na pritisak u interakciji maziva i metala.

Maziva tvore kristalni sloj na površini metala. Zahvaljujući tome, trenje metala i metala svodi se na minimum, čak i pri visokim temperaturama.

Reference

1. Wikipedia. (2018.). Molibden. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
2. R. Brod. (2016). Molibden. Oporavak od: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
3. Međunarodno udruženje protiv molibdena (IMOA). (2018.). Molibden. Preuzeto sa: imoa.info
4. F Jona i premijer Marcus. (2005). Kristalna struktura i stabilnost molibdena pri pretjerano visokim pritiscima. J. Phys.: Condens. Materija 17 1049.
5. Plansee. (SF). Molibden. Oporavak od: plansee.com
6. Lenntech. (2018.). Molibden - Mo. oporavio: lenntech.com
7. Curiosoando.com (18. listopada 2016.). Koji su simptomi nedostatka molibdena? Oporavilo od: curiosoando.com
8. Ed Bloodnick. (21. ožujka 2018.). Uloga molibdena u uzgoju biljaka. Oporavilo od: pthorticulture.com