MOLYBDÉN: ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI, VALENCIE, FUNKCIE - CHÉMIA - 2026

Molybdénu (Mo) je prechodný kov patriaci do skupiny 6, doba 5 periodickej tabuľky prvkov. Má elektronickú konfiguráciu (Kr) 4d ⁵ 5s ¹ ; atómové číslo 42 a priemerná atómová hmotnosť 95,94 g / mol. Má 7 stabilných izotopov: ⁹² Mo, ⁹⁴ Mo, ⁹⁵ Mo, ⁹⁶ Mo, ⁹⁷ Mo, ⁹⁸ Mo a ¹⁰⁰ Mo; je izotop ⁹⁸ Mo, ktorý je vo väčšom pomere.

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

Zdroj: Snímkami chemických prvkov Hi-Res (http://images-of-elements.com/molybdenum.php), prostredníctvom Wikimedia Commons

Molybdén sa v prírode nenachádza voľný, ale ako súčasť minerálov, najhojnejším je molybdén (MoS ₂ ). Okrem toho je spojená s inými sírnymi minerálmi, z ktorých sa tiež získava meď.

Jeho používanie sa počas prvej svetovej vojny zvýšilo, pretože nahradilo volfrám, ktorý bol kvôli jeho masívnemu využívaniu vzácny.

vlastnosti

Molybdén sa vyznačuje vysokou trvanlivosťou, odolnosťou proti korózii, vysokou teplotou topenia, tvárnosťou a odolnosťou voči vysokým teplotám. Považuje sa za žiaruvzdorný kov, pretože má teplotu topenia vyššiu ako platina (1 772 ° C).

Má tiež rad ďalších vlastností: väzbová energia jeho atómov je vysoká, nízky tlak pár, nízky koeficient tepelnej rozťažnosti, vysoká úroveň tepelnej vodivosti a nízky elektrický odpor.

Všetky tieto vlastnosti a vlastnosti dovoľujú molybdénu početné použitie a použitie, z ktorých najpozoruhodnejšie je vytváranie zliatin s oceľou.

Na druhej strane je nevyhnutným stopovým prvkom pre život. V baktériách a rastlinách je molybdén kofaktorom prítomným v mnohých enzýmoch, ktoré sa podieľajú na fixácii a využívaní dusíka.

Molybdén je kofaktorom aktivity oxotransferázových enzýmov, ktoré prenášajú atómy kyslíka z vody, zatiaľ čo prenášajú dva elektróny. Medzi tieto enzýmy patrí primát xantín oxidáza, ktorej funkciou je oxidovať xantín na kyselinu močovú.

Dá sa získať z niekoľkých potravín vrátane nasledujúcich: karfiol, špenát, cesnak, celé zrná, pohánka, pšeničné klíčky, šošovica, slnečnicové semienka a mlieko.

objav

Molybdén nie je v prírode izolovaný, takže v mnohých jeho komplexoch bol v staroveku zamieňaný s olovom alebo uhlíkom.

V roku 1778 sa Carl Wilhelm, švédsky chemik a lekárnik, podarilo identifikovať molybdén ako osobitný prvok. Wilhelm ošetril molybdenit (MoS ₂ ) kyselinou dusičnou, čím sa získala zlúčenina kyslej povahy, v ktorej identifikoval molybdén.

Neskôr, v roku 1782, Peter Jacob Hjelm, s použitím Wilhelmovej kyslej zlúčeniny, redukciou uhlíkom, sa podarilo izolovať nečistý molybdén.

štruktúra

Aká je kryštalická štruktúra molybdénu? Jeho atómy kovu prijímajú kubický kryštalický systém (bcc) zameraný na telo pri atmosférickom tlaku. Pri vyšších tlakoch atómy molybdénu zhutňujú a vytvárajú hustejšie štruktúry, ako je kubický centimeter orientovaný na tvár (fcc) a hexagonálny (hcp).

Jeho kovová väzba je silná a zhoduje sa so skutočnosťou, že ide o jednu z tuhých látok s najvyššou teplotou topenia (2623 ° C). Táto štrukturálna pevnosť je spôsobená skutočnosťou, že molybdén je bohatý na elektróny, jeho kryštalická štruktúra je značne hustá a je ťažšia ako chróm. Tieto tri faktory mu umožňujú posilniť zliatiny, ktorých je súčasťou.

Na druhej strane, dôležitejšia ako štruktúra kovového molybdénu je štruktúra jeho zlúčenín. Molybdén je charakterizovaný svojou schopnosťou tvoriť dvojjadrové (Mo-Mo) alebo viacjadrové (Mo-Mo-Mo-···) zlúčeniny.

Môže sa tiež koordinovať s inými molekulami za vzniku zlúčenín so vzorcom MoX ₄ až MoX ₈ . V týchto zlúčeninách je bežná prítomnosť kyslíkových mostíkov (Mo-O-Mo) alebo síry (Mo-S-Mo).

vlastnosti

vzhľad

Masívna strieborná biela.

Bod topenia

2 623 ° C (2 896 K).

Bod varu

4,639 ° C (4,912 K).

Entalpia fúzie

32 kJ / mol.

Entalpia vyparovania

598 kJ / mol.

Tlak vodnej pary

3,47 Pa pri 3 000 K.

Tvrdosť podľa Mohsovej stupnice

5.5

Rozpustnosť vo vode

Zlúčeniny molybdénu sú ťažko rozpustné vo vode. Avšak, molybdénan ion MoO ₄ ^-2 je rozpustný.

korózie

Je odolný proti korózii a je jedným z kovov, ktorý najlepšie odoláva pôsobeniu kyseliny chlorovodíkovej.

oxidácia

Pri izbovej teplote nehrdzavie. Na rýchlu koróziu je potrebná teplota vyššia ako 600 ° C.

Valencijského

Elektrónová konfigurácia molybdénu je 4d ⁵ 5s ¹ , takže má šesť valenčných elektrónov. V závislosti od atómu, na ktorý sa viaže, môže kov stratiť všetky svoje elektróny a mať mocenstvo +6 (VI). Napríklad, ak vytvára väzby s elektronegatívnym atómom fluóru (MoF ₆ ).

Môže však stratiť 1 až 5 elektrónov. Jeho valencie sa tak pohybujú v rozmedzí od +1 (I) do +5 (V). Keď stratí iba jeden elektrón, opustí orbitál 5s a jeho konfigurácia sa stane 4d ⁵ . Päť elektrónov 4. orbitálu vyžaduje, aby opustili atóm Mo vysoko kyslé médiá a elektrónové druhy.

Z jeho šiestich valencií, ktoré sú najbežnejšie? +4 (IV) a +6 (VI). Mo (IV) má 4d ² konfiguráciu , zatiaľ čo mo (VI),.

Pre Mo ⁴⁺ nie je jasné, prečo je stabilnejší ako napríklad Mo ³⁺ (ako je to v prípade Cr ³⁺ ). Ale pre Mo ⁶⁺ je možné stratiť týchto šesť elektrónov, pretože krypton ušľachtilého plynu sa stáva izoelektronickým.

Chloridy molybdénu

Nižšie je uvedený zoznam chloridov molybdénu s rôznymi valenčnými alebo oxidačnými stavmi, od (II) do (VI):

-Molybdenum dichlorid (Mocl ₂ ). Žltá pevná látka.

-Molybdenum chlorid (Mocl ₃ ). Tmavo červená pevná látka.

-Molybdenum chlorid (Mocl ₄ ). Plná čierna.

-Molybdenum chlorid (Mocl ₅ ). Pevné tmavo zelené.

-Molybdenum hexachloride (Mocl ₆ ). Plná hnedá.

Funkcie v tele

Molybdén je nevyhnutným 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 pomocou pár elektrónov.

Medzi oxotransferázy patria:

• Xantín oxidáza.
• Aldehyd oxidáza, ktorá oxiduje aldehydy.
• Amíny a sulfidy v pečeni.
• Sulfit oxidáza, ktorá oxiduje siričitany v pečeni.
• Dusičnan reduktáza.
• Dusitan reduktáza prítomná v rastlinách.

Xantínový enzým

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

Xantín oxidáza má FAD ako koenzým. Na katalytickom pôsobení sa okrem toho podieľa nehemové železo a molybdén. Pôsobenie enzýmu možno opísať pomocou nasledujúcej chemickej rovnice:

Xantín + H ₂ O + O ₂ => kyselina močová + H ₂ O ₂

Molybdén pôsobí ako kofaktor molybdopterínu (Mo-co). Xantín oxidáza sa nachádza predovšetkým v pečeni a tenkom čreve, ale použitie imunologických techník umožnilo jej lokalizáciu v mliečnych žľazách, kostrovom svale a obličkách.

Enzým xantín oxidáza je inhibovaná liekom Allopurinol, ktorý sa používa pri liečbe dny. V roku 2008 sa komercializácia lieku Febuxostat začala s lepším výkonom pri liečení tejto choroby.

Enzým enzýmu aldehyd oxidázy

Enzým aldehyd oxidáza sa nachádza v bunkovej cytoplazme a nachádza sa v rastlinnej ríši aj v živočíšnej ríši. Enzým katalyzuje oxidáciu aldehydu na karboxylovú kyselinu.

Cytochróm P ₄₅₀ a medziprodukty enzýmu monoaminoxidáza (MAO) tiež katalyzujú oxidáciu .

Vďaka svojej širokej špecifickosti môže enzým aldehyd oxidáza oxidovať veľa liekov, pričom svoju funkciu vykonáva hlavne v pečeni. Pôsobenie enzýmu na aldehyd možno naznačiť nasledujúcim spôsobom:

Aldehyd + H ₂ O + O ₂ => karboxylových kyselín + H ₂ O ₂

Enzým Sulfit oxidáza

Enzým sulfit oxidáza sa podieľa na premene siričitanu na síran. Toto je konečný krok pri degradácii zlúčenín obsahujúcich síru. Reakcia katalyzovaná enzýmom prebieha podľa nasledujúcej schémy:

SO ₃ ^-2 + H ₂ O + 2 (cytochróm C) oxiduje => SO ₄ ^-2 + 2 (cytochróm C) redukuje + 2 H ⁺

Nedostatok enzýmu v dôsledku genetickej mutácie u človeka môže viesť k predčasnej smrti.

Sulfit je neurotoxická zlúčenina, takže nízka aktivita enzýmu sulfit oxidáza môže spôsobiť duševné choroby, mentálnu retardáciu, mentálnu degradáciu a nakoniec smrť.

Pri metabolizme železa a ako súčasť zubov

Molybdén sa podieľa na metabolizme železa, čo uľahčuje jeho črevnú absorpciu a tvorbu erytrocytov. Okrem toho je súčasťou skloviny a spolu s fluoridom pomáha pri prevencii dutín.

nedostatok

Nedostatok príjmu molybdénu súvisí s vyšším výskytom rakoviny pažeráka v regiónoch Číny a Iránu v porovnaní s regiónmi Spojených štátov amerických s vysokým obsahom molybdénu.

Dôležitosť v rastlinách

Dusičnan reduktáza je enzým, ktorý plní v rastlinách životne dôležitú funkciu, pretože spolu s enzýmom dusitan reduktáza zasahuje do premeny dusičnanu na amónny.

Dva enzýmy vyžadujú pre svoju činnosť kofaktor (Mo-co). Reakcia katalyzovaná enzýmom nitrát reduktáza môže byť naznačená nasledovne:

Dusičnan + donor elektrónov + H ₂ O => Dusitan + oxidovaný donor elektrónov

Proces redukcie oxidácie dusičnanov prebieha v cytoplazme rastlinných buniek. Dusitan, produkt predchádzajúcej reakcie, sa prenesie do plastidu. Enzým dusitan reduktáza pôsobí na dusitan a spôsobuje amoniak.

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

Organický fosfor existuje v mnohých biologicky funkčných molekulách, ako sú: ATP, glukóza-6-fosfát, nukleové kyseliny, pholipidy atď.

Nedostatok molybdénu postihuje hlavne skupinu krížencov, strukovín, vianočných hviezd a prvosien.

V prípade karfiolu nedostatok molybdénu spôsobuje obmedzenie šírky listu listu, zníženie rastu rastlín a tvorbu kvetov.

Použitie a aplikácie

katalyzátor

-Je to katalyzátor na odsírenie ropy, petrochemík a kvapalín získaných z uhlia. Katalytický komplex zahŕňa morské diaľnice ₂ upevnené na oxid hlinitý, a aktivované kobaltu a niklu.

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

Podobne molybdénan železitý katalyzuje selektívnu oxidáciu metanolu na formaldehyd.

pigmenty

- molybdén sa podieľa na tvorbe pigmentov. Napríklad molybdénová oranžová sa tvorí spoločným zrážaním chromátu olovnatého, molybdénanu olovnatého a síranu olovnatého.

Je to svetlý pigment, ktorý je stabilný pri rôznych teplotách a objavuje sa v jasne červenej, oranžovej alebo červeno-žltej farbe. Používa sa pri príprave farieb a plastov, ako aj v gumárenských a keramických výrobkoch.

molybdénan

- Molybdénan je inhibítor korózie. Molybdénan sodný sa používa ako náhrada za chromát na potlačenie korózie temperovaných ocelí v širokom rozmedzí pH.

-Používa sa vo vodných chladičoch, klimatizačných zariadeniach a vykurovacích systémoch. Molybdenany sa tiež používajú na potlačenie korózie v hydraulických systémoch a v automobilovom inžinierstve. Pigmenty, ktoré inhibujú koróziu, sa používajú aj vo farbách.

- Molybdénan sa kvôli svojim vlastnostiam s vysokou teplotou topenia, nízkym koeficientom tepelnej rozťažnosti a vysokou tepelnou vodivosťou používa na výrobu pások a drôtov používaných v priemysle osvetlenia.

-Používa sa v základných doskách polovodičov; v výkonovej elektronike; elektródy na tavenie skla; komory pre vysokoteplotné pece a katódy na poťahovanie solárnych článkov a plochých obrazoviek.

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

Zliatiny s oceľou

- molybdén sa používa v zliatinách s oceľou, ktoré odolávajú vysokým teplotám a tlakom. Tieto zliatiny sa používajú v stavebníctve a pri výrobe dielov pre lietadlá a automobily.

- Molybdénan, dokonca aj pri nízkych koncentráciách 2%, dáva zliatine s oceľou vysokú odolnosť proti korózii.

Iné použitia

- molybdénan sa používa v leteckom priemysle; pri výrobe LCD obrazoviek; pri úprave vody a dokonca aj pri aplikácii laserového lúča.

- disulfid molybdénanu je sám o sebe dobrým lubrikantom a poskytuje vlastnosti pri extrémnej tolerancii tlaku pri interakcii lubrikantov s kovmi.

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

Referencie

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