МОЛИБДЕН: СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ВАЛЕНТНОСТИ, ФУНКЦИИ - ХИМИЯ - 2025

На молибден (Мо) е преходен метал, принадлежащ към група 6, 5 период на периодичната таблица. Има електронна конфигурация (Kr) 4d ⁵ 5s ¹; атомен номер 42 и средна атомна маса от 95,94 g / mol. Той има 7 стабилни изотопа: ⁹² Mo, ⁹⁴ Mo, ⁹⁵ Mo, ⁹⁶ Mo, ⁹⁷ Mo, ⁹⁸ Mo и ¹⁰⁰ Mo; като изотоп ⁹⁸ Mo е този, който е в по-голяма пропорция.

Това е бял метал със сребрист вид и има химически свойства, подобни на хром. Всъщност и двете са метални елементи от една и съща група, хромът е разположен над молибден; тоест молибденът е по-тежък и има по-високо енергийно ниво.

Източник: От Hi-Res изображения на химически елементи (http://images-of-elements.com/molybdenum.php), чрез Wikimedia Commons

Молибденът не се намира в природата безплатен, но като част от минералите, като най-богат е молибденит (MoS ₂). В допълнение, той се свързва с други серни минерали, от които също се получава мед.

Употребата му нараства по време на Първата световна война, тъй като замества волфрам, който е оскъден поради масираната му експлоатация.

характеристики

Молибденът се характеризира със своята голяма издръжливост, устойчивост на корозия, висока точка на топене, ковък и издържа на високи температури. Смята се за огнеупорен метал, тъй като има точка на топене по-висока от платина (1,772º C).

Той също така има набор от допълнителни свойства: енергията на свързване на неговите атоми е високо, ниско налягане на парата, нисък коефициент на топлинно разширение, високо ниво на топлопроводимост и ниско електрическо съпротивление.

Всички тези свойства и характеристики позволиха на молибдена да има многобройни приложения и приложения, най-забележимото от които е образуването на сплави със стомана.

От друга страна, той е съществен микроелемент за живота. В бактериите и растенията молибденът е кофактор, присъстващ в множество ензими, участващи във фиксирането и използването на азот.

Молибденът е кофактор за активността на ензимите на оксотрансферазата, които прехвърлят кислородните атоми от водата, докато прехвърлят два електрона. Тези ензими включват ксантин оксидаза примат, чиято функция е да окислява ксантин до пикочна киселина.

Тя може да бъде получена от няколко храни, включително следните: карфиол, спанак, чесън, пълнозърнести храни, елда, пшеничен зародиш, леща, слънчогледови семки и мляко.

откритие

Молибденът не е изолиран в природата, така че в много от своите комплекси е бил объркан в древни времена с олово или въглерод.

През 1778 г. Карл Вилхелм, шведски химик и фармацевт, успява да идентифицира молибдена като отделен елемент. Вилхелм третира молибденит (MoS ₂) с азотна киселина, като получава съединение с киселинен характер, в което идентифицира молибден.

По-късно, през 1782 г., Петър Якоб Хелм, използвайки киселинното съединение на Вилхелм, чрез редукция с въглерод, успява да изолира нечист молибден.

структура

Каква е кристалната структура на молибдена? Неговите метални атоми приемат центрирана в тялото кубична кристална система (bcc) при атмосферно налягане. При по-високо налягане молибденовите атоми се уплътняват и образуват по-плътни структури, като кубически (fcc) и шестоъгълни (hcp), насочени към лицето.

Неговата метална връзка е силна и съвпада с факта, че е едно от твърдите вещества с най-висока точка на топене (2623 ° C). Тази структурна якост се дължи на факта, че молибденът е богат на електрони, кристалната му структура е значително плътна и е по-тежка от хром. Тези три фактора му позволяват да укрепи сплавите, в които е част.

От друга страна, по-важна от структурата на металния молибден е тази на неговите съединения. Молибденът се характеризира със способността си да образува двуядрени (Mo-Mo) или полинуклеарни (Mo-Mo-Mo- ···) съединения.

Той може също така да координира с други молекули, за да образува съединения с формули MoX ₄ до MoX ₈. В рамките на тези съединения присъствието на кислородни мостове (Mo-O-Mo) или сяра (Mo-S-Mo) е често срещано.

Имоти

Външен вид

Плътно сребристо бяло.

Точка на топене

2,623 ° С (2,896 К).

Точка на кипене

4,639 ° С (4,912 К).

Енталпия на сливането

32 kJ / mol.

Енталпия на изпаряването

598 kJ / mol.

Парно налягане

3,47 Па при 3000 К.

Твърдост по скалата на Mohs

5.5

Разтворимост във вода

Молибденовите съединения са слабо разтворими във вода. Молибдатният йон MoO ₄ ^{-2 обаче} е разтворим.

корозия

Той е устойчив на корозия и е един от металите, които най-добре устояват на действието на солната киселина.

окисляване

Не ръждясва при стайна температура. За да ръждяса бързо, са необходими температури по-високи от 600 ºC.

Валенсия

Електронната конфигурация на молибдена е 4d ⁵ 5s ¹, така че има шест валентни електрона. В зависимост от кой атом се свързва, металът може да загуби всичките си електрони и да има валентност от +6 (VI). Например, ако той образува връзки с електроотрицателния флуорен атом (MoF ₆).

Въпреки това, той може да загуби 1 до 5 електрона. По този начин, неговите валентности обхващат диапазона от +1 (I) до +5 (V). Когато загуби само един електрон, той напуска орбитала 5s и конфигурацията й става 4d ⁵. Петте електрона от 4d орбиталата се нуждаят от силно киселинни среди и подобни на електрон видове, за да напуснат Mo атома.

От шестте му валенции, кои са най-често срещаните? +4 (IV) и +6 (VI). Mo (IV) има конфигурация 4d ², докато Mo (VI),.

За Mo ⁴⁺ не е ясно защо е по-стабилен от, например, Mo ³⁺ (какъвто е случаят с Cr ³⁺). Но за Mo ⁶⁺ е възможно да загубят тези шест електрона, защото криптонът от благороден газ става изоелектрон.

Молибденови хлориди

Поредица от молибденови хлориди с различни валентности или окислителни състояния са изброени по-долу, от (II) до (VI):

-Molybdenum дихлорид (MoCl ₂). Жълто твърдо вещество.

-Molybdenum трихлорид (MoCl ₃). Тъмночервено твърдо вещество.

-Molybdenum тетрахлорид (MoCl ₄). Плътно черно.

-Молибден пентахлорид (MoCl ₅). Плътно тъмнозелено.

-Молибден хексахлорид (MoCl ₆). Плътно кафяво.

Функции в тялото

Молибденът е важен микроелемент за живота, тъй като присъства като кофактор в множество ензими. Оксотрансферазите използват молибден като кофактор, за да изпълнят функцията си за пренасяне на кислород от вода с двойка електрони.

Сред оксотрансферазите са:

• Ксантин оксидаза.
• Алдехид оксидаза, която окислява алдехидите.
• Амини и сулфиди в черния дроб.
• Сулфитна оксидаза, която окислява сулфита в черния дроб.
• Нитратна редуктаза.
• Нитрит редуктаза, присъстваща в растенията.

Ензим ксантин

Ензимът ксантин оксидаза катализира крайния етап в катаболизма на пурините при примати: превръщането на ксантин в пикочна киселина, съединение, което след това се отделя.

Ксантин оксидазата има FAD като коензим. В допълнение, нехемовото желязо и молибденът участват в каталитичното действие. Действието на ензима може да бъде описано със следното химично уравнение:

Ксантин + Н ₂ О + О ₂ => Пикочна киселина + Н ₂ О ₂

Молибденът действа като кофактор молибдоптерин (Mo-co). Ксантин оксидазата се намира главно в черния дроб и тънките черва, но използването на имунологични техники позволи местоположението й в млечните жлези, скелетния мускул и бъбрека.

Ензимът ксантин оксидаза се инхибира от лекарството Аллопуринол, използвано за лечение на подагра. През 2008 г. започна комерсиализацията на лекарството Febuxostat с по-добри резултати при лечението на болестта.

Ензим алдехид оксидаза

Ензимът алдехид оксидаза се намира в клетъчната цитоплазма, като се намира както в зеленчуковото царство, така и в животинското царство. Ензимът катализира окисляването на алдехида до карбоксилна киселина.

Цитохром Р ₄₅₀ и междинните съединения на ензима моноамин оксидаза (МАО) също катализират окисляването.

Поради широката си специфичност ензимът алдехид оксидаза може да окисли много лекарства, изпълнявайки функцията си главно в черния дроб. Действието на ензима върху алдехида може да бъде очертано по следния начин:

Алдехид + Н ₂ О + О ₂ => Карбоксилна киселина + Н ₂ О ₂

Сулфит-оксидазен ензим

Ензимната сулфитна оксидаза участва в превръщането на сулфита в сулфат. Това е крайният етап в разграждането на съдържащи сяра съединения. Реакцията, катализирана от ензима, протича по следната схема:

SO ₃ ^-2 + H ₂ O + 2 (Цитохром С) се окислява => SO ₄ ^-2 + 2 (Цитохром С) намалява + 2 Н ⁺

Недостигът на ензима поради генетична мутация при човека може да доведе до преждевременна смърт.

Сулфитът е невротоксично съединение, така че ниската активност на ензима сулфитна оксидаза може да доведе до психични заболявания, умствена изостаналост, умствена деградация и в крайна сметка до смърт.

В метаболизма на желязо и като компонент на зъбите

Молибденът участва в метаболизма на желязото, улеснява чревната му абсорбция и образуването на еритроцити. В допълнение, той е част от емайла на зъбите и заедно с флуорид помага в профилактиката на кухини.

дефицит

Недостигът на прием на молибден е свързан с по-висока честота на рак на хранопровода в региони на Китай и Иран, в сравнение с региони на Съединените щати с високи нива на молибден.

Значение в растенията

Нитрат редуктазата е ензим, който играе жизненоважна роля в растенията, тъй като заедно с ензима нитрит редуктаза се намесва в превръщането на нитрата в амоний.

Двата ензима се нуждаят от кофактора (Mo-co) за своята работа. Реакцията, катализирана от ензим нитрат редуктазата, може да бъде очертана, както следва:

Нитрат + донор на електрони + H ₂ O => нитрит + Окислен донор на електрони

Процесът на редукция на окисляването на нитратите се осъществява в цитоплазмата на растителните клетки. Нитритът, продукт на предишната реакция, се прехвърля в пластида. Ензимът нитрит редуктаза действа върху нитрита, причинявайки амоняк.

Амоният се използва за синтез на аминокиселини. В допълнение, растенията използват молибден при превръщането на неорганичен фосфор в органичен фосфор.

Органичният фосфор съществува в множество молекули на биологична функция, като: АТФ, глюкозо-6-фосфат, нуклеинови киселини, фолипиди и др.

Дефицитът на молибден засяга главно групата на кръстоцветните растения, бобовите растения, пуансеттиите и игликите.

При карфиола дефицитът на молибден причинява ограничаване на ширината на листния лист, намаляване на растежа на растенията и образуването на цветя.

Употреби и приложения

катализатор

-Той е катализатор за десулфуризация на нефт, нефтохимикали и течности, получени от въглища. Катализаторният комплекс съдържа MoS _2, фиксиран върху алуминиев двуокис и активиран от кобалт и никел.

-Молибдатът образува комплекс с бисмут за селективно окисляване на пропен, амоняк и въздух. Така те образуват акрилонитрил, ацетонитрил и други химикали, които са суровина за производството на пластмаси и фибри.

По подобен начин железният молибдат катализира селективното окисляване на метанол до формалдехид.

Пигменти

-Молибденът участва в образуването на пигменти. Например, оранжевият молибден се образува при съвместно утаяване на оловен хромат, оловен молибдат и оловен сулфат.

Това е лек пигмент, който е стабилен при различни температури и се появява в яркочервени, оранжеви или червено-жълти цветове. Използва се при приготвянето на бои и пластмаси, както и в каучукови и керамични изделия.

молибдат

-Молибдатът е инхибитор на корозията. Натриевият молибдат се използва като заместител на хромата за инхибиране на корозията на закалените стомани при широк диапазон на рН.

-Използва се във водни охладители, климатици и отоплителни системи. Молибдатите се използват и за инхибиране на корозия в хидравличните системи и в автомобилната техника. Също така пигментите, които инхибират корозията, се използват в боите.

-Молибдатът, поради свойствата си на висока точка на топене, нисък коефициент на топлинно разширение и висока топлопроводимост, се използва за производство на ленти и нишки, използвани от осветителната индустрия.

-Използва се в дънни платки за полупроводници; в силовата електроника; електроди за топене на стъкло; камери за високотемпературни пещи и катоди за покриване на слънчеви клетки и плоски екрани.

-И също така, молибдатът се използва при производството на тигели за всички обичайни процеси в областта на обработката на сапфир.

Сплави със стомана

-Молибденът се използва в сплави със стомана, които издържат на високи температури и налягане. Тези сплави се използват в строителната индустрия и при производството на части за самолети и автомобили.

-Молибдат, дори при концентрации до 2%, придава на сплавта със стомана висока устойчивост на корозия.

Други приложения

-Молибдат се използва в аерокосмическата промишленост; в производството на LCD екрани; при водна обработка и дори при прилагане на лазерния лъч.

-Молибдатният дисулфид сам по себе си е добро смазващо вещество и осигурява екстремни свойства на поносимост при налягане при взаимодействие на смазочни материали с метали.

Смазочните материали образуват кристален слой на повърхността на металите. Благодарение на това триенето на метал-метал се намалява до минимум, дори при високи температури.

Препратки

1. Wikipedia. (2018). Молибден. Възстановено от: en.wikipedia.org
2. Р. Кораб. (2016 г.). Молибден. Възстановени от: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
3. Международна асоциация по молибден (IMOA). (2018). Молибден. Взета от: imoa.info
4. F Йона и премиер Маркъс. (2005 г.). Кристалната структура и стабилността на молибдена при ултрависоко налягане. J. Phys.: Condens. Материя 17 1049.
5. Plansee. (SF). Молибден. Възстановено от: plansee.com
6. Lenntech. (2018). Молибден - Mo. Възстановен от: lenntech.com
7. Curiosoando.com (18 октомври 2016 г.). Какви са симптомите на недостиг на молибден? Възстановени от: curiosoando.com
8. Ед Блъдник. (21 март 2018 г.). Роля на молибден в отглеждането на растения. Възстановени от: pthorticulture.com