Molybdenstruktur, egenskaper, valenser, funksjoner



den molybden (Mo) er et overgangsmetall som tilhører gruppe 6, periode 5 i det periodiske systemet. Den har elektronisk konfigurasjon (Kr) 4d55S1; atomnummer 42 og gjennomsnittlig atommasse på 95,94 g / mol. Presenterer 7 stabile isotoper: 92Mo, 94Mo, 95Mo, 96Mo, 97Mo, 98Mo og 100mo; å være isotopen 98Mo som er i størst grad.

Det er et hvitt metall med sølv utseende og har kjemiske egenskaper som ligner på krom. Faktisk er begge metallelementer av samme gruppe, krommet ligger over molybden; det vil si, molybden er tyngre og har et høyere energinivå.

Molybden er ikke fritt i naturen, men er en del av mineraler, den mest omfattende er molybdenitt (MoS)2). I tillegg er det forbundet med andre svovelmineraler, hvorfra også kobber oppnås. 

Dens bruk ble økt under første verdenskrig, siden den erstattet wolframen, som var mangel på grunn av sin massive utnyttelse.

index

  • 1 Egenskaper
  • 2 Discovery
  • 3 Struktur
  • 4 Egenskaper
  • 5 Valencias
    • 5.1 Molybdenklorider
  • 6 Funksjoner i kroppen
    • 6,1 xanthin enzym
    • 6.2 Enzymaldehydoksidase
    • 6.3 Sulfittoksidaseenzym
    • 6.4 I metabolismen av jern og som en bestanddel av tennene
    • 6.5 Mangel
  • 7 Viktighet i planter
  • 8 bruksområder og applikasjoner
    • 8.1 katalysator
    • 8.2 pigmenter
    • 8.3 Molybdat
    • 8.4 Legeringer med stål
    • 8.5 Andre bruksområder
  • 9 referanser

funksjoner

Molybden kjennetegnes av høy holdbarhet, korrosjonsbestandighet, høyt smeltepunkt, smeltbarhet og tåler høye temperaturer. Det regnes som et ildfast metall fordi det har et smeltepunkt som er overlegen til platina (1.772 º C).

Det har også et sett med ekstra egenskaper: bindingsenergien av atomene er høy, lavt damptrykk, lav termisk ekspansjonsfaktor, høyt termisk ledningsevne og lav elektrisk motstand.

Alle disse egenskapene og egenskapene har gjort det mulig for molybden å ha mange bruksområder og anvendelser, og er den mest beryktede dannelsen av legeringer med stål.

På den annen side er det et viktig sporelement for livet. I bakterier og planter er molybden en kofaktor tilstede i mange enzymer involvert i fiksering og bruk av nitrogen.

Molybden er en kofaktor for aktiviteten til oksotransferase enzymer, som overfører oksygenatomer fra vann, mens overføring av to elektroner. Blant disse enzymene er xantinoksidasen av primater, hvis funksjon er å oksidere xantin til urinsyre.

Det kan hentes fra ulike matvarer, inkludert følgende: blomkål, spinat, hvitløk, helkorn, bokhvete, hvetekim, linse, solsikkefrø og melk.

oppdagelse

Molybden er ikke isolert i naturen, så i mange av dens komplekser ble forvirret i oldtiden med bly eller karbon.

I 1778 klarte Carl Wilhelm, svensk kjemiker og apotek, å identifisere molybden som et distinkt element. Wilhelm-behandlet molybdenitt (MoS)2) med salpetersyre, oppnåelse av en forbindelse av en sur natur hvori den identifiserte molybden.

Senere, i 1782, klarte Peter Jacob Hjelm, ved bruk av Wilhelms sure forbindelse, ved karbonreduksjon, å isolere et uren molybden.

struktur

Hva er den krystallinske strukturen av molybden? Dets metallatomer adopterer det kubiske krystallinske systemet sentrert i kroppen (bcc, for sin akronym på engelsk) ved atmosfærisk trykk. Ved høyere trykk blir molybdenatomer komprimert for å oppnå mer tette strukturer, som den kubiske sentrert på ansiktene (fcc) og sekskantet (hcp).

Metallbinding er sterk og faller sammen med det faktum at det er et av faststoffene med høyest smeltepunkt (2623ºC). Denne strukturelle styrken skyldes det faktum at molybden er rik på elektroner, dets krystallstruktur er betydelig tett, og den er tyngre enn krom. Disse tre faktorene tillater deg å styrke legeringene der du er del.

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

På samme måte kan den koordinere med andre molekyler for å danne forbindelser med MoX formler4 opp MoX8. Innenfor disse forbindelsene er vanlig forekomsten av oksygenbroer (Mo-O-Mo) eller svovel (Mo-S-Mo).

egenskaper

utseende

Solid hvitt sølv.

Smeltepunkt

2.623 ºC (2.896 K).

Kokepunkt

4,639 ºC (4,912 K).

Entalier av fusjon

32 kJ / mol.

Enthalpy av fordampning

598 kJ / mol.

Damptrykk

3,47 Pa til 3000 K.

Hardhet på Mohs skalaen

5.5

Løselighet i vann

Molybdenforbindelser er få løselige i vann. Imidlertid MoO molybdat ion4-2 Det er løselig.

korrosjon

Det er motstandsdyktig mot korrosjon og er metaller som best motvirker virkningen av saltsyre.

oksidasjon

Det oksiderer ikke ved romtemperatur. For å oksidere raskt krever temperaturer høyere enn 600ºC.

valen

Den elektroniske konfigurasjonen av molybden er [Kr] 4d55S1, så den har seks valenselektroner. Avhengig av hvilket atom som er koblet, kan metallet miste alle sine elektroner og ha en valens på +6 (VI). Hvis du for eksempel danner bindinger med det elektronegative fluoratomet (MoF)6).

Det kan imidlertid miste 1 til 5 elektroner. Dermed faller valensene i intervallet fra +1 (I) til +5 (V). Når det mister bare en elektron, forlater den 5s-bane, og dens konfigurasjon forblir som [Kr] 4d5. De fem elektronene i 4d-banen krever meget sure medier og veldig elektronlignende arter for å forlate Mo-atomet..

Av sine seks valenser, som er de vanligste? +4 (IV) og +6 (VI). Mo (IV) har konfigurasjon [Kr] 4d2, mens Mo (VI), [Kr].

For Mo4+ Det er ikke klart hvorfor det er mer stabilt enn for eksempel Mo3+ (som med Cr3+). Men for Mo6+ det er mulig å miste disse seks elektronene fordi det blir isoelektronisk til krystallet for edelgass.

Molybdenklorider

Nedenfor er en rekke molybdenklorider med forskjellige valenser eller oksidasjonstilstander, fra (II) til (VI):

-Molybden-diklorid (MoCl2). Solid gul.

-Molybdintriklorid (MoCl3). Solid mørk rød.

-Molybdentetraklorid (MoCl4). Solid svart.

-Molybdenpentaklorid (MoCl5). Solid mørkegrønn.

-Molybden-hexaklorid (MoCl6). Solid brun.

Funksjoner i kroppen

Molybden er et viktig sporelement for livet, da det er tilstede som en kofaktor i mange 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:

  • Xanthinoksidase.
  • Aldehydoksidasen, som oksyderer aldehyder.
  • Aminer og sulfider i leveren.
  • Sulfittoksidase, som oksiderer sulfitt i leveren.
  • Nitratreduktase.
  • Nitrittreduktasen finnes i planter.

Xantin-enzym

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

Xantinoksidase har et koenzym til FAD. I tillegg griper ikke-hemejern og molybden inn i katalytiske tiltak. Virkningen av enzymet kan beskrives med den følgende kjemiske ligning:

Xanthin + H2O + O2  => Urinsyre + H2O2

Molybden intervenerer som cofactor molibdopterin (Mo-co). Xantinoksidase finnes hovedsakelig i leveren og tynntarmen, men bruken av immunologiske teknikker har muliggjort sin plassering i brystkjertlene, skjelettmuskulaturen og nyre.

Enzymet xantinoksidase hemmeres av legemidlet Alopurinol, brukt til behandling av gikt. I 2008 begynte kommersialiseringen av stoffet Febuxostat med bedre ytelse i behandlingen av sykdommen.

Enzymealdehydoksidase

Enzymealdehydoksidasen er lokalisert i den cellulære cytoplasma, funnet både i planterike og i dyreriket. Enzymet katalyserer oksydasjonen av aldehydet i karboksylsyre.

Det katalyserer også oksidasjonen av cytokrom P450 og mellomprodukter fra enzymet monoaminoxidase (MAO).

På grunn av sin brede spesifisitet kan enzymet aldehydoksidase oksidere mange stoffer, og utfører sin funksjon hovedsakelig i leveren. Virkningen av enzymet på aldehydet kan skjematiseres på følgende måte:

Aldehyd + H2O + O2 => Karboksylsyre + H2O2

Sulfittoksidaseenzym

Sulfittoksidasenzymet er involvert i omdannelsen av sulfitt til sulfat. Dette er terminalstrinnet for nedbrytning av svovelholdige forbindelser. Reaksjonen katalysert av enzymet skjer i henhold til følgende skjema:

SW3-2 + H2O + 2 (cytokrom C) oksydert => SO4-2 + 2 (Cytokrom C) redusert + 2 H+

En mangel på enzymet ved en genetisk mutasjon hos mennesker kan føre til tidlig død.

Sulfitt er en nevrotoksisk forbindelse, så en lav aktivitet av sulfittoksidaseenzymet kan forårsake psykisk sykdom, mental retardasjon, mental nedbrytning og til slutt døden.

I metabolismen av jern og som en bestanddel av tennene

Molybden intervenerer i metabolismen av jern, forenkler sin intestinale absorpsjon og dannelsen av erytrocytter. I tillegg er det en del av tennens emalje, og sammen med fluor hjelper det med å forebygge karies.

mangel

En mangel på molybdeninntak har vært knyttet til økt forekomst av esophageal cancer 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 intervenerer i omdannelsen av nitrat til ammonium.

De to enzymer krever for å fungere cofaktoren (Mo-co). Reaksjonen katalysert av enzymetitratreduktasen kan skjematiseres som følger:

Nitrat + Electron Giver + H2O => Nitrit + Oksidert elektrondonor

Oxidasjonsreduserende prosess av nitrat forekommer i cytoplasma av planteceller. Nitritet, produktet fra den foregående reaksjon, overføres til plastidet. Enzym nitrittreduktasen virker på nitritt, opprinnelsesammonium.

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

Organisk fosfor finnes i mange molekyler med biologisk funksjon, som: ATP, glukose-6-fosfat, nukleinsyrer, forfolipider, etc..

En mangel på molybden påvirker hovedsakelig den cruciferous gruppen, grønnsaker, julestjerner og primrosene.

I blomkål produserer en mangel på molybden en begrensning av bredden på bladlegemet, en reduksjon i veksten av planten og dannelsen av blomster.

Bruk og applikasjoner

katalysatoren

-Det er en katalysator for desulfurization av petroleum, petrokjemikalier og kull-avledede væsker. Katalysator-komplekset omfatter MoS2 festet på alumina, og aktivert av kobolt og nikkel.

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

Tilsvarende katalyserer molybdatjern den selektive oksidasjon av metanol til formaldehyd.

pigmenter

-Molybden intervenerer i dannelsen av pigmenter. For eksempel dannes molybdenorange ved samutfelling av blykromat, blymolybdat og blysulfat.

Dette er et lett og stabilt pigment ved forskjellige temperaturer, som vises rødt, oransje eller rødgult. Den brukes til fremstilling av maling og plast, samt i gummi og keramiske produkter.

molybdat

-Molybdat er en korrosjonshemmer. Natriummolybdat har blitt brukt i substitusjon av kromat for å hemme korrosjonen av herdede stål i et bredt område av pH.

-Den brukes i vannkjølere, klimaanlegg og varmesystemer. Molybdater brukes også til å hemme korrosjon i hydrauliske systemer og automotive engineering. Også pigmenter som hemmer korrosjon, brukes i maling.

-Molybdat, på grunn av dets egenskaper med høyt smeltepunkt, lav termisk ekspansjonskoeffisient og høy termisk ledningsevne, er ment å produsere bånd og tråder som brukes av belysningsindustrien.

-Den brukes i halvleder-hovedkort; i kraftelektronikk; elektroder for fusjon av briller; kameraer for høy temperatur ovner og katoder for belegg av solceller og flatskjerm.

-Og i tillegg er molybdat brukt i produksjon av krympe for alle de vanlige prosessene innen bearbeiding av safirer.

Legeringer med stål

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

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

Andre bruksområder

-Molybdat brukes i luftfartsindustrien; i produksjonen av LCD-skjermer; ved behandling av vann og til og med ved laserstrålenes påføring.

-Molybdat disulfid er i seg selv et godt smøremiddel og gir toleranseegenskaper til ekstreme trykk i samspillet mellom smøremidler med metaller.

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

referanser

  1. Wikipedia. (2018). Molybden. Hentet fra: en.wikipedia.org
  2. R. Ship. (2016). Molybden. Hentet fra: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
  3. International Molybden Association (IMOA). (2018). Molybden. Hentet fra: imoa.info
  4. F Jona og P Marcus. (2005). Krystallstrukturen og stabiliteten av molybden ved ultrahøye trykk. J. Phys.: Condens. Materiell 17 1049.
  5. Plansee. (N.d.). Molybden. Hentet fra: plansee.com
  6. Lenntech. (2018). Molybden - Mo. Hentet fra: lenntech.com
  7. Curiosoando.com (18. oktober 2016). Hva er symptomene på molybdenmangel? Gjenopprettet fra: curiosoando.com
  8. Ed Bloodnick. (21. mars 2018). Rollen av molybden i dyrking av planter. Hentet fra: pthorticulture.com