Struktura, lastnosti, valence, funkcije molibdena



The molibden (Mo) je prehodna kovina, ki spada v skupino 6, obdobje 5 periodnega sistema. Ima elektronsko konfiguracijo (Kr) 4d55s1; atomsko število 42 in povprečna atomska masa 95,94 g / mol. Predstavlja 7 stabilnih izotopov: 92Mo, 94Mo, 95Mo, 96Mo, 97Mo, 98Mo in 100Mo; izotop 98Mo, ki je v največjem deležu.

Je bela kovina s srebrnim videzom in ima kemijske lastnosti, podobne kromu. Pravzaprav sta oba kovinska elementa iste skupine, krom pa se nahaja nad molibdenom; to je molibden težji in ima višjo energetsko raven.

Molibden v naravi ni prost, vendar je del mineralov, najbolj bogat molibdenit (MoS).2). Poleg tega je povezana z drugimi žveplovimi minerali, iz katerih se pridobiva tudi baker. 

V prvi svetovni vojni se je njegova uporaba povečala, saj je nadomestila volfram, ki je bil zaradi velikega izkoriščanja malo.

Indeks

  • 1 Značilnosti
  • 2 Odkritje
  • 3 Struktura
  • 4 Lastnosti
  • 5 Valencias
    • 5.1 Molibdenovi kloridi
  • 6 Funkcije v telesu
    • 6.1 ksantinski encim
    • 6.2 Encim aldehid oksidaza
    • 6.3 Encim sulfit oksidaze
    • 6.4 V presnovi železa in kot sestavni del zob
    • 6.5 Pomanjkanje
  • 7 Pomen rastlin
  • 8 Uporaba in aplikacije
    • 8.1 Katalizator
    • 8.2 Pigmenti
    • 8.3 Molibdat
    • 8.4 Zlitine z jeklom
    • 8.5 Druge uporabe
  • 9 Reference

Funkcije

Za molibden je značilna visoka obstojnost, odpornost proti koroziji, visoko tališče, ki je tempirana in vzdržljiva na visokih temperaturah. Šteje se, da je ognjevarna kovina, ker ima tališče boljše od platine (1,772 ° C)..

Ima tudi vrsto dodatnih lastnosti: energija vezave njenih atomov je visoka, nizek parni tlak, nizek koeficient toplotne razteznosti, visoka stopnja toplotne prevodnosti in nizka električna upornost.

Vse te lastnosti in lastnosti so omogočile številne uporabe in uporabe molibdena, saj so najbolj znane tvorbe zlitin z jeklom.

Po drugi strani pa je bistveni element v sledovih za življenje. V bakterijah in rastlinah je molibden kofaktor, prisoten v številnih encimih, ki sodelujejo pri fiksaciji in uporabi dušika.

Molibden je kofaktor za delovanje oksotransferaznih encimov, ki prenašajo atome kisika iz vode, medtem ko prenašajo dva elektrona. Med temi encimi je ksantinska oksidaza primatov, katere funkcija je oksidacija ksantina v sečno kislino..

Lahko ga dobimo iz različnih živil, vključno s: cvetačo, špinačo, česnom, celimi zrni, ajdo, pšenični kalčki, lečo, sončnično seme in mleko..

Odkritje

Molibden v naravi ni izoliran, zato je bil v mnogih njegovih kompleksih v starih časih zmešan z svincem ali ogljikom.

Leta 1778 je Karl Wilhelm, švedski kemik in farmacevt, uspel identificirati molibden kot poseben element. Molibdenit, obdelan z Wilhelmom (MoS)2) z dušikovo kislino, pri čemer dobimo spojino kisle narave, v kateri je identificiral molibden.

Kasneje, leta 1782, je Peter Jacob Hjelm, z uporabo Wilhelmove kisle spojine, z zmanjšanjem ogljika, uspel izolirati nečisti molibden.

Struktura

Kakšna je kristalna struktura molibdena? Njegovi kovinski atomi sprejmejo kubični kristalni sistem s središčem v telesu (bcc, za akronim v angleščini) pri atmosferskem tlaku. Pri višjih tlakih so atomi molibdena zgoščeni, da izvirajo iz bolj gostih struktur, kot je kubični centriran na obrazih (fcc) in heksagonala (hcp)..

Njegova kovinska vez je močna in sovpada z dejstvom, da je ena od trdnih snovi z najvišjo točko taljenja (2623 ° C). Ta strukturna trdnost je posledica dejstva, da je molibden bogat z elektroni, njegova kristalna struktura je precej gosta in je težja od kroma. Ti trije dejavniki omogočajo krepitev zlitin, v katerih ste del.

Po drugi strani pa je pomembnejša struktura kovinskega molibdena tista njenih spojin. Za molibden je značilna sposobnost tvorbe jedrskih (Mo-Mo) ali polinuklearnih (Mo-Mo-Mo- ···) spojin..

Prav tako se lahko usklajuje z drugimi molekulami in tvori spojine z formulami MoX4 do MoX8. Znotraj teh spojin je pogosta prisotnost kisikovih mostov (Mo-O-Mo) ali žvepla (Mo-S-Mo)..

Lastnosti

Videz

Trdno belo srebro.

Tališče

2,623 ºC (2,896 K).

Vrelišče

4,639 ºC (4,912 K).

Entalpija fuzije

32 kJ / mol.

Entalpija izhlapevanja

598 kJ / mol.

Parni tlak

3.47 Pa do 3.000 K.

Trdota po Mohsovi lestvici

5.5

Topnost v vodi

Molibdenove spojine so malo topne v vodi. Vendar pa je MoO molibdatni ion4-2 Topen je.

Korozija

Je odporen proti koroziji in so kovine, ki se najbolje upirajo delovanju klorovodikove kisline.

Oksidacija

Ne oksidira pri sobni temperaturi. Hitro oksidiranje zahteva temperature višje od 600 ° C.

Valencias

Elektronska konfiguracija molibdena je [Kr] 4d55s1, tako ima šest valentnih elektronov. Glede na to, kateri atom je vezan, lahko kovina izgubi vse svoje elektrone in ima valenco +6 (VI). Na primer, če tvorite vezi z elektronegativnim atomom fluora (MoF)6).

Vendar pa lahko izgubi 1 do 5 elektronov. Njegove valence se tako raztezajo od intervala +1 (I) do +5 (V). Ko izgubi samo en elektron, zapusti 5s orbital in njegova konfiguracija ostane kot [Kr] 4d5. Pet elektronov 4d orbitale zahteva zelo kisli medij in zelo podobne elektronske vrste, da zapustijo atom Mo..

Od njegovih šestih valenc, ki so najpogostejše? +4 (IV) in +6 (VI). Mo (IV) ima konfiguracijo [Kr] 4d2, medtem ko Mo (VI), [Kr].

Za Mo4+ ni jasno, zakaj je bolj stabilen kot na primer Mo3+ (kot s Cr3+). Toda za Mo6+ teh šest elektronov je mogoče izgubiti, ker postane izoelektronski na kripton žlahtnega plina.

Molibdenovi kloridi

Spodaj je niz molibdenovih kloridov z različnimi valencami ali oksidacijskimi stanji, od (II) do (VI):

-Molibdenov diklorid (MoCl2). Sveti rumena.

-Molibdenov triklorid (MoCl3). Trdno temno rdeča.

-Molibdenov tetraklorid (MoCl4). Črna črna.

-Molibdenov pentaklorid (MoCl5). Trdno temno zelena.

-Molibdenov heksaklorid (MoCl6). Trdno rjava.

Funkcije v telesu

Molibden je bistven element v sledovih za življenje, saj je prisoten kot kofaktor v številnih encimih. Oksotransferaze uporabljajo molibden kot kofaktor, da izpolnijo svojo funkcijo prenosa kisika iz vode s parom elektronov.

Med oksotransferazami so: \ t

  • Ksantin oksidaza.
  • Aldehidna oksidaza, ki oksidira aldehide.
  • Amini in sulfidi v jetrih.
  • Sulfit oksidaza, ki oksidira sulfit v jetrih.
  • Nitratna reduktaza.
  • Nitritna reduktaza, prisotna v rastlinah.

Ksantinski encim

Encim ksantin oksidaza katalizira terminalni korak katabolizma purinov v primatih: pretvorba ksantina v sečno kislino, spojina, ki se nato izloči.

Ksantin oksidaza ima koencim za FAD. Poleg tega v katalitični učinek sodelujeta tudi ne-heme železo in molibden. Delovanje encima lahko opišemo z naslednjo kemijsko enačbo: \ t

Xanthine + H2O + O2  => Sečna kislina + H2O2

Molibden intervenira kot kofaktor molibdopterin (Mo-co). Ksantin-oksidaza najdemo predvsem v jetrih in tankem črevesu, vendar je uporaba imunoloških tehnik omogočila njeno lokacijo v mlečnih žlezah, skeletnih mišicah in ledvicah..

Encim ksantin oksidaza zavira zdravilo Alopurinol, ki se uporablja za zdravljenje protina. V letu 2008 se je komercializacija zdravila Febuxostat začela z boljšo učinkovitostjo pri zdravljenju bolezni.

Encim aldehid oksidaza

Encim aldehid oksidaza se nahaja v celični citoplazmi, ki jo najdemo tako v rastlinskem kot v živalskem svetu. Encim katalizira oksidacijo aldehida v karboksilni kislini.

Prav tako katalizira oksidacijo citokroma P450 in vmesni produkti encima monoamin oksidaze (MAO) \ t.

Zaradi svoje široke specifičnosti lahko encim aldehid oksidaza oksidira več zdravil, ki opravljajo svojo funkcijo predvsem v jetrih. Delovanje encima na aldehid se lahko shematizira na naslednji način: \ t

Aldehid + H2O + O2 => Karboksilna kislina + H2O2

Encim sulfit oksidaze

Encim sulfit oksidaze je vključen v pretvorbo sulfita v sulfat. To je končna stopnja razgradnje spojin, ki vsebujejo žveplo. Reakcija, ki jo katalizira encim, poteka po naslednji shemi:

SO3-2 + H2O + 2 (citokrom C) oksidiran => SO4-2 + 2 (citokrom C) reduciran + 2 H+

Pomanjkanje encima zaradi genetske mutacije pri človeku lahko povzroči prezgodnjo smrt.

Sulfit je nevrotoksična spojina, zato lahko nizka aktivnost encima sulfitne oksidaze povzroči duševno bolezen, duševno zaostalost, duševno degradacijo in na koncu smrt..

Pri presnovi železa in kot sestavni del zob

Molibden intervenira v presnovi železa, olajša njegovo absorpcijo v črevesju in nastajanje eritrocitov. Poleg tega je del emajla zob in skupaj s fluoridom pomaga pri preprečevanju kariesa.

Pomanjkljivost

Pomanjkanje vnosa molibdena je povezano s povečano pojavnostjo raka požiralnika v regijah Kitajske in Irana v primerjavi z regijami Združenih držav z visoko stopnjo molibdena..

Pomen rastlin

Nitrat-reduktaza je encim, ki igra pomembno vlogo pri rastlinah, saj skupaj z encimom nitritno reduktazo intervenira pri pretvorbi nitrata v amonij.

Oba encima potrebujeta za delovanje cofactor (Mo-co). Reakcijo, ki jo katalizira encim nitrat reduktaza, lahko shematiziramo takole:

Nitrat + dajalec elektrona + H2O => Nitrit + oksidirani donor elektronov

Proces oksidacije in redukcije nitrata se pojavi v citoplazmi rastlinskih celic. Nitrit, produkt predhodne reakcije, se prenese na plastid. Encim nitrit-reduktaza deluje na nitrit, ki izvira iz amonija.

Amonij se uporablja za sintezo aminokislin. Poleg tega rastline uporabljajo molibden za pretvorbo anorganskega fosforja v organski fosfor.

Organski fosfor obstaja v številnih molekulah biološke funkcije, kot so: ATP, glukoza-6-fosfat, nukleinske kisline, forfolipidi itd..

Pomanjkanje molibdena vpliva predvsem na skupino križnic, zelenjavo, poinsetije in primrozo..

Pri cvetači se zaradi pomanjkanja molibdena zmanjša širina kraka listov, zmanjša rast rastline in nastane cvetje.

Uporabe in aplikacije

Katalizator

-Je katalizator za razžveplanje nafte, petrokemikalij in tekočin iz premoga. Katalizatorski kompleks obsega MoS2 pritrjena na aluminijev oksid in aktivirana s kobaltom in nikljem.

-Molibdat tvori kompleks z bizmutom za selektivno oksidacijo propena, amonija in zraka. Tako tvorijo akrilonitril, acetonitril in druge kemikalije, ki so surovine za industrijo plastike in vlaken..

Prav tako molibdatno železo katalizira selektivno oksidacijo metanola v formaldehid.

Pigmenti

-Molibden vmeša v tvorbo pigmentov. Na primer, molibdenovo oranžno barvo nastane s precipitacijo svinčevega kromata, svinčevega molibdata in svinčevega sulfata..

To je lahek in stabilen pigment pri različnih temperaturah, ki je svetlo rdeča, oranžna ali rdeče-rumena. Uporablja se pri pripravi barv in plastike, kot tudi pri izdelkih iz gume in keramike.

Molibdat

-Molibdat je inhibitor korozije. Natrijev molibdat se uporablja kot nadomestek kromata za zaviranje korozije utrjenih jekel v širokem razponu pH..

-Uporablja se v hladilnikih vode, klimatskih napravah in ogrevalnih sistemih. Molibdati se uporabljajo tudi za preprečevanje korozije v hidravličnih sistemih in avtomobilski tehniki. V barvah se uporabljajo tudi pigmenti, ki zavirajo korozijo.

-Molibdat je zaradi svojih lastnosti tališča, nizkega koeficienta toplotne ekspanzije in visoke toplotne prevodnosti namenjen za izdelavo trakov in niti, ki jih uporablja svetlobna industrija..

-Uporablja se v polprevodniških matičnih ploščah; v močnostni elektroniki; elektrode za taljenje stekel; kamere za visokotemperaturne peči in katode za premazovanje sončnih celic in ploščatih zaslonov.

-Poleg tega se molibdat uporablja v proizvodnji lončkov za vse običajne procese na področju predelave safirjev..

Zlitine z jeklom

-Molibden se uporablja v zlitinah z jeklom, ki vzdrži visoke temperature in tlake. Te zlitine se uporabljajo v gradbeništvu in pri izdelavi delov za letala in avtomobile.

-Molibdat, tudi pri tako nizkih koncentracijah kot 2%, daje leguri z jeklom visoko odpornost proti koroziji.

Druge uporabe

-Molibdat se uporablja v vesoljski industriji; pri izdelavi LCD zaslonov; pri obdelavi vode in celo pri uporabi laserskega žarka.

-Molibdat disulfid je sam po sebi dobro mazivo in zagotavlja tolerančne lastnosti do ekstremnih pritiskov v interakciji maziv s kovinami.

Maziva tvorijo kristalno plast na površini kovin. Zaradi tega se trenje kovin-kovin zmanjša na minimum, tudi pri visokih temperaturah.

Reference

  1. Wikipedija. (2018). Molibden. Vzpostavljeno iz: en.wikipedia.org
  2. R. Ladja. (2016). Molibden. Vzpostavljeno iz: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
  3. Mednarodno združenje za molibden (IMOA). (2018). Molibden. Vzeto iz: imoa.info
  4. F Jona in P M Marcus. (2005). Kristalna struktura in stabilnost molibdena pri zelo visokih tlakih. J. Phys.: Condens. Zadeva 17 1049.
  5. Plansee. (s.f.). Molibden. Vzpostavljeno iz: plansee.com
  6. Lenntech (2018). Molibden - Mo. Vzpostavljeno iz: lenntech.com
  7. Curiosoando.com (18. oktober 2016). Kateri so simptomi pomanjkanja molibdena? Izterjano od: curiosoando.com
  8. Ed Bloodnick. (21. marec 2018). Vloga molibdena pri gojenju rastlin. Vzpostavljeno iz: pthorticulture.com