Molübdeeni struktuur, omadused, valentsid, funktsioonid

The molübdeen (Mo) on üleminekumetall, mis kuulub perioodilise tabeli gruppi 6, periood 5. Sellel on elektrooniline konfiguratsioon (Kr) 4d⁵5s¹; aatomi number 42 ja keskmine aatommass 95,94 g / mol. Esitab 7 stabiilset isotoopi: ⁹²Mo, ⁹⁴Mo, ⁹⁵Mo, ⁹⁶Mo, ⁹⁷Mo, ⁹⁸Mo ja ¹⁰⁰Mo; isotoop ⁹⁸Mo, mis on kõige suurem.

See on hõbedaga valge metall, millel on kroomiga sarnased keemilised omadused. Tegelikult on mõlemad sama grupi metallelemendid, kusjuures kroom asub molübdeeni kohal; see tähendab, et molübdeen on raskem ja omab kõrgemat energiataset.

Molübdeen ei ole oma olemuselt vaba, vaid on osa mineraalidest, millest kõige enam on molübdeen (MoS)₂). Lisaks on see seotud teiste väävli mineraalidega, millest saadakse ka vask. 

Selle kasutamine suurenes Esimese maailmasõja ajal, kuna see asendas volframi, mis oli selle tohutu ekspluateerimise tõttu vähe.

Indeks

• 1 Omadused
• 2 Avastus
• 3 Struktuur
• 4 Omadused
• 5 Valencias
  • 5.1. Molübdeenkloriidid
• 6 Funktsioonid kehas
  • 6.1 ksantiini ensüüm
  • 6.2 Ensüümi aldehüüdi oksüdaas
  • 6.3 Sulfiidi oksüdaasi ensüüm
  • 6.4 Raua ja hamba komponentide metabolismis
  • 6.5 Puudus
• 7 Tähtsus taimedes
• 8 Kasutamine ja rakendused
  • 8.1 Katalüsaator
  • 8.2 Pigmendid
  • 8.3 Molübdaat
  • 8.4 Terase sulamid
  • 8.5 Muud kasutusalad
• 9 Viited

Omadused

Molübdeeni iseloomustab kõrge vastupidavus, korrosioonikindlus, kõrge sulamistemperatuur, tempermalmist ja kõrge temperatuuri taluvus. Seda peetakse tulekindla metallina, kuna selle sulamistemperatuur on platina (1772 ºC) kõrgem..

Sellel on ka täiendavad omadused: selle aatomite sidumisenergia on kõrge, madal aururõhk, madal soojuspaisumistegur, kõrge soojusjuhtivuse tase ja väike elektriline takistus.

Kõik need omadused ja omadused on võimaldanud molübdeenil kasutada arvukalt kasutusalasid ja rakendusi, mis on kõige tuntum terase sulamite moodustamine..

Teisest küljest on see oluline eluelement. Bakterites ja taimedes on molübdeen kofaktor, mis esineb paljudes lämmastiku fikseerimise ja kasutamise ensüümides..

Molübdeen on oksotransferaasi ensüümide aktiivsuse kofaktor, mis kannab hapniku aatomeid veest, edastades samal ajal kaks elektroni. Nende ensüümide hulgas on primaatide ksantiini oksüdaas, mille funktsiooniks on ksantiini oksüdeerimine kusihappeks.

Seda võib saada erinevatest toitudest, sealhulgas: lillkapsas, spinat, küüslauk, terved terad, tatar, nisu idud, lääts, päevalilleseemned ja piim.

Avastus

Molübdeeni ei ole looduses isoleeritud, nii et paljudes selle kompleksides segas see iidsetel aegadel plii või süsinikuga.

1778. aastal suutis Rootsi keemik ja apteeker Carl Wilhelm identifitseerida molübdeeni eraldi elemendina. Wilhelmiga töödeldud molübdeen (MoS)₂) lämmastikhappega, saades happelise iseloomuga ühendi, milles ta tuvastas molübdeeni.

Hiljem, 1782. aastal, õnnestus Peter Jacob Hjelm, kasutades Wilhelmi happelist ühendit, süsinikdioksiidi vähendamise abil eraldada ebapuhta molübdeeni.

Struktuur

Milline on molübdeeni kristalne struktuur? Selle metallilised aatomid võtavad atmosfäärirõhul vastu kehas paikneva kuubilise kristallilise süsteemi (bcc, akronüümi inglise keeles). Kõrgematel rõhkudel on molübdeeni aatomid tihendatud, et saada tihedamad struktuurid, nagu näiteks kuubiku keskpunkt (fcc) ja kuusnurk (hcp)..

Selle metalliline side on tugev ja langeb kokku sellega, et see on üks kõrgeima sulamistemperatuuriga (2623 ° C) tahke aine. See struktuurne tugevus on tingitud asjaolust, et molübdeen on rikas elektronide poolest, selle kristallstruktuur on tunduvalt tihe ja kroomi poolest raskem. Need kolm tegurit võimaldavad teil tugevdada sulamid, milles te olete.

Teisest küljest on olulisem kui metallilise molübdeeni struktuur, selle ühendite struktuur. Molübdeeni iseloomustab võime moodustada dinukleaarseid (Mo-Mo) või polünukleaarseid (Mo-Mo-M -··) ühendeid.

Samuti saab ta teiste molekulidega koordineerida, et moodustada ühendeid MoX-valemitega₄ üles MoX₈. Nendes ühendites on tavaline hapniku sildade (Mo-O-Mo) või väävli (Mo-S-Mo) olemasolu..

Omadused

Välimus

Tahke valge hõbe.

Sulamistemperatuur

2,623 ° C (2,896 K).

Keemistemperatuur

4,639 ° C (4,912 K).

Termotuumasüntees

32 kJ / mol.

Aurustumise entalpia

598 kJ / mol.

Aururõhk

3,47 Pa kuni 3 000 K.

Kõvadus Mohsi skaalal

5.5

Lahustuvus vees

Molübdeeniühendid on vähe vees lahustuvad. Kuid MoO molübdaadi ioon₄^-2 See on lahustuv.

Korrosioon

See on korrosioonikindel ja on vesinikkloriidhappe toimele kõige paremini vastupidavad metallid.

Oksüdatsioon

See ei oksüdeeru toatemperatuuril. Oksüdeerimiseks on vaja temperatuuri üle 600ºC.

Valencias

Molübdeeni elektrooniline konfiguratsioon on [Kr] 4d⁵5s¹, seega on sellel kuus valentselektronit. Sõltuvalt sellest, milline aatom on seotud, võib metall kaotada kõik oma elektronid ja omada valentsust +6 (VI). Näiteks kui moodustate sidemeid elektronegatiivse fluoriaatomiga (MoF)₆).

Siiski võib see kaotada 1 kuni 5 elektroni. Seega ulatuvad selle valentsid vahemikku +1 (I) kuni +5 (V). Kui see kaotab ainult ühe elektroni, jätab see 5s orbiidi ja selle konfiguratsioon jääb [Kr] 4d⁵. 4d orbiidi viis elektroni vajavad Mo-aatomist lahkumist väga happeliste meediumite ja väga elektron-sarnaste liikidega..

Kuusest valentsist, mis on kõige levinumad? +4 (IV) ja +6 (VI). Mo (IV) on konfiguratsiooniga [Kr] 4d², Mo (VI), [Kr].

Mo jaoks⁴⁺ ei ole selge, miks see on stabiilsem kui näiteks Mo³⁺ (nagu Kr³⁺). Aga Mo⁶⁺ on võimalik need kuus elektroni kaotada, sest see muutub väärisgaasi krüptooni isoelektrooniliseks.

Molübdeenkloriidid

Järgnevalt on näidatud mitmed eri valentsid või oksüdatsioonitingimused molübdeenkloriidid, alates (II) kuni (VI):

-Molübdeendikloriid (MoCl₂). Tahke kollane.

-Molübdeentrikloriid (MoCl₃). Tahke tumepunane.

-Molübdeentetrakloriid (MoCl₄). Tugev must.

-Molübdeenpentakloriid (MoCl₅). Tugeva tumeda roheline.

-Molübdeenheksakloriid (MoCl₆). Tahke pruun.

Funktsioonid kehas

Molübdeen on eluks hädavajalik mikroelement, kuna seda esineb paljudes ensüümides kofaktorina. Oksotransferaasid kasutavad kofaktorina molübdeeni, et täita oma funktsiooni hapniku ülekandmiseks veest koos elektronide paariga.

Oksotransferaaside hulgas on:

• Ksantiini oksüdaas.
• Aldehüüdi oksüdaas, mis oksüdeerib aldehüüdid.
• Amiinid ja sulfiidid maksas.
• Sulfiidi oksüdaas, mis oksüdeerib sulfitit maksas.
• Nitraadi reduktaas.
• Nitriti reduktaas, mis esineb taimedes.

Ksantiini ensüüm

Ksantiini oksüdaasi ensüüm katalüüsib primaatide puriinide katabolismi terminaalset etappi: ksantiini muundamine kusihappeks, ühend, mis seejärel eritub.

Ksantiini oksüdaasil on FAD-le koensüüm. Lisaks sekkuvad katalüütiline toime mitte-heme raud ja molübdeen. Ensüümi toimet saab kirjeldada järgmise keemilise võrrandiga:

Ksantiin + H₂O + O₂  => Uriinhape + H₂O₂

Molübdeen sekkub kui kofaktor-molibdopteriin (Mo-co). Ksantiini oksüdaasi leidub peamiselt maksas ja peensooles, kuid immunoloogiliste meetodite kasutamine on võimaldanud selle paiknemist piimanäärmetes, skeleti lihases ja neerudes..

Ensüümi ksantiini oksüdaasi inhibeerib podagra ravis kasutatav ravim Alopurinool. 2008. aastal algas ravimi Febuxostat kommertsialiseerumine parema tulemusega haiguse ravis.

Ensüümi aldehüüdi oksüdaas

Ensüüm aldehüüdi oksüdaas asub rakulises tsütoplasmas, mis leidub nii taimeriigis kui ka loomariigis. Ensüüm katalüüsib aldehüüdi oksüdeerumist karboksüülhappes.

Samuti katalüüsib see tsütokroom P oksüdatsiooni₄₅₀ ja ensüümi monoamiini oksüdaasi (MAO) vaheproduktid.

Oma laialdase spetsiifilisuse tõttu võib ensüüm aldehüüdi oksüdaas oksüdeerida paljusid ravimeid, mis täidavad oma funktsiooni peamiselt maksas. Ensüümi toimet aldehüüdile saab skemaatiliselt näidata järgmiselt:

Aldehüüd + H₂O + O₂ => Karboksüülhape + H₂O₂

Sulfiidi oksüdaasi ensüüm

Sulfiidi oksüdaasi ensüüm osaleb sulfiidi muundamises sulfaadiks. See on väävlit sisaldavate ühendite lagunemise lõppetapp. Ensüümi poolt katalüüsitud reaktsioon toimub vastavalt järgmisele skeemile:

SO₃^-2 + H₂O + 2 (tsütokroom C) oksüdeeritud => SO₄^-2 + 2 (tsütokroom C) vähendatud + 2 H⁺

Inimese geneetilise mutatsiooni poolt põhjustatud ensüümi puudus võib põhjustada enneaegset surma.

Sulfiit on neurotoksiline ühend, seega võib sulfiti oksüdaasi ensüümi madal aktiivsus põhjustada vaimset haigust, vaimset pidurdust, vaimset lagunemist ja lõppkokkuvõttes surma..

Raua ja hamba komponentide metabolismis

Molübdeen mõjutab raua ainevahetust, hõlbustades selle soole imendumist ja erütrotsüütide moodustumist. Lisaks on see osa hammaste emailist ja aitab koos fluoriidiga vältida kaariese ärahoidmist.

Puudus

Molübdeeni tarbimise puudus on seotud söögitoru vähi esinemissageduse suurenemisega Hiina ja Iraani piirkondades, võrreldes Ameerika Ühendriikide piirkondadega, kus on kõrge molübdeeni sisaldus.

Tähtsus taimedes

Nitraat-reduktaas on ensüüm, mis mängib taimedes olulist rolli, kuna koos ensüümi nitriti reduktaasiga sekkub see nitraadi muundamisse ammooniumiks.

Need kaks ensüümi nõuavad kofaktori (Mo-co) toimimist. Reaktsiooni, mida katalüüsib ensüümi nitraadi reduktaas, võib skemaatiliselt kirjeldada järgmiselt:

Nitraat + elektronide andja + H₂O => Nitrit + oksüdeeritud elektronidoonor

Nitraadi oksüdatsiooni-redutseerimise protsess toimub taimerakkude tsütoplasmas. Eelmise reaktsiooni produkt nitrit kantakse plastiidile. Nitriti reduktaasi ensüüm toimib nitritile, mis on pärit ammooniumist.

Ammoonhappeid kasutatakse aminohapete sünteesimiseks. Lisaks sellele kasutavad taimed molübdeeni anorgaanilise fosfori muundamisel orgaaniliseks fosforiks.

Orgaaniline fosfor eksisteerib paljudes bioloogilise funktsiooni molekulides, nagu: ATP, glükoos-6-fosfaat, nukleiinhapped, forfolipiidid jne..

Molübdeeni puudulikkus mõjutab peamiselt ristõielist rühma, köögivilju, poinsettias ja primroses.

Lillkapsas põhjustab molübdeeni puudus lehtede jäseme laiuse piiramist, taime kasvu vähenemist ja lillede moodustumist..

Kasutused ja rakendused

Katalüsaator

-See on katalüsaator nafta, naftakeemia- ja kivisöe vedelike desulfureerimiseks. Katalüsaatorikompleks koosneb meremagistraalidest₂ kinnitatud alumiiniumoksiidile ja aktiveeritakse koobalti ja nikliga.

-Molübdaat moodustab vismutiga kompleksi propeeni, ammooniumi ja õhu selektiivseks oksüdeerimiseks. Seega moodustavad nad akrüülnitriili, atsetonitriili ja muid kemikaale, mis on plast- ja kiuditööstuse toorained..

Samamoodi katalüüsib molübdaat raua metanooli selektiivset oksüdatsiooni formaldehüüdiks.

Pigmendid

-Pigmentide moodustumisse sekkub molübdeen. Näiteks moodustab molübdeeni oranž plii kromaadi, plii molübdaadi ja pliisulfaadi sadestamise.

See on kerge ja stabiilne pigment erinevatel temperatuuridel, mis ilmneb erkpunast, oranžist või punast kollast. Seda kasutatakse värvide ja plastide, samuti kummi- ja keraamikatoodete valmistamiseks.

Molübdaat

-Molübdaat on korrosiooni inhibiitor. Kroomi asendamiseks on kasutatud naatriummolübdaati, et pärssida karastatud teraste korrosiooni laias pH vahemikus..

-Seda kasutatakse vee jahutites, kliimaseadmetes ja küttesüsteemides. Molübdaate kasutatakse ka hüdrosüsteemide ja autotööstuse korrosiooni pärssimiseks. Värvides kasutatakse ka korrosiooni inhibeerivaid pigmente.

-Molübdate on kõrge sulamistemperatuuriga, madala soojuspaisumiskoefitsiendi ja suure soojusjuhtivuse tõttu mõeldud valgustitööstuse kasutatavate lintide ja niidide tootmiseks..

-Seda kasutatakse pooljuhtide emaplaatides; võimsuselektroonikas; Elektroodid klaaside sulandamiseks; Kaamerad kõrgtemperatuuriliste ahjude ja katoodide jaoks päikesepatareide ja lameekraanide katmiseks.

-Lisaks kasutatakse molübdaati tiiglite tootmisel kõigi tavaliste safiiride töötlemise protsesside puhul..

Terase sulamid

-Molübdeeni kasutatakse terasest sulamites, mis taluvad kõrget temperatuuri ja rõhku. Neid sulameid kasutatakse ehituses ja õhusõidukite ja autode osade valmistamisel.

-Molübdaat annab isegi madala kontsentratsiooniga 2% -le terase sulamist kõrge korrosioonikindluse.

Muud kasutusalad

-Molübdaati kasutatakse kosmosetööstuses; LCD-ekraanide tootmisel; vee töötlemisel ja isegi laserkiire rakendamisel.

-Molübdaatdisulfiid on iseenesest hea määrdeaine ja tagab lubrikantide ja metallide koostoime äärmuslikele surveteguritele..

Määrdeained moodustavad metallide pinnal kristalse kihi. Tänu sellele vähendatakse metalli-metalli hõõrdumist miinimumini isegi kõrgel temperatuuril.

Viited

1. Wikipedia. (2018). Molübdeen. Välja otsitud andmebaasist: en.wikipedia.org
2. R. Laev. (2016). Molübdeen. Välja otsitud andmebaasist: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
3. Rahvusvaheline Molübdeeni Assotsiatsioon (IMOA). (2018). Molübdeen. Vastu võetud: imoa.info
4. F Jona ja P M Marcus. (2005). Molübdeeni kristallstruktuur ja stabiilsus ultra kõrge rõhu all. J. Phys.: Condens. Aine 17 1049.
5. Plansee. (s.f.). Molübdeen. Välja otsitud aadressilt: plansee.com
6. Lenntech (2018). Molübdeen - Mo. Välja otsitud andmebaasist: lenntech.com
7. Curiosoando.com (18. oktoober 2016). Millised on molübdeeni puudulikkuse sümptomid? Taastatud: curiosoando.com
8. Ed Bloodnick. (21. märts 2018). Molübdeeni roll taimede kasvatamisel. Välja otsitud: pthorticulture.com