Molybden: struktur, egenskaper, valenser, funktioner

Molybden (Mo) är en övergångsmetall som tillhör grupp 6, period 5 i det periodiska systemet. Den har elektronisk konfiguration (Kr) 4d55s1; atomnummer 42 och genomsnittlig atommassa av 95, 94 g / mol. Den har 7 stabila isotoper: 92Mo, 94Mo, 95Mo, 96Mo, 97Mo, 98Mo och 100Mo; isotopen 98Mo vara den största delen.

Det är en vit metall med ett silverutseende och har kemiska egenskaper som liknar krom. Faktum är att båda är metalliska element i samma grupp, där krom ligger ovanför molybden; det vill säga molybden är tyngre och har en högre energinivå.

Molybden är inte fritt i naturen, men är en del av mineraler, som är den mest rikliga molybdeniten (MoS 2 ). Dessutom är det associerat med andra svavelmineraler, varav koppar också erhålles.

Användningen ökade under första världskriget, eftersom den ersatte volframen, vilket var knappt på grund av dess massiva utnyttjande.

särdrag

Molybden kännetecknas av dess höga hållbarhet, korrosionsbeständighet, hög smältpunkt, smältbarhet och motstå höga temperaturer. Det anses vara en eldfast metall eftersom den har en smältpunkt högre än platina (1772 ° C).

Det har också en uppsättning ytterligare egenskaper: bindningsenergin hos dess atomer är hög, lågt ångtryck, låg termisk expansionskoefficient, hög värmeledningsgrad och låg elektrisk resistans.

Alla dessa egenskaper och egenskaper har gjort det möjligt för molybden att ha många användningsområden och applikationer, den mest ökända är bildningen av legeringar med stål.

Å andra sidan är det ett viktigt spårämne för livet. I bakterier och växter är molybden en kofaktor närvarande i många enzymer som är involverade i fixering och användning av kväve.

Molybden är en kofaktor för aktiviteten hos oxotransferasenzymer, vilka överför syrgasatomer från vatten, under överföring av två elektroner. Bland dessa enzymer är xantinoxidas av primater, vars funktion är att oxidera xantin till urinsyra.

Det kan erhållas från olika livsmedel, inklusive följande: blomkål, spenat, vitlök, helkorn, bovete, vetex, lins, solrosfrö och mjölk.

upptäckt

Molybden är inte isolerad i naturen, så i många av dess komplex var förvirrad i antiken med bly eller kol.

År 1778 lyckades Carl Wilhelm, svensk kemist och apotekare identifiera molybden som ett distinkt element. Wilhelm behandlade molybdenit (MoS 2 ) med salpetersyra, vilket gav en förening av sur natur där han identifierade molybden.

Senare, 1782, kunde Peter Jacob Hjelm, med hjälp av Wilhelms syraförening, genom kolreduktion isolera ett orent molybden.

struktur

Vad är den kristallina strukturen av molybden? Dess metalliska atomer antar det kubiska kristallina systemet centrerat i kroppen (bcc, för dess akronym på engelska) vid atmosfärstryck. Vid högre tryck komprimeras molybdenatomerna för att härleda mer täta strukturer, såsom kubiken centrerade på ansikten (fcc) och hexagonal (hcp).

Dess metallbindning är stark och sammanfaller med att det är en av de fasta ämnena med högsta smältpunkten (2623ºC). Denna strukturella styrka beror på det faktum att molybden är rik på elektroner, dess kristallstruktur är väldigt tät och det är tyngre än krom. Dessa tre faktorer gör att du kan stärka legeringarna där du är en del.

Å andra sidan är viktigare än strukturen av metallisk molybden den för dess föreningar. Molybden kännetecknas av dess förmåga att bilda dukleära (Mo-Mo) eller polynukleära (Mo-Mo-Mo-···) föreningar.

På samma sätt kan det samordnas med andra molekyler för att bilda föreningar med MoX 4 till MoX 8- formler. Inom dessa föreningar är vanligt närvaron av syrebroar (Mo-O-Mo) eller svavel (Mo-S-Mo).

egenskaper

utseende

Massivt vitt silver.

Smältpunkt

2.623 ºC (2.896 K).

Kokpunkt

4, 639 ºC (4, 912 K).

Entalp av fusion

32 kJ / mol.

Entalp av förångning

598 kJ / mol.

Ångtryck

3, 47 Pa till 3 000 K.

Hårdhet på Mohs-skalan

5, 5

Löslighet i vatten

Molybdenföreningar är få lösliga i vatten. Molybdatjonen MoO 4-2 är emellertid löslig.

korrosion

Den är motståndskraftig mot korrosion och är metaller som bäst motstår verkan av saltsyra.

oxidation

Det oxiderar inte vid rumstemperatur. För att oxidera snabbt krävs temperaturer över 600 ºC.

valenser

Den elektroniska konfigurationen av molybden är [Kr] 4d55s1, så den har sex valenselektroner. Beroende på vilken atom som är kopplad kan metallen förlora alla sina elektroner och ha en valens av +6 (VI). Till exempel, om du bildar bindningar med den elektronegativa fluoratomen (MoF 6 ).

Det kan emellertid förlora 1 till 5 elektroner. Sålunda sträcker sina valenser intervallet från +1 (I) till +5 (V). När den bara förlorar en elektron, lämnar den 5s-banan, och dess konfiguration förblir som [Kr] 4d5. De fem elektronerna i 4d-banan kräver mycket sura medier och mycket elektronliknande arter för att lämna Mo-atomen.

Av dess sex valenser, vilka är de vanligaste? +4 (IV) och +6 (VI). Mo (IV) har konfiguration [Kr] 4d2, medan Mo (VI), [Kr].

För Mo4 + är det inte klart varför det är stabilare än, till exempel, Mo3 + (som med Cr3 +). Men för Mo6 + är det möjligt att förlora dessa sex elektroner eftersom det blir isoelektroniskt mot kryptonet för ädelgas.

Molybdenklorider

Nedan är en serie molybdenklorider med olika valens eller oxidationstillstånd, från (II) till (VI):

- Molybdendiklorid (MoCl2). Fast gul.

- Molybdentriklorid (MoCl 3 ). Solid mörkröd.

- Molybdentetraklorid (MoCl 4 ). Solid svart.

- Molybdenpentaklorid (MoCl 5 ). Solid mörkgrön.

Molybdenhexaklorid (MoCl 6 ). Solid brun.

Funktioner i kroppen

Molybden är ett viktigt spårämne för livet, eftersom det är närvarande som en kofaktor i många enzymer. Oxotransferaser använder molybden som en kofaktor för att uppfylla sin funktion att överföra syre från vatten med ett par elektroner.

Bland oxotransferaserna är:

  • Xantinoxidaset.
  • Aldehydoxidaset, som oxiderar aldehyderna.
  • Aminer och sulfider i levern.
  • Sulfitoxidas, som oxiderar sulfit i levern.
  • Nitratreduktas.
  • Det nitritreduktas som finns i växter.

Xantin-enzym

Enzymetxantinoxidas katalyserar terminalsteget i katabolismen av puriner i primater: omvandlingen av xantin till urinsyra, en förening som därefter utsöndras.

Xantinoxidas har ett koenzym till FAD. Dessutom ingriper icke-hemejärn och molybden i katalytisk verkan. Verkan av enzymet kan beskrivas med följande kemiska ekvation:

Xanthine + H20 + 02 => urinsyra + H2O2

Molybden intervenerar som kofaktormolibdopterin (Mo-co). Xantinoxidas finns främst i lever och tunntarmen, men användningen av immunologiska tekniker har tillåtit sin plats i bröstkörtlarna, skelettmuskeln och njuren.

Enzymetxantinoxidas inhiberas av läkemedlet Alopurinol, som används vid behandling av gikt. Under 2008 började kommersialiseringen av läkemedlet Febuxostat med bättre prestanda vid behandling av sjukdomen.

Enzymaldehydoxidas

Enzymetaldehydoxidaset är beläget i den cellulära cytoplasman, som finns både i växtriket och i djurriket. Enzymet katalyserar oxidationen av aldehyden i karboxylsyra.

Det katalyserar också oxidationen av cytokrom P 450 och mellanprodukten av enzymet monoaminoxidas (MAO).

På grund av sin breda specificitet kan enzymet aldehydoxidaset oxidera många läkemedel, som utför sin funktion huvudsakligen i levern. Virkningen av enzymet på aldehyden kan schematiseras på följande sätt:

Aldehyd + H20 + 02 => karboxylsyra + H2O2

Sulfitoxidasenzym

Sulfitoxidasenzymet är involverat i omvandlingen av sulfit till sulfat. Detta är slutsteget för nedbrytningen av svavelhaltiga föreningar. Reaktionen katalyserad av enzymet sker enligt följande schema:

SO3 -2 + H2O + 2 (cytokrom C) oxiderad => SO4 -2 + 2 (cytokrom C) reducerad + 2 H +

En brist på enzymet genom en genetisk mutation hos människan kan leda till för tidig död.

Sulfit är en neurotoxisk förening, så en låg aktivitet av sulfitoxidasenzymet kan orsaka psykisk sjukdom, mental retardation, mental nedbrytning och slutligen död.

I metabolismen av järn och som en del av tänderna

Molybden intervenerar i metabolismen av järn, underlättar intestinalabsorptionen och bildandet av erytrocyter. Dessutom är det en del av tänderna emalj, och tillsammans med fluor hjälper till att förebygga karies.

brist

En brist i molybdenintag har kopplats till ökad förekomst av esofagealkreft i regioner i Kina och Iran, jämfört med regioner i USA med höga molybdenivåer.

Betydelse i växter

Nitratreduktas är ett enzym som spelar en viktig roll i växter, eftersom det tillsammans med enzymet nitritreduktas intervenerar vid omvandling av nitrat till ammonium.

De två enzymerna kräver att dess kofaktor (Mo-co) fungerar. Reaktionen katalyserad av enzymetitratreduktas kan schematiseras enligt följande:

Nitrat + Elektrondonor + H 2 O => Nitrit + Oxiderad elektrondonor

Oxidationsreduceringsprocessen av nitrat sker i cytoplasman hos växtceller. Nitritet, produkten från den tidigare reaktionen överförs till plastiden. Enzymnitritreduktet verkar på nitrit, ursprungsammonium.

Ammonium används för att syntetisera aminosyror. Dessutom använder växter molybden vid omvandling av oorganisk fosfor till organisk fosfor.

Organisk fosfor finns i många molekyler med biologisk funktion, såsom: ATP, glukos-6-fosfat, nukleinsyror, forfolipider etc.

En brist på molybden påverkar främst den korsfödda gruppen, grönsakerna, poinsettierna och primroserna.

I blomkålen ger en brist på molybden en begränsning av bladledsens bredd, en minskning av växtens tillväxt och blommans bildning.

Användningar och applikationer

katalysator

-Det är en katalysator för avsvavling av petroleum, petrokemikalier och kolavledda vätskor. Katalysatorkomplexet innefattar MoS 2 fixerat på aluminiumoxid och aktiverat av kobolt och nickel.

-Molybdat bildar ett komplex med vismut för selektiv oxidation av propen, ammonium och luft. Således bildar de akrylonitril, acetonitril och andra kemikalier, som är råmaterial för plast- och fiberindustrin.

På samma sätt katalyserar molybdat-järn den selektiva oxidationen av metanol till formaldehyd.

pigment

-Molybdenet ingriper i bildandet av pigment. Molybdenorange bildas till exempel genom samutfällning av blykromat, blymolybdat och blysulfat.

Detta är ett lätt och stabilt pigment vid olika temperaturer, som uppträder ljusrött, orange eller rödgult. Det används vid framställning av färger och plast, såväl som i gummi och keramik.

molybdat

- Molybdat är en korrosionshämmare. Natriummolybdat har använts vid substitution av kromat för att hämma korrosionen av härdade stål vid ett brett pH-område.

-Det används i vattenkylare, luftkonditioneringsapparater och värmesystem. Molybdater används också för att hämma korrosion i hydrauliska system och fordonsindustrin. Även pigment som hämmar korrosion används i färger.

-Molybdat, på grund av dess egenskaper med hög smältpunkt, låg termisk expansionskoefficient och hög värmeledningsförmåga, är avsedd att producera band och trådar som används av belysningsindustrin.

-Det används i halvledarkort i kraftelektronik; elektroder för fusion av glasögon; Kammare för högtemperaturugnar och katoder för beläggning av solceller och platta skärmar.

-Molybdat används också vid framställning av smältämnen för alla vanliga processer inom safirbearbetning.

Legeringar med stål

-Molybden används i legeringar med stål som tål höga temperaturer och tryck. Dessa legeringar används i byggbranschen och vid tillverkning av delar till flygplan och bilar.

-Molybdatet, även vid koncentrationer så låga som 2%, ger sin legering med stål ett högt motstånd mot korrosion.

Andra användningsområden

- Molybdat används inom rymdindustrin; vid tillverkning av LCD-skärmar; vid behandling av vatten och till och med vid appliceringen av laserstrålen.

-Molybdattisulfiden är i sig ett bra smörjmedel och ger toleransegenskaper för extrema tryck i växelverkan av smörjmedel med metaller.

Smörjmedel bildar ett kristallint skikt på metallens yta. Tack vare detta reduceras metallfri metallfriktion till ett minimum, även vid höga temperaturer.