Molybdeenirakenne, ominaisuudet, valenssit, toiminnot

molybdeeni (Mo) on siirtymämetalli, joka kuuluu jaksollisen taulukon ryhmään 6, jakso 5. Siinä on elektroninen kokoonpano (Kr) 4d⁵5S¹; atomiluku 42 ja keskimääräinen atomimassa 95,94 g / mol. Esittää 7 vakaa isotooppia: ⁹²mo, ⁹⁴mo, ⁹⁵mo, ⁹⁶mo, ⁹⁷mo, ⁹⁸Mo ja ¹⁰⁰Mo; on isotooppi ⁹⁸Mo, joka on suurin osa.

Se on valkoinen metalli, jonka ulkonäkö on hopea ja jonka kemialliset ominaisuudet ovat samanlaisia ​​kuin kromi. Itse asiassa molemmat ovat saman ryhmän metallisia elementtejä, kromi sijaitsee molybdeenin yläpuolella; eli molybdeeni on raskaampi ja sillä on korkeampi energian taso.

Molybdeeni ei ole luonteeltaan vapaa, vaan se on osa mineraaleja, joista runsain on molybdeeni (MoS)₂). Lisäksi se liittyy muihin rikin mineraaleihin, joista saadaan myös kuparia. 

Sen käyttö lisääntyi ensimmäisen maailmansodan aikana, koska se korvasi volframin, joka oli niukasti sen massiivisen hyväksikäytön vuoksi.

indeksi

• 1 Ominaisuudet
• 2 Discovery
• 3 Rakenne
• 4 Ominaisuudet
• 5 Valencias
  • 5.1 Molybdeenikloridit
• 6 Toiminnot kehossa
  • 6.1 ksantiinientsyymi
  • 6.2 Entsyymialdehydioksidaasi
  • 6.3 Sulfiittioksidaasientsyymi
  • 6.4 Raudan aineenvaihdunnassa ja hampaiden osana
  • 6.5 Puute
• 7 Merkitys kasveissa
• 8 Käyttö ja sovellukset
  • 8.1 Katalyytti
  • 8.2 Pigmentit
  • 8.3 Molybdate
  • 8.4 Teräksiset seokset
  • 8.5 Muut käyttötarkoitukset
• 9 Viitteet

piirteet

Molybdeenille on tunnusomaista korkea kestävyys, korroosionkestävyys, korkea sulamispiste, muovattava ja kestävät korkeita lämpötiloja. Sitä pidetään tulenkestävänä metallina, koska sen sulamispiste on parempi kuin platina (1772º C)..

Siinä on myös joukko lisäominaisuuksia: sen atomien sitoutumisenergia on korkea, alhainen höyrynpaine, alhainen lämpölaajenemiskerroin, korkea lämmönjohtokyky ja alhainen sähkövastus.

Kaikilla näillä ominaisuuksilla ja ominaisuuksilla molybdeenillä on lukuisia käyttötarkoituksia ja sovelluksia, jotka ovat tunnetuimpia metalliseosten muodostamiseen teräksellä.

Toisaalta se on elintärkeä hivenaine. Bakteereissa ja kasveissa molybdeeni on kofaktori, joka on läsnä lukuisissa entsyymeihin, jotka osallistuvat typen \ t.

Molybdeeni on oksotransferaasientsyymien aktiivisuus, joka siirtää happea atomeja vedestä siirtäessään kahta elektronia. Näiden entsyymien joukossa on kädellisten ksantiinoksidaasi, jonka tehtävänä on hapettaa ksantiini virtsahapoksi.

Se voidaan hankkia eri elintarvikkeista, mukaan lukien seuraavat: kukkakaali, pinaatti, valkosipuli, täysjyvätuotteet, tattari, vehnänalkio, linssi, auringonkukansiemenet ja maito.

löytö

Molybdeeniä ei eristetä luonteeltaan, joten monissa sen komplekseissa sekoittui muinaisina aikoina lyijyn tai hiilen kanssa.

Vuonna 1778 Ruotsin kemisti ja apteekki Carl Wilhelm onnistui tunnistamaan molybdeenin erillisenä elementtinä. Wilhelmillä käsitelty molybdeeni (MoS)₂) typpihapolla, jolloin saadaan happamuutta omaava yhdiste, jossa se tunnisti molybdeenin.

Myöhemmin, vuonna 1782, Peter Jacob Hjelm, käyttämällä Wilhelmin happamaa yhdistettä hiilidioksidipäästöjen vähentämisellä, onnistui eristämään epäpuhdas molybdeeni.

rakenne

Mikä on molybdeenin kiteinen rakenne? Sen metalliset atomit ottavat käyttöön kuutioisen kiteisen järjestelmän, joka on keskitetty kehoon (bcc, sen lyhenne englanniksi) ilmakehän paineessa. Korkeammissa paineissa molybdeeniatomit tiivistyvät tiheämpiä rakenteita varten, kuten kuutio, joka on keskitetty kasvoihin (fcc) ja kuusikulmaiseen (hcp).

Sen metallinen sidos on vahva, ja se on sama, että se on yksi kiintoaineista, joiden sulamispiste on korkein (2623 ° C). Tämä rakenteellinen vahvuus johtuu siitä, että molybdeeni on runsaasti elektroneja, sen kiderakenne on huomattavan tiheä ja se on raskaampaa kuin kromi. Näiden kolmen tekijän avulla voit vahvistaa seoksia, joissa olet osa.

Toisaalta tärkeämpi kuin metallisen molybdeenin rakenne on sen yhdisteiden rakenne. Molybdeenille on tunnusomaista sen kyky muodostaa dinukleaarisia (Mo-Mo) tai polynukleaarisia (Mo-Mo-M -··) yhdisteitä.

Samoin se voi koordinoida muiden molekyylien kanssa muodostaakseen yhdisteitä, joilla on MoX-kaavat₄ ylös MoX₈. Näissä yhdisteissä on yleistä happisiltojen (Mo-O-Mo) tai rikin (Mo-S-Mo) läsnäolo.

ominaisuudet

ulkomuoto

Kiinteä valkoinen hopea.

Sulamispiste

2,623 ºC (2,896 K).

Kiehumispiste

4,639 ° C (4,912 K).

Fuusion entalpia

32 kJ / mol.

Höyrystymisen entalpia

598 kJ / mol.

Höyrynpaine

3,47 Pa - 3 000 K.

Kovuus Mohsin asteikolla

5.5

Liukoisuus veteen

Molybdeeniyhdisteet ovat vain vähän vesiliukoisia. MoO-molybdaatti-ioni₄^-2 Se on liukoista.

korroosio

Se kestää korroosiota ja on metalleja, jotka parhaiten vastustavat suolahapon vaikutusta.

hapetus

Se ei hapeta huoneenlämmössä. Hapettamiseen tarvitaan nopeasti yli 600 ºC: n lämpötiloja.

valenssit

Molybdeenin elektroninen konfiguraatio on [Kr] 4d⁵5S¹, joten siinä on kuusi valenssielektronia. Riippuen siitä, mikä atomi on liitetty, metalli voi menettää kaikki elektronit ja niiden valenssi on +6 (VI). Esimerkiksi jos muodostat sidoksia elektronegatiivisen fluoriatomin (MoF) kanssa₆).

Se voi kuitenkin menettää 1-5 elektronia. Siten sen valenssit ulottuvat väliltä +1 (I) - +5 (V). Kun se menettää vain yhden elektronin, se jättää 5s: n kiertoradan ja sen kokoonpano pysyy [Kr] 4d: nä⁵. 4d-kiertoradan viisi elektronia vaativat hyvin happamia väliaineita ja hyvin elektronimaisia ​​lajeja jättämään Mo-atomin..

Sen kuudesta valenssista, jotka ovat yleisimpiä? +4 (IV) ja +6 (VI). Mo (IV): llä on konfiguraatio [Kr] 4d², kun taas Mo (VI), [Kr].

Mo⁴⁺ ei ole selvää, miksi se on vakaampi kuin esimerkiksi Mo³⁺ (kuten Cr³⁺). Mutta Mo⁶⁺ nämä kuusi elektronia on mahdollista menettää, koska siitä tulee isoelektroninen jalokaasukryptoniin.

Molybdeenikloridit

Alla on sarja molybdeeniklorideja, joissa on erilaisia ​​valensseja tai hapettumisolosuhteita (II) - (VI):

-Molybdeenidikloridi (MoCl₂). Kiinteä keltainen.

-Molybdeenitrikloridi (MoCl₃). Kiinteä tummanpunainen.

-Molybdeenitetrakloridi (MoCl₄). Kiinteä musta.

-Molybdeenipentakloridi (MoCl₅). Kiinteä tummanvihreä.

-Molybdeeniheksakloridi (MoCl₆). Kiinteä ruskea.

Toiminnot kehossa

Molybdeeni on elämälle olennainen hivenaine, koska se on läsnä kofaktorina useissa entsyymeissä. Oksotransferaasit käyttävät molybdeeniä kofaktorina täyttääkseen tehtävänsä siirtää happea vedestä elektroniparilla.

Oksotransferaasien joukossa ovat:

• Ksantiinioksidaasi.
• Aldehydioksidaasi, joka hapettaa aldehydit.
• Amiinit ja sulfidit maksassa.
• Sulfiittioksidaasi, joka hapettaa sulfiittia maksassa.
• Nitraattireduktaasi.
• Nitriitti reduktaasi läsnä kasveissa.

Ksantiini-entsyymi

Ksantiinioksidaasin entsyymi katalysoi puriinien katabolian terminaalivaihetta kädellisissä: ksantiinin muuttuminen virtsahapoksi, yhdiste, joka sitten erittyy.

Xantinoksidaasilla on koentsyymi FAD: lle. Lisäksi ei-heme-rauta ja molybdeeni vaikuttavat katalyyttiseen toimintaan. Entsyymin vaikutusta voidaan kuvata seuraavalla kemiallisella yhtälöllä:

Ksantiini + H₂O + O₂  => Uriinihappo + H₂O₂

Molybdeeni vaikuttaa kofaktorin molibdopteriinina (Mo-co). Ksantiinioksidaasia esiintyy pääasiassa maksassa ja ohutsuolessa, mutta immunologisten tekniikoiden käyttö on mahdollistanut sen sijainnin rintarauhasissa, luustolihaksissa ja munuaisissa..

Kiinnostuksen hoitoon käytettävä lääke Alopurinoli estää ksantiinioksidaasin entsyymiä. Vuonna 2008 lääkkeen Febuxostatin kaupallistaminen alkoi paremmalla suorituskyvyllä taudin hoidossa.

Entsyymi aldehydioksidaasi

Aldehydioksidaasin entsyymi sijaitsee solun sytoplasmassa, joka löytyy sekä kasvikunnassa että eläinkunnassa. Entsyymi katalysoi aldehydin hapetusta karboksyylihapossa.

Se katalysoi myös sytokromi P: n hapettumista₄₅₀ ja monoamiinioksidaasin (MAO) entsyymin välituotteet.

Laajan spesifisyytensä vuoksi aldehydioksidaasi-entsyymi voi hapettaa monia lääkkeitä, mikä tekee sen toiminnasta pääasiassa maksassa. Entsyymin vaikutus aldehydiin voidaan kaaviota seuraavalla tavalla:

Aldehydi + H₂O + O₂ => Karboksyylihappo + H₂O₂

Sulfiittioksidaasientsyymi

Sulfiitin oksidaasientsyymi on mukana sulfiitin konversiossa sulfaatiksi. Tämä on rikkiä sisältävien yhdisteiden hajoamisen loppuvaihe. Entsyymin katalysoima reaktio tapahtuu seuraavan kaavion mukaisesti:

SW₃^-2 + H₂O + 2 (sytokromi C) hapetettu => SO₄^-2 + 2 (sytokromi C) pelkistetty + 2 H⁺

Entsyymin puutos ihmisen geneettisellä mutaatiolla voi johtaa ennenaikaiseen kuolemaan.

Sulfiitti on neurotoksinen yhdiste, joten sulfiittioksidaasientsyymin alhainen aktiivisuus voi aiheuttaa mielisairautta, henkistä hidastumista, henkistä hajoamista ja lopulta kuolemaa.

Raudan aineenvaihdunnassa ja hampaiden osana

Molybdeeni vaikuttaa raudan metaboliaan, mikä helpottaa sen suoliston imeytymistä ja erytrosyyttien muodostumista. Lisäksi se on osa hampaiden kiiltoa, ja yhdessä fluoridin kanssa auttaa ehkäisemään karieksia.

puute

Molybdeenin saannin puute on liittynyt ruokatorven syövän lisääntyneeseen esiintymiseen Kiinan ja Iranin alueilla verrattuna Yhdysvaltojen alueisiin, joissa molybdeeni on korkea.

Merkitys kasveissa

Nitraattireduktaasi on entsyymi, jolla on elintärkeä rooli kasveissa, koska se yhdessä nitriittiduktaasin entsyymin kanssa vaikuttaa nitraatin muuttumiseen ammoniumiksi.

Kaksi entsyymiä edellyttävät kofaktorin (Mo-co) toimintaa. Nitraatti-reduktaasin entsyymin katalysoimaa reaktiota voidaan kaaviota seuraavasti:

Nitraatti + elektronigeneraattori + H₂O => Nitriitti + hapettunut elektronidonori

Nitraatin hapetus-pelkistysprosessi tapahtuu kasvisolujen sytoplasmassa. Nitriitti, edellisen reaktion tuote, siirretään plastidiin. Nitriitin reduktaasin entsyymi vaikuttaa nitriittiin, joka on peräisin ammoniumista.

Ammoniumia käytetään aminohappojen syntetisoimiseen. Lisäksi kasvit käyttävät molybdeeniä epäorgaanisen fosforin muuntamisessa orgaaniseksi fosforiksi.

Orgaanista fosforia esiintyy monissa biologisen funktion molekyyleissä, kuten: ATP, glukoosi-6-fosfaatti, nukleiinihapot, forfolipidit jne..

Molybdeenin puutos vaikuttaa lähinnä ristikkäisryhmään, vihanneksiin, joulutähteisiin ja pohjimmiltaan.

Kukkakaalassa molybdeenin puutos rajoittaa lehtiraajan leveyttä, vähentää kasvin kasvua ja muodostaa kukkia.

Käyttö ja sovellukset

katalyytti

-Se on katalysaattori öljyn, petrokemikaalien ja kivihiilestä peräisin olevien nesteiden rikinpoistossa. Katalyyttikompleksi käsittää MoS: n₂ kiinnitetään alumiinioksidiin ja aktivoidaan koboltin ja nikkelin avulla.

-Molybdaatti muodostaa kompleksin, jossa on vismutia propeenin, ammoniumin ja ilman selektiiviseksi hapettamiseksi. Siten ne muodostavat akryylinitriilin, asetonitriilin ja muiden kemikaalien, jotka ovat raaka-aineita muovi- ja kuituteollisuudelle.

Samoin molybdaattirauta katalysoi metanolin selektiivistä hapetusta formaldehydiksi.

pigmentit

-Molybdeeni vaikuttaa pigmenttien muodostumiseen. Esimerkiksi molybdeeninoranssi muodostuu lyijykromaatin, lyijymolekylaatin ja lyijysulfaatin samanaikaisesta saostuksesta.

Tämä on kevyt ja vakaa pigmentti eri lämpötiloissa, mikä näkyy kirkkaana punaisena, oranssina tai punaisena. Sitä käytetään maalien ja muovien sekä kumi- ja keraamisten tuotteiden valmistukseen.

molybdaatti

-Molybdaatti on korroosionestoaine. Natriummolybdaattia on käytetty kromaatin korvaamiseen, jotta estetään kovettuneiden terästen korroosiota laajalla pH-alueella.

-Sitä käytetään vesijäähdyttimissä, ilmastointilaitteissa ja lämmitysjärjestelmissä. Molybdaatteja käytetään myös hydraulijärjestelmien ja autoteollisuuden korroosion estämiseen. Maaleissa käytetään myös korroosiota estäviä pigmenttejä.

-Molybdate on korkean sulamispisteen, alhaisen lämpölaajenemiskertoimen ja suuren lämmönjohtavuuden ansiosta tarkoitettu tuottamaan valaisuteollisuuden käyttämiä nauhoja ja kierteitä.

-Sitä käytetään puolijohteiden emolevyissä; tehoelektroniikassa; elektrodit lasien fuusioon; kamerat korkean lämpötilan uuneille ja katodeille aurinkokennojen ja litteiden näyttöjen pinnoittamiseen.

-Lisäksi molybdaattia käytetään upokkaiden valmistukseen kaikkien tavallisten safiirien käsittelymenetelmien osalta..

Seokset teräksellä

-Molybdeeniä käytetään terässeoksissa, jotka kestävät korkeita lämpötiloja ja paineita. Näitä seoksia käytetään rakennusteollisuudessa ja ilma-alusten ja autojen osien valmistuksessa.

-Molybdate antaa jopa alle 2%: n pitoisuuksille teräkselle korkean korroosionkestävyyden.

Muut käyttötarkoitukset

-Molybdaattia käytetään ilmailuteollisuudessa; LCD-näyttöjen valmistuksessa; veden käsittelyssä ja jopa lasersäteen levittämisessä.

-Molybdaatti-disulfidi on sinänsä hyvä voiteluaine ja antaa sietokykyä äärimmäisille paineille voiteluaineiden vuorovaikutuksessa metallien kanssa..

Voiteluaineet muodostavat kiteisen kerroksen metallien pinnalle. Tämän ansiosta metalli-metallin kitka vähennetään minimiin jopa korkeissa lämpötiloissa.

viittaukset

1. Wikipedia. (2018). Molybdeeniä. Haettu osoitteesta: en.wikipedia.org
2. R. Alus. (2016). Molybdeeniä. Haettu osoitteesta hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
3. Kansainvälinen molybdeeniliitto (IMOA). (2018). Molybdeeniä. Otettu: imoa.info
4. F Jona ja P M Marcus. (2005). Molybdeenin kiderakenne ja stabiilisuus ultra- korkeissa paineissa. J. Phys.: Condens. Matter 17 1049.
5. Plansee. (N.D.). Molybdeeniä. Haettu osoitteesta: plansee.com
6. Lenntech. (2018). Molybdeeni - Mo. Haettu osoitteesta lenntech.com
7. Curiosoando.com (18. lokakuuta 2016). Mitkä ovat molybdeenin puutteen oireet? Palautettu osoitteesta: curiosoando.com
8. Ed Bloodnick. (21. maaliskuuta 2018). Molybdeenin rooli kasvien viljelyssä. Haettu osoitteesta: pthorticulture.com