Structura molibdenului, proprietăți, valențe, funcții

molibden (Mo) este un metal de tranziție, aparținând grupei 6, perioada 5 a tabelului periodic. Are configurație electronică (Kr) 4d⁵5S¹; numărul atomic 42 și masa atomică medie de 95,94 g / mol. Prezintă 7 izotopi stabili: ⁹²Mo, ⁹⁴Mo, ⁹⁵Mo, ⁹⁶Mo, ⁹⁷Mo, ⁹⁸Mo și ¹⁰⁰Mo; fiind izotopul ⁹⁸Mo, care este în proporție mai mare.

Este un metal alb, cu aspect de argint, și are proprietăți chimice similare cu cromul. De fapt, ambele sunt elemente metalice ale aceluiași grup, cromul fiind situat deasupra molibdenului; adică, molibdenul este mai greu și are un nivel de energie mai ridicat.

Molibdenul nu este găsit liber în natură, ci face parte din minerale, fiind cel mai abundent molybdenit (MoS)₂). În plus, este asociat cu alte minerale sulfurate, din care se obține și cuprul.

Utilizarea sa a crescut în timpul Primului Război Mondial, deoarece a înlocuit tungstenul, care a fost rar datorită exploatării sale masive.

index

• 1 Caracteristici
• 2 Discovery
• 3 Structura
• 4 Proprietăți
• 5 Valencias
  • 5.1 Cloruri de molibden
• 6 Funcții în corp
  • 6.1 enzima xantină
  • 6.2 Enzima aldehid oxidaza
  • 6.3 Enzima de sulfit oxidază
  • 6.4 În metabolismul fierului și ca o componentă a dinților
  • 6.5 Deficiență
• 7 Importanța în plante
• 8 Utilizări și aplicații
  • 8.1 Catalizator
  • 8.2 Pigmenți
  • 8.3 Molibdat
  • 8.4 Aliaje cu oțel
  • 8.5 Alte utilizări
• 9 Referințe

caracteristici

Molibdenul se caracterizează prin durabilitatea ridicată, rezistența la coroziune, punctul de topire ridicat, fiind maleabilă și rezistând temperaturilor ridicate. Este considerat ca fiind un metal refractar deoarece are un punct de topire mai mare decât platina (1772º C).

Ea are, de asemenea, un set de proprietăți suplimentare: energia de legare a atomilor este, de înaltă presiune scăzută a vaporilor, coeficient scăzut de dilatare termică, un nivel ridicat de conductivitate termică și rezistență electrică scăzută.

Toate aceste proprietăți și caracteristici au permis molibdenului să aibă numeroase utilizări și aplicații, cele mai notorii fiind formarea aliajelor cu oțel.

Pe de altă parte, este un element esențial pentru viață. În bacterii și plante, molibdenul este un cofactor prezent în numeroase enzime implicate în fixarea și utilizarea azotului.

Molibdenul este un cofactor pentru activitatea enzimelor oxotransferazei, care transferă atomi de oxigen din apă, transferând doi electroni. Printre aceste enzime este xantin oxidaza de primate, a cărei funcție este de a oxida xantina în acid uric.

Acesta poate fi obținut din diverse alimente, inclusiv următoarele: conopida, spanac, usturoi, cereale integrale, hrișcă, germeni de grâu, linte, semințe de floarea soarelui și de lapte.

descoperire

Molibdenul nu este izolat în natură, așa că în multe dintre complexele sale a fost confundat în timpuri străvechi cu plumb sau carbon.

În 1778, Carl Wilhelm, chimist și farmacist suedez, a reușit să identifice molibdenul ca element distinct. Wilhelm tratat molibdenită (MoS)₂) cu acid azotic, obținând un compus de natură acidă în care a identificat molibdenul.

Mai târziu, în 1782, Peter Jacob Hjelm, folosind compusul acid al lui Wilhelm, prin reducerea emisiilor de carbon, a reușit să izoleze un molibden impur.

structură

Care este structura cristalină a molibdenului? Atomii metalici adoptă sistemul cristalin cristalin centrat în corp (bcc, pentru acronimul său în limba engleză) la presiunea atmosferică. La presiuni mai mari, atomii de molibden sunt compactate pentru a produce structuri mai dense, cum ar fi cubice cu fețe centrate (fcc) și hexagonal (HCP).

Legătura sa metalică este puternică și coincide cu faptul că este unul dintre solidele cu punctul de topire cel mai ridicat (2623 ° C). Această rezistență structurală se datorează faptului că molibdenul este bogat în electroni, structura sa cristalină este considerabil densă și este mai greoaie decât cromul. Acești trei factori vă permit să consolidați aliajele în care sunteți parte.

Pe de altă parte, mai important decât structura molibdenului metalic, este cea a compușilor săi. Molibdenul se caracterizează prin capacitatea sa de a forma compuși dinucleari (Mo-Mo) sau polinucleari (Mo-Mo-Mo-Mo).

De asemenea, se poate coordona cu alte molecule pentru a forma compuși cu formule MoX₄ up MoX₈. În cadrul acestor compuși, prezența punților de oxigen (Mo-O-Mo) sau a sulfului (Mo-S-Mo) este comună.

proprietăţi

apariție

Argintiu albastru.

Punctul de topire

2,623 ° C (2,896 K).

Punct de fierbere

4,639 ° C (4,912 K).

Entalpia fuziunii

32 kJ / mol.

Entalpia de vaporizare

598 kJ / mol.

Presiunea aburului

De la 3,47 Pa la 3,000 K.

Duritate pe scara Mohs

5,5

Solubilitate în apă

Compușii de molibden sunt puțini solubili în apă. Cu toate acestea, ionul de molibdat MoO₄^-2 Este solubil.

coroziune

Este rezistent la coroziune și metalele care rezistă cel mai bine acțiunea acidului clorhidric.

oxidare

Nu se oxidează la temperatura camerei. Oxidarea rapidă necesită temperaturi mai mari de 600 ° C.

valențele

Configurația electronică a molibdenului este [Kr] 4d⁵5S¹, deci are șase electroni de valență. În funcție de atomul care este legat, metalul își poate pierde toți electronii și are o valență de +6 (VI). De exemplu, dacă formați legături cu atomul de fluor electronegativ (MF)₆).

Cu toate acestea, puteți pierde 1 până la 5 electroni. Astfel, valențele sale cuprind intervalul de la +1 (I) la +5 (V). Când pierde doar un electron, acesta părăsește orbita 5s, iar configurația sa rămâne ca [Kr] 4d⁵. Cei cinci electroni ai orbitalului 4d necesită medii foarte acide și specii foarte asemănătoare de electroni pentru a părăsi atomul Mo.

Dintre cele șase valențe, care sunt cele mai comune? Cele +4 (IV) și +6 (VI). Mo (IV) are configurația [Kr] 4d², în timp ce Mo (VI), [Kr].

Pentru Mo⁴⁺ nu este clar de ce este mai stabilă decât, de exemplu, Mo³⁺ (ca în cazul Cr³⁺). Dar pentru Mo⁶⁺ este posibil să pierdeți acești șase electroni pentru că devine izoelectronic la kryptonul de gaz nobil.

Cloruri de molibden

Mai jos este o serie de cloruri de molibden cu diferite valențe sau stări de oxidare, de la (II) la (VI):

- Diclorură de molibden (MoCI₂). Solid galben.

Triclorura de molibden (MoCI₃). Solid roșu închis.

- tetraclorură de molibden (MoCI₄). Solid negru

Molibden-pentaclorură (MoCI₅). Solid verde închis.

Solventul de molibden (MoCI₆). Solid maro.

Funcționează în organism

Molibdenul este un element esențial pentru viață, deoarece este prezent ca cofactor în numeroase enzime. Oxotransferazele folosesc molibden ca cofactor pentru a-și îndeplini funcția de transfer al oxigenului din apă cu o pereche de electroni.

Printre oxotransferaze sunt:

• Oxantaza xantinică.
• Aldehida oxidaza, care oxideaza aldehidele.
• Amine și sulfuri din ficat.
• Sulfit oxidaza, care oxidează sulfitul în ficat.
• Nitrat de reductază.
• Nitrita reductaza prezentă în plante.

Enzima xantină

Enzima xantin oxidază catalizează etapa terminală în catabolismul purinelor la primate: conversia xantinei în acid uric, un compus care este apoi excretat.

Xantin oxidaza are o coenzima la FAD. În plus, fierul și molibdenul non-heme intervin în acțiunea catalitică. Acțiunea enzimei poate fi descrisă cu următoarea ecuație chimică:

Xanthină + H₂O + O₂ => Acid uric + H₂O₂

Molibdenul intervine ca co-factorul de molibdopterină (Mo-co). Oxantaza xantinică se găsește în principal în ficat și intestinul subțire, însă utilizarea tehnicilor imunologice a permis localizarea acesteia în glandele mamare, în mușchii scheletici și în rinichi.

Enzima xantin oxidaza este inhibata de medicament Alopurinol, utilizat in tratamentul guta. În 2008, comercializarea medicamentului Febuxostat a început cu o performanță mai bună în tratamentul bolii.

Enzima aldehid oxidaza

Enzima aldehidă oxidază este localizată în citoplasma celulară, fiind găsită atât în ​​regatul plantelor cât și în regnul animal. Enzima catalizează oxidarea aldehidei în acid carboxilic.

De asemenea, catalizează oxidarea citocromului P₄₅₀ și a produselor intermediare ale enzimei monoaminooxidază (MAO).

Datorită specificității sale largi, enzima aldehid oxidaza poate oxida mai multe medicamente, îndeplinind funcția sa în principal în ficat. Acțiunea enzimei asupra aldehidei poate fi schematizată în felul următor:

Aldehidă + H₂O + O₂ => Acid carboxilic + H₂O₂

Enzime de sulfat oxidază

Enzima sulfit oxidază este implicată în conversia sulfitului în sulfat. Aceasta este etapa terminală a degradării compușilor cu conținut de sulf. Reacția catalizată de enzimă are loc în conformitate cu următoarea schemă:

SW₃^-2 + H₂O + 2 (citocrom C) oxidat => SO₄^-2 + 2 (citocrom C) redus + 2 H⁺

O deficiență a enzimei printr-o mutație genetică la om poate duce la moartea prematură.

Sulfatul este un compus neurotoxic, astfel încât activitatea scăzută a enzimei sulfit oxidază poate provoca boli mentale, retard mintal, degradare mentală și, în cele din urmă, deces.

În metabolismul fierului și ca o componentă a dinților

Molibdenul intervine în metabolismul fierului, facilitând absorbția intestinală și formarea de eritrocite. În plus, face parte din smaltul dinților și, împreună cu fluorura, ajută la prevenirea cariilor.

deficiență

Un deficit în aportul de molibden a fost asociat cu o incidență crescută a cancerului esofagian în regiunile Chinei și Iranului, comparativ cu regiunile din Statele Unite cu niveluri ridicate de molibden.

Importanța în plante

Nitrat reductaza este o enzima care joaca un rol vital in plante, deoarece impreuna cu enzima nitrit reductaza, intervine in transformarea nitratului in amoniu.

Cele două enzime necesită pentru funcționarea cofactorului (Mo-co). Reacția catalizată de către enzima nitrat reductaza poate fi schematizată după cum urmează:

Nitrat + donator de electroni + H₂O => Nitrit + donor de electroni oxidat

Procesul de oxidare-reducere a azotatului are loc în citoplasma celulelor de plante. Nitritul, produs al reacției anterioare, este transferat la plastid. Enzima nitrit reductaza actioneaza asupra nitritului, care provoaca amoniu.

Amoniacul este utilizat pentru a sintetiza aminoacizii. În plus, plantele utilizează molibden în conversia fosforului anorganic în fosfor organic.

Fosforul organic există în numeroasele molecule de funcție biologică, cum ar fi: ATP, glucoz-6-fosfat, acizi nucleici, forfolipide etc.

Un deficit de molibden afectează în principal grupul de crucifere, leguminoase, poinsetții și primroze.

În conopidă, o deficiență de molibden produce o restricție a lățimii membrelor frunzei, o reducere a creșterii plantei și formarea florilor.

Utilizări și aplicații

catalizator

- Este un catalizator pentru desulfurarea petrolului, a petrochimiei și a lichidelor derivate din cărbune. Complexul catalizator cuprinde MoS₂ fixat pe alumină și activat de cobalt și nichel.

- Molibdatul formează un complex cu bismut pentru oxidarea selectivă a propenului, amoniului și aerului. Astfel, ele formează acrilonitril, acetonitril și alte produse chimice, care sunt materii prime pentru industria materialelor plastice și a fibrelor.

În mod similar, fierul de molibdat catalizează oxidarea selectivă a metanolului în formaldehidă.

pigmenți

-Molybdenul intervine în formarea pigmenților. De exemplu, portocaliu de molibden se formează prin co-precipitare a cromatului de plumb, a molibdatului de plumb și a sulfatului de plumb.

Acesta este un pigment ușor și stabil la temperaturi diferite, care apar roșu aprins, portocaliu sau roșu-galben. Se folosește la prepararea vopselelor și materialelor plastice, precum și la produsele din cauciuc și ceramică.

molibdat

- Molibdatul este un inhibitor de coroziune. Molibdatul de sodiu a fost utilizat ca substitut pentru cromat pentru a inhiba coroziunea oțelurilor întărite într-un domeniu larg de pH.

- Este utilizat în răcitoare de apă, aparate de aer condiționat și sisteme de încălzire. Molibdații sunt de asemenea utilizați pentru a inhiba coroziunea în sistemele hidraulice și ingineria auto. De asemenea, pigmenții care inhibă coroziunea sunt utilizați în vopsele.

- Molibdatul, datorită proprietăților sale cu punct de topire ridicat, coeficient scăzut de expansiune termică și conductivitate termică ridicată, este destinat să producă benzi și fire utilizate de industria de iluminat.

- Este utilizat în plăci de bază semiconductoare; în domeniul electronicii de putere; Electrozi pentru fuziunea ochelarilor; camere pentru cuptoare de înaltă temperatură și catozi pentru acoperirea celulelor solare și ecranelor plane.

- De asemenea, molibdatul este utilizat în producția de creuzete pentru toate procesele uzuale din domeniul prelucrării safirului.

Aliaje cu oțel

- Molibdenul este utilizat în aliaje cu oțel care rezistă la temperaturi și presiuni ridicate. Aceste aliaje sunt utilizate în industria construcțiilor și în fabricarea pieselor pentru avioane și automobile.

- Molibdatul, chiar și la concentrații de până la 2%, conferă aliajului său oțel o rezistență ridicată la coroziune.

Alte utilizări

- molibdatul este utilizat în industria aerospațială; în fabricarea de ecrane LCD; în tratarea apei și chiar în aplicarea fasciculului laser.

- Disulfura de molibdat este, în sine, un bun lubrifiant și oferă proprietăți de toleranță la presiuni extreme în interacțiunea lubrifianților cu metalele.

Lubrifianții formează un strat cristalin pe suprafața metalelor. Datorită acestui fapt, frecare metal-metal este redusă la minim, chiar și la temperaturi ridicate.

referințe

1. Wikipedia. (2018). Molibden. Adus de la: en.wikipedia.org
2. R. Navă. (2016). Molibden. Adus de la: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
3. Asociația Internațională a Molibdenului (IMOA). (2018). Molibden. Luat de la: imoa.info
4. F Jona și P M Marcus. (2005). Structura cristalului și stabilitatea molibdenului la presiuni ultrahighi. J. Phys.: Condens. Materie 17 1049.
5. Plansee. (N.d.). Molibden. Adus de la: plansee.com
6. Lenntech. (2018). Molibden - Mo. Adus de la: lenntech.com
7. Curiosoando.com (18 octombrie 2016). Care sunt simptomele de deficit de molibden? Recuperat de la: curiosoando.com
8. Ed Bloodnick. (21 martie 2018). Rolul molibdenului în cultivarea plantelor. Adus de la: pthorticulture.com