Struktura molybdenu, vlastnosti, valence, funkce

molybdenu (Mo) je přechodný kov, náležející do skupiny 6, perioda 5 periodické tabulky. Má elektronickou konfiguraci (Kr) 4d⁵5s¹; atomové číslo 42 a průměrná atomová hmotnost 95,94 g / mol. Představuje 7 stabilních izotopů: ⁹²Mo, ⁹⁴Mo, ⁹⁵Mo, ⁹⁶Mo, ⁹⁷Mo, ⁹⁸Mo a ¹⁰⁰Mo; je izotop ⁹⁸Mo, který je největší podíl.

Je to bílý kov se stříbrným vzhledem a má chemické vlastnosti podobné chromu. Ve skutečnosti jsou oba kovové prvky stejné skupiny, přičemž chrom je umístěn nad molybdenem; to znamená, že molybden je těžší a má vyšší energetickou hladinu.

Molybden není v přírodě volný, ale je součástí minerálů, z nichž nejhojnější je molybdenit (MoS).₂). Kromě toho je spojován s jinými sírovými minerály, z nichž se také získává měď. 

Jeho použití bylo zvýšeno během první světové války, protože to nahradilo wolfram, který byl vzácný kvůli jeho masivnímu vykořisťování.

Index

• 1 Charakteristika
• 2 Objev
• 3 Struktura
• 4 Vlastnosti
• 5 Valencia
  • 5.1 Chloridy molybdenu
• 6 Funkce v těle
  • 6.1 xantinový enzym
  • 6.2 Enzymaldehyd oxidáza
  • 6.3 Enzym sulfit oxidasy
  • 6.4 V metabolismu železa a jako součást zubů
  • 6.5 Nedostatek
• 7 Význam v rostlinách
• 8 Použití a aplikace
  • 8.1 Katalyzátor
  • 8.2 Pigmenty
  • 8.3 Molybdenan
  • 8.4 Slitiny s ocelí
  • 8.5 Další použití
• 9 Odkazy

Vlastnosti

Molybden se vyznačuje vysokou trvanlivostí, odolností proti korozi, vysokým bodem tání, tvárným a odolným vysokým teplotám. To je považováno za žáruvzdorný kov, protože to má bod tání lepší než platina (1,772 ° C) \ t.

Má také řadu dalších vlastností: vazebná energie atomů je vysoká, nízký tlak par, nízký koeficient tepelné roztažnosti, vysoká tepelná vodivost a nízký elektrický odpor.

Všechny tyto vlastnosti a vlastnosti umožnily molybdenu, aby měl mnoho použití a aplikací, přičemž nejznámějším způsobem je tvorba slitin s ocelí..

Na druhé straně je to základní stopový prvek pro život. V bakteriích a rostlinách je molybden cofaktorem přítomným v mnoha enzymech zapojených do fixace a použití dusíku.

Molybden je kofaktorem aktivity enzymů oxotransferázy, které přenášejí atomy kyslíku z vody při přenosu dvou elektronů. Mezi tyto enzymy patří xanthin oxidáza primátů, jejichž funkcí je oxidace xantinu na kyselinu močovou.

Lze jej získat z různých potravin, včetně následujících: květák, špenát, česnek, celá zrna, pohanka, pšeničný klíč, čočka, slunečnicová semena a mléko.

Objev

Molybden není v přírodě izolován, takže v mnoha jeho komplexech byl v dávných dobách zmaten olovem nebo uhlíkem.

V roce 1778 se Carl Wilhelm, švédský chemik a lékárník, podařilo identifikovat molybden jako odlišný prvek. Molybdenit ošetřený Wilhelmem (MoS)₂) s kyselinou dusičnou, čímž se získá sloučenina kyselé povahy, ve které identifikuje molybden.

Pozdnější, v 1782, Peter Jacob Hjelm, používat Wilhelmovu kyselou sloučeninu, redukcí uhlíku, zvládal izolovat nečistý molybdenum.

Struktura

Jaká je krystalická struktura molybdenu? Jeho kovové atomy adoptují kubický krystalický systém vycentrovaný v těle (bcc, pro jeho zkratku v angličtině) u atmosférického tlaku. Při vyšších tlacích jsou atomy molybdenu zhutněny tak, aby vznikly hustší struktury, jako je kubický střed na plochách (fcc) a hexagonální (hcp)..

Jeho kovová vazba je silná a shoduje se s tím, že se jedná o jednu z pevných látek s nejvyšším bodem tání (2623 ° C). Tato konstrukční pevnost je dána tím, že molybden je bohatý na elektrony, jeho krystalická struktura je značně hustá a je těžší než chrom. Tyto tři faktory vám umožní posílit slitiny, ve kterých jste součástí.

Na druhé straně, důležitější než struktura kovového molybdenu, je struktura jejích sloučenin. Molybden je charakterizován svou schopností tvořit dinukleární (Mo-Mo) nebo polynukleární (Mo-Mo-Ma) sloučeniny..

Podobně, to může koordinovat s jinými molekulami tvořit sloučeniny s MoX vzorci₄ nahoru MoX₈. V těchto sloučeninách je běžná přítomnost kyslíkových můstků (Mo-O-Mo) nebo síry (Mo-S-Mo).

Vlastnosti

Vzhled

Pevné bílé stříbro.

Teplota tání

2,623 ° C (2,896 K).

Bod varu

4,639 ° C (4,912 K).

Entalpie fúze

32 kJ / mol.

Entalpie odpařování

598 kJ / mol.

Tlak páry

3,47 Pa až 3 000 K.

Tvrdost podle Mohsovy stupnice

5.5

Rozpustnost ve vodě

Sloučeniny molybdenu jsou málo rozpustné ve vodě. MoO molybdenanový ion₄^-2 Je rozpustný.

Koroze

Je odolný vůči korozi a je to kov, který nejlépe odolává působení kyseliny chlorovodíkové.

Oxidace

Neoxiduje při pokojové teplotě. Rychlá oxidace vyžaduje teploty vyšší než 600 ° C.

Valencie

Elektronická konfigurace molybdenu je [Kr] 4d⁵5s¹, takže má šest valenčních elektronů. V závislosti na tom, který atom je spojen, kov může ztratit všechny své elektrony a mít valenci +6 (VI). Pokud například vytvoříte vazby s elektronegativním atomem fluoru (MoF)₆).

Může však ztratit 1 až 5 elektronů. Její valence tedy přesahují interval od +1 (I) do +5 (V). Když ztratí pouze jeden elektron, opustí orbitál 5s a jeho konfigurace zůstane jako [Kr] 4d⁵. Pět elektronů 4d orbital vyžaduje velmi kyselá média a velmi elektron-jako druhy opustit Mo atom..

Ze šesti valencí, které jsou nejběžnější? +4 (IV) a +6 (VI). Mo (IV) má konfiguraci [Kr] 4d², zatímco Mo (VI), [Kr].

Pro Mo⁴⁺ není jasné, proč je stabilnější než např. Mo³⁺ (jako u Cr³⁺). Ale pro Mo⁶⁺ je možné tyto šest elektronů ztratit, protože se stává izoelektronickým pro vzácný plyn krypton.

Chloridy molybdenu

Níže je uvedena řada chloridů molybdenu s různými valencemi nebo oxidačními stavy, od (II) do (VI):

-Dichlorid molybdeničitý (MoCl₂). Pevné žluté.

-Chlorid molybdenu (MoCl₃). Tmavě červená.

-Tetrachlorid molybdenu (MoCl₄). Pevné černé.

-Chlorid molybdeničitý (MoCl₅). Tmavě zelená.

-Hexachlorid molybdeničitý (MoCl₆). Plně hnědá.

Funkce v těle

Molybden je základním stopovým prvkem pro život, protože je přítomen jako kofaktor v mnoha enzymech. Oxotransferázy používají molybden jako kofaktor k plnění své funkce přenosu kyslíku z vody s párem elektronů.

Mezi oxotransferázami jsou:

• Xanthin oxidasa.
• Aldehyd oxidáza, která oxiduje aldehydy.
• Aminy a sulfidy v játrech.
• Sulfit oxidáza, která oxiduje sulfit v játrech.
• Nitrátová reduktáza.
• Nitrit reduktáza přítomná v rostlinách.

Xantinový enzym

Enzym xanthin oxidáza katalyzuje terminální krok v katabolismu purinů u primátů: přeměnu xantinu na kyselinu močovou, což je sloučenina, která se pak vylučuje.

Xanthin oxidasa má koenzym k FAD. Kromě toho, nehemové železo a molybden zasahují do katalytického působení. Působení enzymu může být popsáno s následující chemickou rovnicí:

Xanth + H₂O + O₂  => Kyselina močová + H₂O₂

Molybdenum zasahuje jako kofaktor molibdopterin (Mo-co). Xanthin oxidasa se nachází hlavně v játrech a tenkém střevě, ale použití imunologických technik umožnilo jeho umístění v mléčných žlázách, kosterních svalech a ledvinách..

Enzym xanthin oxidasa je inhibován lékem Alopurinol, který se používá při léčbě dny. V roce 2008 začala komercializace léku Febuxostat lepší výkon při léčbě onemocnění.

Enzym aldehyd oxidáza

Enzym aldehyd oxidáza se nachází v buněčné cytoplazmě, nalezené jak v rostlinné říši, tak v živočišné říši. Enzym katalyzuje oxidaci aldehydu v karboxylové kyselině.

Katalyzuje také oxidaci cytochromu P₄₅₀ a meziprodukty enzymu monoamin oxidasy (MAO).

Díky své široké specifičnosti může enzym aldehyd oxidáza oxidovat mnoho léčiv a plnit svou funkci hlavně v játrech. Působení enzymu na aldehyd může být schematizováno následujícím způsobem:

Aldehyd + H₂O + O₂ => Karboxylová kyselina + H₂O₂

Enzym sulfit oxidasy

Enzym sulfit oxidasy se podílí na přeměně siřičitanu na síran. Toto je terminální krok degradace sloučenin obsahujících síru. Reakce katalyzovaná enzymem probíhá podle následujícího schématu:

SO₃^-2 + H₂O + 2 (cytochrom C) oxidovaný => SO₄^-2 + 2 (cytochrom C) snížený + 2 H⁺

Nedostatek enzymu genetickou mutací u člověka může vést k předčasné smrti.

Sulfit je neurotoxická sloučenina, takže nízká aktivita enzymu sulfit oxidasy může způsobit duševní onemocnění, mentální retardaci, duševní degradaci a nakonec smrt..

V metabolismu železa a jako součást zubů

Molybdenum zasahuje do metabolismu železa, usnadňuje jeho střevní absorpci a tvorbu erytrocytů. Kromě toho je součástí skloviny zubů a spolu s fluoridem pomáhá při prevenci zubního kazu.

Nedostatek

Nedostatek příjmu molybdenu byl spojen se zvýšeným výskytem rakoviny jícnu v oblastech Číny a Íránu ve srovnání s regiony Spojených států s vysokými hladinami molybdenu.

Význam v rostlinách

Nitrát reduktáza je enzym, který hraje zásadní roli v rostlinách, protože spolu s enzymem dusitanreduktázou zasahuje do přeměny dusičnanů na amonium.

Tyto dva enzymy vyžadují pro své fungování kofaktor (Mo-co). Reakce katalyzovaná enzymem nitrátreduktázou může být schematizována následujícím způsobem:

Dusičnan + Elektron Giver + H₂O => Nitrit + donor oxidovaného elektronu

Oxidačně redukční proces dusičnanů probíhá v cytoplazmě rostlinných buněk. Dusitan, produkt předchozí reakce, se přenese do plastidu. Enzym dusitan reduktáza působí na dusitan, pocházející z amoniaku.

Amonium se používá k syntéze aminokyselin. Kromě toho, rostliny používají molybden při přeměně anorganického fosforu na organický fosfor.

Organický fosfor existuje v mnoha molekulách biologické funkce, jako jsou: ATP, glukóza-6-fosfát, nukleové kyseliny, forfolipidy atd..

Nedostatek molybdenu postihuje hlavně křížovitou skupinu, zeleninu, vánoční hvězdy a prvosenky..

Nedostatek molybdenu u květáku způsobuje omezení šířky listové končetiny, snížení růstu rostliny a tvorbu květů..

Použití a aplikace

Katalyzátor

-Je katalyzátorem pro odsiřování ropy, petrochemických a uhelných kapalin. Katalytický komplex obsahuje MoS₂ fixovaný na oxidu hlinitém a aktivovaný kobaltem a niklem.

-Molybdenan tvoří komplex s vizmutem pro selektivní oxidaci propenu, amoniaku a vzduchu. Tudíž tvoří akrylonitril, acetonitril a další chemikálie, které jsou surovinami pro průmysl plastů a vláken.

Podobně molybdenanové železo katalyzuje selektivní oxidaci methanolu na formaldehyd.

Pigmenty

-Molybden se podílí na tvorbě pigmentů. Například molybdenová oranžová je tvořena ko-precipitací chromanu olovnatého, molybdenanu olovnatého a síranu olovnatého.

Jedná se o lehký a stabilní pigment při různých teplotách, který je jasně červený, oranžový nebo červenožlutý. Používá se při přípravě barev a plastů, stejně jako v gumárenských a keramických výrobcích.

Molybdenan

-Molybdenát je inhibitor koroze. Molybdenan sodný byl používán jako náhrada chromátu pro inhibici koroze kalených ocelí v širokém rozsahu pH..

-Používá se ve vodních chladičích, klimatizačních zařízeních a topných systémech. Molybdenany se také používají k inhibici koroze v hydraulických systémech a automobilovém průmyslu. Pigmenty, které inhibují korozi, se také používají v barvách.

-Molybdenan, vzhledem ke svým vlastnostem s vysokou teplotou tání, nízkým koeficientem tepelné roztažnosti a vysokou tepelnou vodivostí, je určen k výrobě pásek a nití používaných ve světelném průmyslu..

-Používá se v polovodičových základních deskách; ve výkonové elektronice; elektrody pro tavení sklenic; kamery pro vysokoteplotní pece a katody pro potahování solárních článků a plochých obrazovek.

-Kromě toho se molybdenan používá při výrobě kelímků pro všechny obvyklé procesy v oblasti zpracování safírů..

Slitiny s ocelí

-Molybden se používá ve slitinách s ocelí, která odolává vysokým teplotám a tlakům. Tyto slitiny se používají ve stavebnictví a při výrobě dílů pro letadla a automobily.

-Molybdenan i při koncentracích až 2% dává své slitině s vysokou odolností vůči korozi.

Ostatní použití

-Molybdenan se používá v leteckém a kosmickém průmyslu; při výrobě LCD obrazovek; při úpravě vody a dokonce i při aplikaci laserového paprsku.

-Disulfid molybdenanu je sám o sobě dobrým mazivem a poskytuje toleranční vlastnosti vůči extrémním tlakům v interakci maziv s kovy..

Lubrikanty na povrchu kovů tvoří krystalickou vrstvu. Díky tomu se snižuje tření kovu a kovu na minimum, a to i při vysokých teplotách.

Odkazy

1. Wikipedia. (2018). Molybden. Zdroj: en.wikipedia.org
2. R. Loď. (2016). Molybden. Zdroj: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
3. Mezinárodní asociace molybdenů (IMOA). (2018). Molybden. Převzato z: imoa.info
4. F Jona a P M Marcus. (2005). Krystalová struktura a stabilita molybdenu při ultra vysokém tlaku. J. Phys., Condens. Hmota 17 1049.
5. Plansee. (s.f.). Molybden. Zdroj: plansee.com
6. Lenntech (2018). Molybdenum - Mo. Zdroj: lenntech.com
7. Curiosoando.com (18. října 2016). Jaké jsou příznaky nedostatku molybdenu? Obnoveno z: curiosoando.com
8. Ed Bloodnick. (21. března 2018). Úloha molybdenu při pěstování rostlin. Zdroj: pthorticulture.com