MOLIBDEN: STRUCTURĂ, PROPRIETĂȚI, VALENȚE, FUNCȚII - CHIMIE - 2025

Molibden (Mo) este un metal de tranziție din grupa 6, perioada 5 din Tabelul periodic. Are configurație electronică (Kr) 4d ⁵ 5s ¹ ; numărul atomic 42 și masa atomică medie de 95,94 g / mol. Are 7 izotopi stabili: ⁹² Mo, ⁹⁴ Mo, ⁹⁵ Mo, ⁹⁶ Mo, ⁹⁷ Mo, ⁹⁸ Mo și ¹⁰⁰ Mo; fiind izotopul ⁹⁸ Mo cel care este într-o proporție mai mare.

Este un metal alb cu aspect argintiu și are proprietăți chimice similare cu cromul. De fapt, ambele sunt elemente metalice din aceeași grupă, cromul fiind situat deasupra molibdenului; adică, molibdenul este mai greu și are un nivel de energie mai mare.

Sursa: Prin imagini Hi-Res ale elementelor chimice (http://images-of-elements.com/molybdenum.php), prin Wikimedia Commons

Molibdenul nu se găsește liber în natură, ci ca parte a mineralelor, cel mai abundent fiind molibdenitul (MoS ₂ ). În plus, este asociat cu alte minerale sulfuroase, din care se obține și cupru.

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

caracteristici

Molibdenul se caracterizează prin durabilitatea sa mare, rezistența la coroziune, punctul de topire ridicat, fiind maleabil și rezistent la temperaturi ridicate. Este considerat un metal refractar, deoarece are un punct de topire mai mare decât platina (1.772º C).

De asemenea, are un set de proprietăți suplimentare: energia de legare a atomilor săi este ridicată, presiunea de vapori redusă, coeficient scăzut de expansiune termică, nivel ridicat de conductanță termică și rezistență electrică scăzută.

Toate aceste proprietăți și caracteristici au permis molibdenului să aibă numeroase utilizări și aplicații, dintre care cea mai notabilă este formarea de aliaje cu oțel.

Pe de altă parte, este un oligoelement 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 atomii de oxigen din apă în timp ce transferă doi electroni. Aceste enzime includ primă xantina oxidază, a cărei funcție este de a oxida xantina în acid uric.

Poate fi obținut din mai multe alimente, inclusiv următoarele: conopidă, spanac, usturoi, cereale integrale, hrișcă, germeni de grâu, linte, semințe de floarea soarelui și lapte.

Descoperire

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

În 1778, Carl Wilhelm, chimist și farmacist suedez, a reușit să identifice molibdenul ca element distinct. Wilhelm a tratat molibdenita (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 cu carbon, a reușit să izoleze un molibden impur.

Structura

Care este structura cristalină a molibdenului? Atomii săi de metal adoptă sistemul de cristale cubice centrate pe corp (cc) la presiune atmosferică. La presiuni mai mari, atomii de molibden se compactează pentru a forma structuri mai dense, cum ar fi fața cubică (fcc) și hexagonală (hcp) centrată pe față.

Legătura sa metalică este puternică și coincide cu faptul că este unul dintre solidele cu cel mai mare punct de topire (2623ºC). Această rezistență structurală se datorează faptului că molibdenul este bogat în electroni, structura sa cristalină este considerabil densă și este mai grea decât cromul. Acești trei factori îi permit să consolideze aliajele din care face parte.

Pe de altă parte, mai importantă 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- ···).

De asemenea, se poate coordona cu alte molecule pentru a forma compuși cu formulele MoX ₄ până la MoX ₈ . În acești compuși, prezența punților de oxigen (Mo-O-Mo) sau sulf (Mo-S-Mo) este comună.

Proprietăți

Aspect

Alb argintiu solid.

Punct de topire

2.623 ° C (2.896 K).

Punct de fierbere

4.639 ° C (4.912 K).

Entalpia fuziunii

32 kJ / mol.

Entalpie de vaporizare

598 kJ / mol.

Presiunea de vapori

3,47 Pa la 3.000 K

Duritate pe scara Mohs

5.5

Solubilitatea apei

Compușii cu molibden sunt slab solubili în apă. Cu toate acestea, ionul de molibat MoO ₄ ^-2 este solubil.

Coroziune

Este rezistent la coroziune și este unul dintre metalele care rezistă cel mai bine acțiunii acidului clorhidric.

Oxidare

Nu ruginește la temperatura camerei. Pentru a rugini rapid este nevoie de temperaturi mai mari de 600 ºC.

Valencia

Configurația electronică a molibdenului este 4d ⁵ 5s ¹ , deci are șase electroni de valență. În funcție de ce atom se leagă, metalul își poate pierde toți electronii și are o valență de +6 (VI). De exemplu, dacă formează legături cu atomul de fluor electronegativ (MoF ₆ ).

Cu toate acestea, poate pierde 1 - 5 electroni. Astfel, valențele sale acoperă intervalul de la +1 (I) la +5 (V). Când pierde un singur electron, el părăsește orbitalul 5s, iar configurația acestuia devine 4d ⁵ . Cei cinci electroni ai orbitalului 4d necesită medii extrem de acide și specii asemănătoare electronilor pentru a părăsi atomul Mo.

Din cele șase valențe ale sale, care sunt cele mai frecvente? +4 (IV) și +6 (VI). Mo (IV) are o configurație 4d ² , în timp ce Mo (VI),.

Pentru Mo ⁴⁺ nu este clar de ce este mai stabil decât, de exemplu, Mo ³⁺ (cum este cazul Cr ³⁺ ). Dar pentru Mo ⁶⁺ este posibil să se piardă acești șase electroni, deoarece kriptonul de gaz nobil devine izoelectronic.

Cloruri de molibden

O serie de cloruri de molibden cu valențe sau stări de oxidare diferite sunt enumerate mai jos, de la (II) la (VI):

Diclorura -Molybdenum (MoCl ₂ ). Solid galben.

-Triclorură de molibden (MoCl ₃ ). Solid roșu închis.

-Tetraclorură de molibden (MoCl ₄ ). Negru solid.

-Pentaclorură de molibden (MoCl ₅ ). Verde închis solid.

-Hexaclorura de molibden (MoCl ₆ ). Maroniu solid.

Funcții în organism

Molibdenul este un oligoelement esențial pentru viață, deoarece este prezent ca cofactor în numeroase enzime. Oxotransferazele folosesc molibdenul ca cofactor pentru a-și îndeplini funcția de a transfera oxigenul din apă cu o pereche de electroni.

Printre oxotransferazele se numără:

• Xantina oxidază.
• Aldehida oxidază, care oxidează aldehidele.
• Amine și sulfuri în ficat.
• Sulfit oxidaza, care oxidează sulfitul în ficat.
• Nitrat reductază.
• Nitritul reductază prezent la plante.

Enzima Xanthine

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

Xantina oxidază are FAD ca coenzimă. În plus, fierul non-heme și molibdenul sunt implicate în acțiunea catalitică. Acțiunea enzimei poate fi descrisă prin următoarea ecuație chimică:

Xantin + H ₂ O + O ₂ => Uric Acid + H ₂ O ₂

Molibdenul acționează ca cofactor molibbdopterina (Mo-co). Xantina oxidaza se găsește în principal în ficat și intestinul subțire, dar utilizarea tehnicilor imunologice a permis localizarea sa în glandele mamare, mușchiul scheletului și rinichi.

Enzima xantina oxidază este inhibată de medicamentul Allopurinol, utilizat în tratamentul gutei. În 2008, comercializarea medicamentului Febuxostat a început cu o performanță mai bună în tratamentul bolii.

Aldehidă oxidază enzimă

Enzima aldehidă oxidază este localizată în citoplasma celulară, fiind găsită atât în ​​regnul vegetal, cât și în regnul animal. Enzima catalizează oxidarea aldehidei la acidul carboxilic.

Citocromul P ₄₅₀ și intermediații enzimei monoaminoxidază (MAO) catalizează de asemenea oxidarea .

Datorită specificității sale largi, enzima aldehidă oxidază poate oxida multe medicamente, îndeplinindu-și funcția în principal în ficat. Acțiunea enzimei asupra aldehidei poate fi conturată în felul următor:

Aldehida + H ₂ O + O ₂ => + Acizi carboxilici H ₂ O ₂

Enzima sulfat oxidazic

Enzima sulfit sulfat este implicată în conversia sulfitului în sulfat. Aceasta este etapa finală în degradarea compușilor care conțin sulf. Reacția catalizată de enzimă are loc conform următoarei scheme:

SO ₃ ^-2 + H ₂ O + 2 (Citocrom C) oxidat => SO ₄ ^-2 + 2 (Citocrom C) redus + 2 H ⁺

O deficiență de enzimă datorată unei mutații genetice la om poate duce la moarte prematură.

Sulfitul este un compus neurotoxic, astfel încât o activitate scăzută a enzimei sulfite oxidaza poate duce la boli mintale, retardare mentală, degradare mentală și în final la moarte.

În metabolismul fierului și ca componentă a dinților

Molibdenul este implicat în metabolismul fierului, facilitând absorbția intestinală a acestuia și formarea eritrocitelor. În plus, face parte din smalțul dinților și, împreună cu fluorul, ajută la prevenirea cavităților.

Deficienta

O deficiență în aportul de molibden a fost legată de o incidență mai mare a cancerului esofagian în regiunile Chinei și Iranului, comparativ cu regiunile Statelor Unite cu un nivel ridicat de molibden.

Importanța în plante

Nitratul reductazei este o enzimă care joacă un rol vital în plante, deoarece împreună cu enzima nitrit reductază intervine în transformarea nitratului în amoniu.

Cele două enzime necesită cofactor (Mo-co) pentru funcționarea lor. Reacția catalizată de enzima reductază poate fi conturată după cum urmează:

Nitrat + Donator de electroni + H ₂ O => Nitrit + Donator de electroni oxidat

Procesul de reducere a oxidării nitraților are loc în citoplasma celulelor plantelor. Nitritul, produsul reacției anterioare, este transferat pe plastidă. Enzima nitrit reductază acționează asupra nitritului, provocând amoniac.

Amoniul este utilizat pentru sintetizarea aminoacizilor. În plus, plantele folosesc molibdenul în conversia fosforului anorganic în fosfor organic.

Fosforul organic există în numeroase molecule cu funcții biologice, cum ar fi: ATP, glucoză-6-fosfat, acizi nucleici, pholipide etc.

O deficiență de molibden afectează în principal grupul de crucifere, leguminoase, poinsettii și primroze.

În conopidă, o deficiență de molibden determină o restricție a lățimii lamei, o reducere a creșterii plantelor și formarea florilor.

Utilizări și aplicații

Catalizator

-Este un catalizator pentru desulfurizarea petrolului, petrochimicelor și lichidelor derivate din cărbune. Complexul catalizator cuprinde MoS ₂ fixat pe alumină și activat de cobalt și nichel.

-Molibdatul formează un complex cu bismut pentru oxidarea selectivă a propenei, a amoniacului și a aerului. Astfel, formează acrilonitril, acetonitril și alte substanțe chimice, care sunt materii prime pentru industria plastică și a fibrelor.

În mod similar, molibdatul de fier catalizează oxidarea selectivă a metanolului la formaldehidă.

pigmenţi

-Molibdenul este implicat în formarea de pigmenți. 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 deschis care este stabil la diferite temperaturi, care apare în roșu viu, portocaliu sau roșu-galben. Este utilizat la prepararea vopselelor și materialelor plastice, precum și în produsele din cauciuc și ceramică.

molibdat

-Molibdatul este un inhibitor de coroziune. Molibdatatul de sodiu a fost utilizat ca înlocuitor pentru cromat pentru a inhiba coroziunea oțelurilor temperat la un interval larg de pH.

-Este utilizat la răcitoare de apă, aparate de aer condiționat și sisteme de încălzire. Molibdații sunt de asemenea folosiți pentru a inhiba coroziunea în sistemele hidraulice și în inginerie auto. De asemenea, în vopsele se folosesc pigmenți care inhibă coroziunea.

-Molibdat, datorită proprietăților sale de punct de topire ridicat, coeficient scăzut de expansiune termică și conductivitate termică ridicată, este utilizat pentru a produce benzi și fire utilizate de industria iluminatului.

-Utilizat în plăci de bază pentru semiconductori; in electronica de putere; electrozi pentru topirea sticlei; camere pentru cuptoare de temperatură înaltă și catode pentru acoperirea celulelor solare și ecrane plate.

-De asemenea, molibdatul este utilizat la producerea creuzetelor pentru toate procesele obișnuite în domeniul prelucrării safirului.

Aliajele cu oțel

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

-Molibdatul, chiar și la concentrații cât mai scăzute de 2%, conferă aliajului său cu oțelul 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, de la sine, un lubrifiant bun și oferă proprietăți de toleranță extremă la presiune în interacțiunea lubrifianților cu metalele.

Lubrifianții formează un strat cristalin pe suprafața metalelor. Datorită acestui lucru, frecarea metal-metal este redusă la minimum, chiar și la temperaturi ridicate.

Referințe

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