Struktur molibdenum, sifat, valensi, fungsi



The molibdenum (Mo) adalah logam peralihan, milik kumpulan 6, tempoh 5 Jadual Berkala. Ia mempunyai konfigurasi elektronik (Kr) 4d55s1; nombor atom 42 dan jisim atom purata 95.94 g / mol. Mempersembahkan 7 isotop stabil: 92Mo, 94Mo, 95Mo, 96Mo, 97Mo, 98Mo dan 100Mo; menjadi isotop 98Mo yang dalam bahagian terbesar.

Ia adalah logam putih dengan penampilan perak dan mempunyai sifat kimia yang serupa dengan kromium. Malah, kedua-duanya adalah elemen logam dari kumpulan yang sama, kromium terletak di atas molibdenum; iaitu, molibdenum lebih berat dan mempunyai tahap tenaga yang lebih tinggi.

Molybdenum tidak bersifat bebas, tetapi adalah sebahagian daripada mineral, iaitu molibdenit yang paling banyak (MoS)2). Di samping itu, ia dikaitkan dengan mineral sulfur lain, dari mana tembaga juga diperolehi. 

Penggunaannya dinaikkan semasa Perang Dunia Pertama, kerana ia menggantikan tungsten, yang jarang berlaku akibat eksploitasi besar-besarannya.

Indeks

  • 1 Ciri-ciri
  • 2 Penemuan
  • 3 Struktur
  • 4 Hartanah
  • 5 Valencias
    • 5.1 Molibdenum Chlorides
  • 6 Fungsi dalam badan
    • 6.1 enzim xanthine
    • 6.2 Enzim aldehid oksidase
    • 6.3 Enzim oksidase sulfit
    • 6.4 Dalam metabolisme besi dan sebagai komponen gigi
    • 6.5 Kekurangan
  • 7 Kepentingan dalam Tumbuhan
  • 8 Penggunaan dan aplikasi
    • 8.1 Pemangkin
    • 8.2 Pigmen
    • 8.3 Molybdate
    • 8.4 Alloy dengan keluli
    • 8.5 Kegunaan lain
  • 9 Rujukan

Ciri-ciri

Molybdenum dicirikan oleh ketahanan yang tinggi, ketahanan terhadap kakisan, titik lebur yang tinggi, mudah dibasuh dan menahan suhu tinggi. Ia dianggap sebagai logam refraktori kerana ia mempunyai titik lebur yang lebih tinggi daripada platinum (1,772ºC).

Ia juga mempunyai satu set sifat tambahan: tenaga mengikat atomnya adalah tinggi, tekanan wap rendah, pekali pengembangan haba yang rendah, tahap konduktansi terma dan rintangan elektrik rendah.

Semua ciri-ciri dan ciri-ciri ini telah membolehkan molibdenum mempunyai banyak kegunaan dan aplikasi, yang paling terkenal dengan pembentukan aloi dengan keluli.

Sebaliknya, ia adalah elemen penting untuk kehidupan. Dalam bakteria dan tumbuhan molibdenum adalah cofactor yang hadir dalam pelbagai enzim yang terlibat dalam penetapan dan penggunaan nitrogen.

Molybdenum adalah cofactor untuk aktiviti enzim oxotransferase, yang memindahkan atom oksigen dari air, sambil memindahkan dua elektron. Antara enzim ini ialah xanthine oxidase primates, yang berfungsi untuk mengoksidasi xanthine kepada asid urik.

Ia boleh didapati daripada pelbagai makanan, termasuk berikut: kembang kol, bayam, bawang putih, biji-bijian, soba, kuman gandum, lentil, biji bunga matahari dan susu.

Discovery

Molybdenum tidak bersifat terpencil, jadi di banyak kompleksnya keliru pada zaman purba dengan membawa atau karbon.

Pada tahun 1778, Carl Wilhelm, ahli kimia dan ahli farmasi Sweden, berjaya mengenal pasti molibdenum sebagai elemen yang berbeza. Wilhelm dirawat molibdenit (MoS)2) dengan asid nitrik, memperoleh sebatian sifat berasid di mana ia dikenal pasti molibdenum.

Kemudian, pada tahun 1782, Peter Jacob Hjelm, menggunakan sebatian asid Wilhelm, dengan pengurangan karbon, berjaya mengasingkan molibdenum yang tidak murni.

Struktur

Apakah struktur molibdenum kristal? Atom metaliknya menggunakan sistem kristal padu yang berpusat di dalam badan (bcc, untuk akronim dalam bahasa Inggeris) pada tekanan atmosfera. Pada tekanan yang lebih tinggi, atom molibdenum dipadatkan untuk menghasilkan lebih banyak struktur padat, seperti padu berpusat pada muka (fcc) dan heksagon (hcp).

Ikatan metaliknya kuat, dan bertepatan dengan fakta bahawa ia adalah salah satu padatan dengan titik lebur tertinggi (2623ºC). Kekuatan struktur ini disebabkan oleh fakta bahawa molibdenum kaya dengan elektron, struktur kristalnya agak padat, dan ia lebih berat daripada kromium. Ketiga faktor ini membolehkan anda menguatkan aloi di mana anda adalah sebahagian.

Sebaliknya, lebih penting daripada struktur molibdenum logam, adalah sebatiannya. Molybdenum dicirikan oleh keupayaannya untuk membentuk sebatian mouklear (Mo-Mo) atau polynuklear (Mo-Mo-Mo- ···).

Begitu juga, ia boleh menyelaraskan dengan molekul lain untuk membentuk sebatian dengan rumus MoX4 up MoX8. Dalam sebatian ini adalah perkara biasa terdapat kehadiran jambatan oksigen (Mo-O-Mo) atau sulfur (Mo-S-Mo).

Hartanah

Rupa

Perak putih pepejal.

Titik lebur

2,623 ºC (2,896 K).

Titik didih

4.639 ºC (4.912 K).

Enthalpy of fusion

32 kJ / mol.

Enthalpy pengewapan

598 kJ / mol.

Tekanan wap

3.47 Pa hingga 3.000 K.

Kekerasan pada skala Mohs

5.5

Kelarutan dalam air

Sebatian molibdenum sedikit larut dalam air. Walau bagaimanapun, MoO molybdate ion4-2 Ia larut.

Kakisan

Ia tahan terhadap kakisan dan logam yang paling menentang tindakan asid hidroklorik.

Pengoksidaan

Ia tidak mengoksidakan pada suhu bilik. Untuk mengoksidakan dengan cepat memerlukan suhu lebih tinggi daripada 600ºC.

Valencias

Konfigurasi elektronik molibdenum ialah [Kr] 4d55s1, jadi ia mempunyai enam elektron valens. Bergantung pada atom yang dikaitkan, logam boleh kehilangan semua elektronnya dan mempunyai valensi +6 (VI). Sebagai contoh, jika anda membentuk ikatan dengan atom fluorin elektronegatif (MoF)6).

Walau bagaimanapun, ia boleh kehilangan 1 hingga 5 elektron. Oleh itu, valensinya menjangkau selang dari +1 (I) hingga +5 (V). Apabila ia hanya kehilangan satu elektron, ia meninggalkan orbital 5s, dan konfigurasi kekal sebagai [Kr] 4d5. Lima elektron dari orbital 4d memerlukan media yang sangat berasid dan sangat spesies seperti elektron untuk meninggalkan atom Mo..

Daripada enam ayatnya, yang paling biasa? +4 (IV) dan +6 (VI). Mo (IV) mempunyai konfigurasi [Kr] 4d2, manakala Mo (VI), [Kr].

Untuk Mo4+ ia tidak jelas mengapa ia lebih stabil daripada, sebagai contoh, Mo3+ (seperti dengan Cr3+). Tetapi untuk Mo6+ adalah mungkin untuk kehilangan enam elektron ini kerana ia menjadi isoelectronic kepada krypton gas mulia.

Molybdenum chlorides

Berikut adalah siri molibdenum klorida dengan berlainan valensi atau keadaan pengoksidaan, dari (II) hingga (VI):

-Molibdenum diklorida (MoCl2). Kuning pepejal.

-Molibdenum trichloride (MoCl3). Merah gelap padat.

-Molibdenum Tetrachloride (MoCl4). Hitam pepejal.

-Molybdenum pentachloride (MoCl5). Hijau gelap pepejal.

-Molibdenum hexachloride (MoCl6). Coklat pepejal.

Fungsi dalam badan

Molybdenum adalah unsur penting untuk kehidupan, kerana ia hadir sebagai cofactor dalam pelbagai enzim. Oxotransferases menggunakan molibdenum sebagai cofactor untuk memenuhi fungsi pemindahan oksigen dari air dengan sepasang elektron.

Antara oxotransferases ialah:

  • Xanthine oxidase.
  • Aldehid oksidase, yang mengoksidakan aldehida.
  • Amina dan sulfida di dalam hati.
  • Sulfite oxidase, yang mengoksidasi sulfit di hati.
  • Nitrate reductase.
  • Reduktase nitrit yang terdapat dalam tumbuhan.

Enzim Xanthine

Enzim xanthine oxidase mengatalisiskan langkah terminal dalam katabolisme purin pada primata: penukaran xanthine ke dalam asid urik, sebatian yang kemudian dikeluarkan.

Xanthine oxidase mempunyai coenzyme untuk FAD. Di samping itu, besi dan molybdenum bukan heboh intervensi dalam tindakan pemangkin. Tindakan enzim boleh diterangkan dengan persamaan kimia berikut:

Xanthine + H2O + O2  => Asid urik + H2O2

Molibdenum campur tangan sebagai molekul molibdopterin (Mo-co). Xanthine oxidase didapati terutamanya dalam hati dan usus kecil, tetapi penggunaan teknik imunologi telah membenarkan lokasinya di dalam kelenjar susu, otot rangka dan buah pinggang.

Enzim xanthine oxidase dihalang oleh ubat Alopurinol, yang digunakan dalam rawatan gout. Pada tahun 2008, pengkomersilan ubat Febuxostat bermula dengan prestasi yang lebih baik dalam rawatan penyakit ini.

Enzim aldehid oksidase

Enzim oksidase aldehida terletak di sitoplasma selular, yang terdapat di dalam kerajaan tumbuhan dan di dalam kerajaan haiwan. Enzim ini memangkinkan pengoksidaan aldehid dalam asid carboxylic.

Ia juga memangkinkan pengoksidaan cytochrome P450 dan produk perantaraan enzim monoamine oxidase (MAO).

Oleh kerana kekhususannya yang luas, enzim aldehid oksidase dapat mengoksida banyak ubat-ubatan, melaksanakan fungsinya terutama di hati. Tindakan enzim pada aldehid boleh dijangkakan dengan cara berikut:

Aldehid + H2O + O2 => Asid Carboxylic + H2O2

Enzim oksidase sulfit

Enzim oksidase sulfida terlibat dalam penukaran sulfit kepada sulfat. Ini adalah langkah terminal degradasi sebatian yang mengandungi sulfur. Reaksi yang dipangkin oleh enzim berlaku mengikut skim berikut:

SO3-2 + H2O + 2 (Cytochrome C) teroksida => SO4-2 + 2 (Cytochrome C) dikurangkan + 2 H+

Kekurangan enzim oleh mutasi genetik pada lelaki boleh menyebabkan kematian pramatang.

Sulfit adalah sebatian neurotoksik, sehingga aktiviti rendah enzim oksidase sulfida dapat menyebabkan penyakit mental, keterbelakangan mental, degradasi mental dan akhirnya kematian.

Dalam metabolisme besi dan sebagai komponen gigi

Molybdenum campur tangan dalam metabolisme besi, memudahkan penyerapan usus dan pembentukan eritrosit. Di samping itu, ia adalah sebahagian daripada enamel gigi, dan bersama-sama dengan fluorida membantu dalam pencegahan karies.

Kekurangan

Kekurangan dalam pengambilan molibdenum telah dikaitkan dengan peningkatan kanser esophageal di rantau China dan Iran, berbanding rantau Amerika Syarikat dengan tahap molibdenum yang tinggi.

Kepentingan dalam Tumbuhan

Nitrate reductase adalah enzim yang memainkan peranan penting dalam tumbuh-tumbuhan, kerana bersama-sama dengan reduktase nitrite enzim ia campur tangan dalam transformasi nitrat ke dalam ammonium.

Kedua-dua enzim ini memerlukan fungsi cofactor (Mo-co). Reaksi yang dikatalisis oleh reduktase enzim nitrat boleh dijelaskan seperti berikut:

Nitrat + Pemberi Elektron + H2O => Nitrite + penderma elektron teroksidasi

Proses pengurangan oksidasi nitrat berlaku di sitoplasma sel tumbuhan. Nitrit, produk tindak balas sebelumnya, dipindahkan ke plastid. Reduktase nitrite enzim bertindak pada nitrit, ammonium yang berasal.

Ammonium digunakan untuk mensintesis asid amino. Di samping itu, tumbuhan menggunakan molibdenum dalam penukaran fosforus bukan organik ke dalam fosfor organik.

Fosforus organik wujud dalam pelbagai molekul fungsi biologi, seperti: ATP, glukosa-6-fosfat, asid nukleat, forfolipid, dan lain-lain..

Kekurangan molibdenum memberi kesan terutamanya kepada kumpulan cruciferous, sayur-sayuran, poinsettias dan primroses.

Dalam kembang kol, kekurangan molibdenum menghasilkan sekatan lebar daun daun, pengurangan pertumbuhan tumbuhan dan pembentukan bunga.

Kegunaan dan aplikasi

Pemangkin

-Ia adalah pemangkin untuk desulfurization petroleum, petrokimia dan cecair yang diperolehi arang batu. Kompleks pemangkin terdiri daripada MoS2 ditetapkan pada alumina, dan diaktifkan oleh kobalt dan nikel.

-Molybdate membentuk kompleks dengan bismut untuk pengoksidaan terpilih propen, ammonium dan udara. Oleh itu, mereka membentuk acrylonitrile, acetonitrile dan bahan kimia lain, yang merupakan bahan mentah untuk industri plastik dan serat.

Begitu juga, besi molybdate mempelbagaikan pengoksidaan terpilih metanol kepada formaldehid.

Pigmen

-Molibdenum campur tangan dalam pembentukan pigmen. Sebagai contoh, oren molibdenum dibentuk oleh pemendakan bersama kromat plumbum, molybdate plumbum dan sulfat plumbum.

Ini adalah pigmen yang ringan dan stabil pada suhu yang berbeza, kelihatan merah terang, oren atau merah-kuning. Ia digunakan dalam penyediaan cat dan plastik, serta produk getah dan seramik.

Molybdate

-Molybdate adalah perencat kakisan. Sodium molybdate telah digunakan dalam penggantian kromat untuk menghalang kakisan keluli keras pada pelbagai pH.

-Ia digunakan dalam penyejuk air, penghawa dingin dan sistem pemanasan. Molybdates juga digunakan untuk menghalang kakisan dalam sistem hidraulik dan kejuruteraan automotif. Juga, pigmen yang menghalang kakisan digunakan dalam cat.

-Molybdate, disebabkan oleh sifat lebur lebur yang tinggi, pekali pengembangan haba yang tinggi dan kekonduksian terma yang tinggi, bertujuan untuk menghasilkan pita dan benang yang digunakan oleh industri pencahayaan.

-Ia digunakan dalam motherboard semikonduktor; dalam kuasa elektronik; elektrod untuk gabungan gelas; kamera untuk relau suhu tinggi dan katod untuk salutan sel suria dan skrin rata.

-Dan di samping itu, molybdate digunakan dalam penghasilan crucibles untuk semua proses biasa dalam bidang pemprosesan safir.

Padan dengan keluli

-Molibdenum digunakan dalam aloi dengan keluli yang menahan suhu tinggi dan tekanan. Aloi ini digunakan dalam industri pembinaan dan dalam pembuatan bahagian untuk pesawat dan kereta.

-Molybdate, walaupun pada kepekatan serendah 2%, memberikan aloi dengan keluli tahan lama terhadap kakisan.

Kegunaan lain

-Molybdate digunakan dalam industri aeroangkasa; dalam pembuatan skrin LCD; dalam rawatan air dan juga dalam penggunaan pancaran laser.

-Molybdate disulfide adalah, dengan sendirinya, pelincir yang baik dan memberikan sifat toleransi kepada tekanan ekstrem dalam interaksi pelincir dengan logam.

Pelincir membentuk lapisan kristal pada permukaan logam. Terima kasih kepada ini, geseran logam-logam dikurangkan sekurang-kurangnya, walaupun pada suhu tinggi.

Rujukan

  1. Wikipedia. (2018). Molibdenum. Diperolehi daripada: en.wikipedia.org
  2. R. Kapal. (2016). Molibdenum. Diperolehi daripada: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
  3. Persatuan Molybdenum Antarabangsa (IMOA). (2018). Molibdenum. Diambil dari: imoa.info
  4. F Jona dan P M Marcus. (2005). Struktur kristal dan kestabilan molibdenum pada tekanan ultrahigh. J. Phys: Condens. Perkara 17 1049.
  5. Pelan. (s.f.). Molibdenum. Diperolehi daripada: plansee.com
  6. Lenntech (2018). Molybdenum - Mo. Diperolehi daripada: lenntech.com
  7. Curiosoando.com (18 Oktober 2016). Apakah gejala-gejala kekurangan molibdenum? Pulih daripada: curiosoando.com
  8. Ed Bloodnick. (21 Mac, 2018). Peranan molibdenum dalam penanaman tumbuhan. Diperolehi daripada: pthorticulture.com