MOLYBDEENI: RAKENNE, OMINAISUUDET, VALENSSIT, TOIMINNOT - KEMIA - 2026

Molybdeeni (Mo) on siirtymämetallia, joka kuuluu ryhmään 6, ajan 5 jaksollisen. Sillä on elektroninen kokoonpano (Kr) 4d ⁵ 5s ¹; atominumero 42 ja keskimääräinen atomimassa 95,94 g / mol. Sillä on 7 stabiilia isotooppia: ⁹² Mo, ⁹⁴ Mo, ⁹⁵ Mo, ⁹⁶ Mo, ⁹⁷ Mo, ⁹⁸ Mo ja ¹⁰⁰ Mo; on isotooppi ⁹⁸ Mo, joka on suurempi osa.

Se on valkoista metallia, jolla on hopea ulkonäkö ja jonka kemialliset ominaisuudet ovat samanlaiset kuin kromilla. Itse asiassa molemmat ovat saman ryhmän metalleja, kromi on sijoitettu molybdeenin yläpuolelle; ts. molybdeeni on raskaampi ja sillä on korkeampi energiataso.

Lähde: Hi-Res-kuvia kemiallisista elementeistä (http://images-of-elements.com/molybdenum.php), Wikimedia Commonsin kautta

Molybdeeniä ei löydy luonnosta vapaana, mutta osana mineraaleja, joista yleisin on molybdeniitti (MoS ₂). Lisäksi se liittyy muihin rikkipitoisiin mineraaleihin, joista saadaan myös kuparia.

Sen käyttö lisääntyi ensimmäisen maailmansodan aikana, koska se korvasi volframin, jota oli vähän sen massiivisen hyödyntämisen takia.

ominaisuudet

Molybdeenille on ominaista suuri kestävyys, korroosionkestävyys, korkea sulamispiste, se on muovattava ja kestää korkeita lämpötiloja. Sitä pidetään tulenkestävänä metallina, koska sen sulamispiste on korkeampi kuin platina (1,772º C).

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

Kaikkien näiden ominaisuuksien ja ominaisuuksien ansiosta molybdeenillä on lukuisia käyttötarkoituksia, joista merkittävin on seosten muodostuminen teräksen kanssa.

Toisaalta se on välttämätön hivenaine elämässä. Bakteereissa ja kasveissa molybdeeni on kofaktori, jota esiintyy monissa entsyymeissä, jotka osallistuvat typen kiinnittämiseen ja hyödyntämiseen.

Molybdeeni on kofaktori oksotransferaasientsyymien aktiivisuudelle, jotka siirtävät happiatomeja vedestä samalla kun ne siirtävät kahta elektronia. Nämä entsyymit sisältävät kädellisten ksantiinioksidaasin, jonka tehtävänä on hapettaa ksantiinia virtsahapoksi.

Sitä voidaan saada useista ruokia, mukaan lukien seuraavat: kukkakaali, pinaatti, valkosipuli, täysjyvät, tattari, vehnänalkio, linssit, auringonkukansiemenet ja maito.

Löytö

Molybdeeniä ei ole eristetty luonnossa, joten monissa sen komplekseissa se sekoitettiin muinaisina aikoina lyijyn tai hiilen kanssa.

Vuonna 1778 ruotsalainen kemisti ja proviisori Carl Wilhelm onnistui tunnistamaan molybdeenin erillisenä tekijänä. Wilhelm käsiteltiin molybdeniitti (MoS ₂) typpihapon kanssa, jolloin saadaan yhdiste hapon luonteesta, jossa hän tunnistaa molybdeeniä.

Myöhemmin, vuonna 1782, Peter Jacob Hjelm, käyttämällä Wilhelmin happoyhdistettä pelkistämällä hiilellä, onnistui eristämään epäpuhtaan molybdeenin.

Rakenne

Mikä on molybdeenin kiderakenne? Sen metalliatomit omaksuvat kehonkeskeisen kuutiometriä kidejärjestelmän (bcc) ilmakehän paineessa. Korkeammissa paineissa molybdeeniatomit tiivistyvät tiheämpien rakenteiden muodostamiseksi, kuten esimerkiksi pintakeskeinen kuutio (fcc) ja kuusikulmainen (hcp).

Sen metallisidos on vahva ja samaan aikaan sen kanssa, että se on yksi kiintoaineista, jolla on korkein sulamispiste (2623 ºC). Tämä rakennelujuus johtuu siitä, että molybdeeni sisältää runsaasti elektroneja, sen kiteinen rakenne on huomattavasti tiheä ja raskaampaa kuin kromi. Nämä kolme tekijää antavat sille mahdollisuuden vahvistaa seoksia, joihin se kuuluu.

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

Se voi myös koordinoida muiden molekyylien kanssa yhdisteiden muodostamiseksi, joilla on kaavat MoX ₄ - MoX ₈. Näissä yhdisteissä happisiltojen (Mo-O-Mo) tai rikkin (Mo-S-Mo) läsnäolo on yleistä.

ominaisuudet

Ulkomuoto

Kiinteä hopeanvalkoinen.

Sulamispiste

2 623 ° C (2 896 K).

Kiehumispiste

4 639 ° C (4 912 K).

Fuusion entalpia

32 kJ / mol.

Höyrystymisen entalpia

598 kJ / mol.

Höyrynpaine

3,47 Pa 3000 K.

Kovuus Mohsin asteikolla

5.5

Vesiliukoisuus

Molybdeeniyhdisteet liukenevat huonosti veteen. Kuitenkin, molybdaatti-ionin MoO ₄ ^-2 liukenee.

Korroosio

Se kestää korroosiota ja on yksi metalleista, joka kestää parhaiten suolahapon vaikutusta.

hapetus

Se ei ruostu huoneenlämpötilassa. Nopeasti ruostuvaksi tarvitaan yli 600 ºC lämpötiloja.

Valencian

Molybdeenin elektronikonfiguraatio on 4d ⁵ 5s ¹, joten siinä on kuusi valenssielektronia. Riippuen siitä mihin atomiin se sitoutuu, metalli voi menettää kaikki elektronit ja valenssinsa on +6 (VI). Esimerkiksi, jos se muodostaa sidoksia elektronegatiivisen fluoriatomin (MoF ₆) kanssa.

Se voi kuitenkin menettää 1 - 5 elektronia. Siten sen valenssit vaihtelevat välillä +1 (I) - +5 (V). Kun se menettää vain yhden elektronin, se jättää 5s: n kiertoradan ja sen konfiguraatiosta tulee 4d ⁵. 4d-kiertoradan viisi elektronia vaativat erittäin happamia väliaineita ja elektronimäisiä lajeja Mo-atomin poistumiseksi.

Kuka sen kuudesta valenssista ovat yleisimmät? +4 (IV) ja +6 (VI). Mo (IV) on 4d ² kokoonpano, kun taas Mo (VI),.

Mo ^{4+: n kohdalla} ei ole selvää, miksi se on vakaampi kuin esimerkiksi Mo ³⁺ (kuten tapahtuu Cr ^{3+: lla}). Mutta Mo ^{6+: lle} on mahdollista menettää nämä kuusi elektronia, koska jalokaasun kryptonista tulee isoelektroninen.

Molybdeenikloridit

Seuraavassa on lueteltu sarja molybdeeniklorideja, joilla on eri valenssit tai hapetusolosuhteet (II) - (VI):

-Molybdenum dikloridia (MoCl ₂). Keltainen kiinteä aine.

-Molybdenum trikloridia (MoCl ₃). Tummanpunainen kiinteä.

-Molybdenum tetrakloridia (MoCl ₄). Kiinteä musta.

-Molybdeenipentakloridi (MoCl ₅). Kiinteä tummanvihreä.

-Molybdenum heksakloridi (MoCl ₆). Kiinteä ruskea.

Kehon toiminnot

Molybdeeni on välttämätön hivenaine elämässä, koska se on mukana kofaktorina monissa entsyymeissä. Oksotransferaasit käyttävät molybdeeniä kofaktorina suorittaakseen tehtävänsä siirtää happea vedestä elektroniparilla.

Oksotransferaaseja ovat:

• Ksantiinioksidaasi.
• Aldehydioksidaasi, joka hapettaa aldehydejä.
• Amiinit ja sulfidit maksassa.
• Sulfiittioksidaasi, joka hapettaa maksan sulfiitin.
• Nitraattireduktaasi.
• Kasveissa oleva nitriitireduktaasi.

Ksantiini-entsyymi

Ksantiinioksidaasi-entsyymi katalysoi päätevaihetta kädellisten puriinien katabolismissa: ksantiinin muuttuminen virtsahapoksi, yhdisteeksi, joka sitten erittyy.

Ksantiinioksidaasilla on FAD koentsyyminä. Lisäksi ei-hemirauta ja molybdeeni osallistuvat katalyyttiseen vaikutukseen. Entsyymin vaikutus voidaan kuvata seuraavalla kemiallisella yhtälöllä:

Ksantiini + H ₂ O + O ₂ => virtsahappo + H ₂ O ₂

Molybdeeni toimii kofaktorina molybdopteriinina (Mo-co). Ksantiinioksidaasia esiintyy pääasiassa maksassa ja ohutsuolessa, mutta immunologisten tekniikoiden käyttö on mahdollistanut sen sijainnin rintarauhasissa, luurankoissa ja munuaisissa.

Ksantiini-oksidaasi-entsyymiä estää kihtihoidossa käytetty lääke Allopurinol. Vuonna 2008 Febuxostat-lääkkeen kaupallistaminen alkoi paremmalla suorituskyvyllä taudin hoidossa.

Aldehydioksidaasientsyymi

Aldehydioksidaasi-entsyymi sijaitsee solusytoplasmassa, jota esiintyy sekä vihannes- että eläinvaltiossa. Entsyymi katalysoi aldehydin hapettumista karboksyylihapoksi.

Sytokromi P ₄₅₀ ja entsyymin monoaminioksidaasi (MAO) välituotteet katalysoivat myös hapettumista.

Laajan spesifisyytensä vuoksi aldehydioksidaasi-entsyymi voi hapettaa monia lääkkeitä suorittaen tehtävänsä pääasiassa maksassa. Entsyymin vaikutus aldehydiin voidaan hahmotella seuraavalla tavalla:

Aldehydi + H ₂ O + O ₂ => karboksyylihappo + H ₂ O ₂

Sulfiittioksidaasientsyymi

Sulfiittioksidaasi-entsyymi osallistuu sulfiitin muuntamiseen sulfaatiksi. Tämä on päätevaihe rikkiä sisältävien yhdisteiden hajoamisessa. Entsyymin katalysoima reaktio tapahtuu seuraavan kaavion mukaisesti:

SO ₃ ^-2 + H ₂ O + 2 (sytokromi C) hapettunut => SO ₄ ^-2 + 2 (sytokromi C) pelkistetty + 2 H ⁺

Entsyymin puute, joka johtuu ihmisen geneettisestä mutaatiosta, voi johtaa ennenaikaiseen kuolemaan.

Sulfiitti on neurotoksinen yhdiste, joten sulfiittioksidaasi-entsyymin heikko aktiivisuus voi johtaa mielisairauksiin, henkiseen viivästymiseen, henkiseen rappeutumiseen ja lopulta kuolemaan.

Raudan aineenvaihdunnassa ja osana hampaita

Molybdeeni osallistuu raudan aineenvaihduntaan helpottaen sen imeytymistä suolistossa ja punasolujen muodostumista. Lisäksi se on osa hammaskiiltoa ja yhdessä fluorin kanssa auttaa estämään onteloita.

Puute

Molybdeenin saannin puute on liitetty ruokatorven syövän lisääntymiseen Kiinan ja Iranin alueilla verrattuna Yhdysvaltojen alueisiin, joilla on korkea molybdeenipitoisuus.

Tärkeys kasveissa

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

Kaksi entsyymiä vaativat kofaktorin (Mo-co) toimin- taansa. Nitraattireduktaasi-entsyymin katalysoima reaktio voidaan hahmotella seuraavasti:

Nitraatti + elektronidonori + H ₂ O => nitriitti + hapettunut elektronidonori

Nitraatin hapettumisen pelkistysprosessi tapahtuu kasvisolujen sytoplasmassa. Nitriitti, edellisen reaktion tuote, siirretään plastidiin. Nitriittireduktaasi-entsyymi vaikuttaa nitriittiin aiheuttaen ammoniakkia.

Ammoniumia käytetään aminohappojen syntetisointiin. Lisäksi kasvit käyttävät molybdeeniä epäorgaanisen fosforin muuntamiseksi orgaaniseksi fosforiksi.

Orgaanista fosforia esiintyy lukuisissa biologisen toiminnan molekyyleissä, kuten: ATP, glukoosi-6-fosfaatti, nukleiinihapot, pholipidit jne.

Molybdeenivaje vaikuttaa pääasiassa ristiinnaulitsijoiden, palkokasvien, joulutähtien ja esijuhojen ryhmään.

Kukkakaali, molybdeenivaje johtuu lehtiterän leveyden rajoittamisesta, kasvien kasvun ja kukin muodostumisen hidastumisesta.

Käyttö ja sovellukset

katalyytti

-Se on katalyytti raakaöljyn, petrokemikaalien ja hiilestä johdettujen nesteiden rikinpoistolle. Katalyyttikompleksi käsittää MoS ₂ kiinnitetty alumiinioksidiin, ja aktivoidaan koboltti ja nikkeli.

-Molybdaatti muodostaa vismutin kanssa kompleksin propeenin, ammoniakin ja ilman selektiiviseen hapettumiseen. Siten ne muodostavat akryylinitriilin, asetonitriilin ja muut kemikaalit, jotka ovat raaka-aineita muovi- ja kuituteollisuudelle.

Samoin rautamolybdaatti katalysoi metanolin selektiivistä hapettumista formaldehydiksi.

pigmentit

-Molybdeeni osallistuu pigmenttien muodostumiseen. Esimerkiksi molybdeenin oranssi muodostetaan lyijykromaatin, lyijy-molybdaatin ja lyijysulfaatin saostuksella.

Tämä on vaalea pigmentti, joka on stabiili eri lämpötiloissa ja esiintyy kirkkaan punaisina, oransseina tai puna-keltaisina väreinä. Sitä käytetään maalien ja muovien valmistuksessa sekä kumi- ja keramiikkatuotteissa.

molybdaatti

-Molybdate on korroosionestoaine. Natriummolybdaattia on käytetty kromaatin korvikkeena karkaistujen terästen korroosion estämiseksi laajalla pH-alueella.

-Sitä käytetään vesijäähdyttimissä, ilmastointilaitteissa ja lämmitysjärjestelmissä. Molybdaatteja käytetään myös estämään korroosio hydraulijärjestelmissä ja autoteollisuudessa. Myös maaleissa käytetään korroosiota estäviä pigmenttejä.

-Molybdaattia käytetään korkean sulamispisteen, alhaisen lämpölaajenemiskerroimen ja korkean lämmönjohtavuuden ominaisuuksiensa vuoksi valaistusteollisuuden käyttämien nauhojen ja lankojen valmistukseen.

- käytetään puolijohteiden emolevyissä; tehoelektroniikassa; elektrodit lasin sulattamiseen; kammiot korkean lämpötilan uuneille ja katodit aurinkokennojen ja litteiden näyttöjen päällystämiseen.

- Ja myös molybdaattia käytetään upokkaiden valmistuksessa kaikissa tavanomaisissa prosesseissa safiirin käsittelyssä.

Seokset teräksellä

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

-Molybdaatti, jopa niinkin alhaisissa pitoisuuksissa, antaa seokselleen teräksen korkean korroosionkestävyyden.

Muut käyttötavat

-Molybdatea käytetään ilmailuteollisuudessa; LCD-näyttöjen valmistuksessa; vedenkäsittelyssä ja jopa lasersäteen levityksessä.

-Molybdaattidisulfidi on sinänsä hyvä voiteluaine ja tarjoaa äärimmäiset paineenkesto-ominaisuudet voiteluaineiden vuorovaikutuksessa metallien kanssa.

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

Viitteet

1. Wikipedia. (2018). Molybdeeniä. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org
2. R. Laiva. (2016). Molybdeeniä. Palautettu: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
3. Kansainvälinen molybdeeniyhdistys (IMOA). (2018). Molybdeeniä. Kuvannut: imoa.info
4. F Jona ja pääministeri Marcus. (2005). Molybdeenin kiderakenne ja stabiilisuus erittäin korkeissa paineissa. J. Phys.: Kondensointi. Aine 17 1049.
5. Plansee. (SF). Molybdeeniä. Palautettu sivustolta: plansee.com
6. Lenntech. (2018). Molybdeeni - Mo. Palautettu sivustolta: lenntech.com
7. Curiosoando.com (18. lokakuuta 2016). Mitkä ovat molybdeenipuutoksen oireet? Palautettu osoitteesta: curiosoando.com
8. Ed Bloodnick. (21. maaliskuuta 2018). Molybdeenin rooli kasvien viljelyssä. Palautettu osoitteesta: pthorticulture.com