Molybdeenstructuur, eigenschappen, valenties, functies

de molybdenum (Mo) is een overgangsmetaal, behorende tot groep 6, periode 5 van het periodiek systeem. Het heeft elektronische configuratie (Kr) 4d⁵5S¹; atoomnummer 42 en gemiddelde atoommassa van 95,94 g / mol. Presenteert 7 stabiele isotopen: ⁹²Mo, ⁹⁴Mo, ⁹⁵Mo, ⁹⁶Mo, ⁹⁷Mo, ⁹⁸Mo en ¹⁰⁰Mo; de isotoop zijn ⁹⁸Mo die de grootste proportie heeft.

Het is een wit metaal met een zilveren uiterlijk en heeft chemische eigenschappen die vergelijkbaar zijn met chroom. In feite zijn beide metalen elementen van dezelfde groep, waarbij het chroom zich boven het molybdeen bevindt; dat wil zeggen, molybdeen is zwaarder en heeft een hoger energieniveau.

Molybdeen is niet vrij in de natuur, maar maakt deel uit van mineralen, het meest voorkomende molybdeniet (MoS)₂). Bovendien is het geassocieerd met andere zwavelhoudende mineralen, waaruit ook koper wordt gewonnen. 

Het gebruik ervan is toegenomen tijdens de Eerste Wereldoorlog, omdat het het wolfraam heeft vervangen, wat schaars was vanwege de enorme exploitatie.

index

• 1 Kenmerken
• 2 Ontdekking
• 3 Structuur
• 4 Eigenschappen
• 5 Valencias
  • 5.1 Molybdeenchloride
• 6 Functies in het lichaam
  • 6.1 xanthine-enzym
  • 6.2 Enzymenaldehydeoxidase
  • 6.3 Sulfietoxidase-enzym
  • 6.4 Bij het metabolisme van ijzer en als onderdeel van tanden
  • 6.5 Deficiëntie
• 7 Belang in planten
• 8 Toepassingen en toepassingen
  • 8.1 Catalyst
  • 8.2 Pigmenten
  • 8,3 molybdaat
  • 8.4 Legeringen met staal
  • 8.5 Andere toepassingen
• 9 Referenties

features

Molybdeen wordt gekenmerkt door zijn hoge duurzaamheid, weerstand tegen corrosie, hoog smeltpunt, vervormbaar en bestand tegen hoge temperaturen. Het wordt beschouwd als een vuurvast metaal omdat het een hoger smeltpunt heeft dan platina (1.772º C).

Het heeft ook een aantal extra eigenschappen: de bindingsenergie van zijn atomen is hoog, lage dampspanning, lage thermische uitzettingscoëfficiënt, hoog niveau van thermische geleiding en lage elektrische weerstand.

Al deze eigenschappen en kenmerken hebben het mogelijk gemaakt dat molybdeen tal van toepassingen en toepassingen heeft, aangezien het de beruchtste is de vorming van legeringen met staal.

Aan de andere kant is het een essentieel sporenelement voor het leven. In bacteriën en planten is molybdeen een cofactor die aanwezig is in talrijke enzymen die betrokken zijn bij de fixatie en het gebruik van stikstof.

Molybdeen is een co-factor voor de activiteit van oxotransferase-enzymen, die zuurstofatomen overbrengen van water, terwijl twee elektronen worden overgedragen. Onder deze enzymen bevindt zich het xanthine-oxidase van primaten, waarvan de functie is om xanthine tot urinezuur te oxideren.

Het kan worden verkregen uit verschillende voedingsmiddelen, waaronder de volgende: bloemkool, spinazie, knoflook, volle granen, boekweit, tarwekiemen, linzen, zonnebloempitten en melk.

ontdekking

Molybdeen is niet geïsoleerd in de natuur, dus in veel van zijn complexen was het in de oudheid verward met lood of koolstof.

In 1778 slaagde Carl Wilhelm, de Zweedse scheikundige en apotheker erin om molybdeen als een apart element te identificeren. Wilhelm behandelde molybdeniet (MoS)₂) met salpeterzuur, het verkrijgen van een verbinding van een zure aard waarin het molybdeen identificeerde.

Later, in 1782, slaagde Peter Jacob Hjelm erin om met behulp van Wilhelm's zure verbinding, door koolstofreductie, een onzuiver molybdeen te isoleren.

structuur

Wat is de kristallijne structuur van molybdeen? De metaalatomen nemen het kubieke kristallijne systeem in het midden van het lichaam aan (bcc, voor het acroniem in het Engels) bij atmosferische druk. Bij hogere drukken worden de molybdeenatomen verdicht om meer dichte structuren te verkrijgen, zoals de kubieke gecentreerd op de vlakken (fcc) en de hexagonale (hcp).

De metaalbinding is sterk en valt samen met het feit dat het een van de vaste stoffen is met het hoogste smeltpunt (2623ºC). Deze structurele sterkte is te wijten aan het feit dat molybdeen rijk is aan elektronen, de kristalstructuur ervan aanzienlijk dicht is en het is zwaarder dan chroom. Met deze drie factoren kunt u de legeringen versterken waarin u deelneemt.

Aan de andere kant, belangrijker dan de structuur van metaalachtig molybdeen, is dat van zijn verbindingen. Molybdeen wordt gekenmerkt door zijn vermogen om dinucleaire (Mo-Mo) of polynucleaire (Mo-Mo-Mo- ···) verbindingen te vormen.

Evenzo kan het coördineren met andere moleculen om verbindingen met MoX-formules te vormen₄ omhoog MoX₈. Binnen deze verbindingen is gebruikelijk de aanwezigheid van zuurstofbruggen (Mo-O-Mo) of zwavel (Mo-S-Mo).

eigenschappen

verschijning

Stevig wit zilver.

Smeltpunt

2.623 ºC (2.896 K).

Kookpunt

4.639 ºC (4.912 K).

Enthalpie van fusie

32 kJ / mol.

Enthalpie van verdamping

598 kJ / mol.

Stoom druk

3,47 Pa tot 3.000 K.

Hardheid op de schaal van Mohs

5.5

Oplosbaarheid in water

Molybdeenverbindingen zijn weinig oplosbaar in water. Het MoO-molybdaat-ion echter₄^-2 Het is oplosbaar.

corrosie

Het is bestand tegen corrosie en is de metalen die het best bestand zijn tegen de werking van zoutzuur.

oxydatie

Het oxideert niet bij kamertemperatuur. Om snel te oxideren, zijn temperaturen nodig hoger dan 600ºC.

waardigheden

De elektronische configuratie van molybdeen is [Kr] 4d⁵5S¹, dus het heeft zes valentie-elektronen. Afhankelijk van welk atoom is gekoppeld, kan het metaal al zijn elektronen verliezen en een valentie hebben van +6 (VI). Als u bijvoorbeeld banden met het elektronegatieve fluoratoom (MoF) vormt₆).

Het kan echter 1 tot 5 elektronen verliezen. De valenties omspannen dus het interval van +1 (I) tot +5 (V). Wanneer het slechts één elektron verliest, verlaat het de 5s-baan en de configuratie blijft als [Kr] 4d⁵. De vijf elektronen van de 4d-orbitaal vereisen zeer zure media en zeer elektronachtige soorten om het Mo-atoom te verlaten..

Van de zes valenties, die het meest voorkomen? De +4 (IV) en +6 (VI). De Mo (IV) heeft configuratie [Kr] 4d², terwijl de Mo (VI), [Kr].

Voor de Mo⁴⁺ het is niet duidelijk waarom het stabieler is dan bijvoorbeeld de Mo³⁺ (zoals bij de Cr³⁺). Maar voor de Mo⁶⁺ het is mogelijk om deze zes elektronen te verliezen omdat het iso-elektronisch wordt voor de edelgaskrypton.

Molybdeenchlorides

Hieronder volgt een reeks molybdeenchloriden met verschillende valenties of oxidatietoestanden, van (II) tot (VI):

-Molybdeendichloride (MoCl₂). Stevig geel.

-Molybdeentrichloride (MoCl₃). Stevig donker rood.

-Molybdeentetrachloride (MoCl₄). Effen zwart.

-Molybdeenpentachloride (MoCl₅). Stevig donkergroen.

-Molybdeenhexachloride (MoCl₆). Stevig bruin.

Functies in het lichaam

Molybdeen is een essentieel sporenelement voor het leven, omdat het aanwezig is als een co-factor in talrijke enzymen. Oxotransferasen gebruiken molybdeen als een co-factor om zijn functie van zuurstofoverdracht uit water met een paar elektronen te vervullen.

Onder de oxotransferasen zijn:

• Xanthine oxidase.
• Het aldehyde oxidase, dat de aldehyden oxideert.
• Amines en sulfiden in de lever.
• Sulfietoxidase, dat sulfiet in de lever oxideert.
• Nitraat reductase.
• Het nitrietreductase dat aanwezig is in planten.

Xanthine enzym

Het enzym xanthine oxidase katalyseert de terminale stap in het katabolisme van purines in primaten: de omzetting van xanthine in urinezuur, een stof die vervolgens wordt uitgescheiden.

Xanthine-oxidase heeft een co-enzym tot FAD. Bovendien komen niet-heemijzer en molybdeen tussen in de katalytische werking. De werking van het enzym kan worden beschreven met de volgende chemische vergelijking:

Xanthine + H₂O + O₂  => Urinezuur + H₂O₂

Molybdeen komt tussen als de co-factor molibdopterine (Mo-co). Xanthine-oxidase wordt voornamelijk in de lever en dunne darm gevonden, maar het gebruik van immunologische technieken heeft de locatie in de borstklieren, de skeletspier en de nier mogelijk gemaakt..

Het enzym xanthine-oxidase wordt geremd door het medicijn Alopurinol, dat wordt gebruikt bij de behandeling van jicht. In 2008 begon de commercialisering van het medicijn Febuxostat met betere prestaties bij de behandeling van de ziekte.

Enzym aldehyde oxidase

Het enzym aldehyde oxidase bevindt zich in het cellulaire cytoplasma, zowel in het plantenrijk als in het dierenrijk. Het enzym katalyseert de oxidatie van het aldehyde in carbonzuur.

Het katalyseert ook de oxidatie van cytochroom P₄₅₀ en de tussenproducten van het enzym monoamineoxidase (MAO).

Vanwege zijn brede specificiteit kan het enzym aldehydeoxidase veel geneesmiddelen oxideren, waardoor het voornamelijk in de lever functioneert. De werking van het enzym op het aldehyde kan op de volgende manier worden geschematiseerd:

Aldehyde + H₂O + O₂ => Carboxylic Zuur + H₂O₂

Sulfietoxidase-enzym

Het sulfietoxidase-enzym is betrokken bij de omzetting van sulfiet in sulfaat. Dit is de laatste stap van de afbraak van zwavelhoudende verbindingen. De door het enzym gekatalyseerde reactie vindt plaats volgens het volgende schema:

SW₃^-2 + H₂O + 2 (Cytochrome C) is geoxideerd => SO₄^-2 + 2 (Cytochroom C) gereduceerd + 2 H⁺

Een tekort aan het enzym door een genetische mutatie bij de mens kan leiden tot voortijdige dood.

Sulfiet is een neurotoxische verbinding, dus een lage activiteit van het sulfietoxidase-enzym kan geestesziekte, mentale retardatie, mentale degradatie en uiteindelijk de dood veroorzaken.

Bij het metabolisme van ijzer en als een onderdeel van tanden

Molybdeen komt tussen in het metabolisme van ijzer, waardoor de intestinale absorptie en de vorming van erythrocyten wordt vergemakkelijkt. Bovendien maakt het deel uit van het glazuur van de tanden en helpt het samen met fluoride bij het voorkomen van cariës.

tekort

Een tekort aan molybdeeninname is in verband gebracht met een verhoogde incidentie van slokdarmkanker in regio's van China en Iran, vergeleken met regio's in de Verenigde Staten met hoge molybdeengehalten.

Het belang in planten

Nitraatreductase is een enzym dat een vitale rol speelt in planten, omdat het samen met het enzym nitrietreductase ingrijpt bij de omzetting van nitraat in ammonium.

De twee enzymen vereisen voor het functioneren de cofactor (Mo-co). De reactie die wordt gekatalyseerd door het enzym nitraatreductase kan als volgt worden geschematiseerd:

Nitraat + elektronengever + H₂O => Nitriet + geoxideerde elektronendonor

Het oxidatie-reductieproces van nitraat komt voor in het cytoplasma van plantencellen. Het nitriet, product van de vorige reactie, wordt overgebracht naar het plastide. Het enzym nitrietreductase werkt op nitriet, afkomstig van ammonium.

Ammonium wordt gebruikt om aminozuren te synthetiseren. Daarnaast gebruiken fabrieken molybdeen bij de omzetting van anorganisch fosfor in organische fosfor.

Organisch fosfor komt voor in tal van moleculen van biologische functie, zoals: ATP, glucose-6-fosfaat, nucleïnezuren, voor folipiden, enz..

Een tekort aan molybdeen heeft vooral invloed op de kruisbloemige groep, de groenten, de kerststerren en de primula's.

In bloemkool veroorzaakt een tekort aan molybdeen een beperking van de breedte van het bladlid, een vermindering van de groei van de plant en de vorming van bloemen.

Toepassingen en toepassingen

katalysator

-Het is een katalysator ontzwaveling aardolie-, petrochemische en vloeistoffen uit steenkool. Het katalysatorcomplex omvat de MoS₂ gefixeerd op aluminiumoxide en geactiveerd door kobalt en nikkel.

-Molybdaat vormt een complex met bismut voor de selectieve oxidatie van propeen, ammonium en lucht. Zo vormen ze acrylonitril, acetonitril en andere chemicaliën, die grondstoffen zijn voor de kunststof- en vezelindustrie.

Evenzo ijzermolybdaat katalyseert de selectieve oxydatie van methanol tot formaldehyde.

pigmenten

-Molybdeen komt tussen bij de vorming van pigmenten. Molybdeenoranje wordt bijvoorbeeld gevormd door de co-precipitatie van loodchromaat, loodmolybdaat en loodsulfaat.

Dit is een licht en stabiel pigment bij verschillende temperaturen, helder rood, oranje of rood-geel. Het wordt gebruikt bij de bereiding van verven en kunststoffen, maar ook in rubber- en keramische producten.

molybdaat

-Molybdaat is een corrosieremmer. Natriummolybdaat is gebruikt ter vervanging van chromaat om de corrosie van gehard staal bij een breed pH-bereik te remmen.

-Het wordt gebruikt in waterkoelers, airconditioners en verwarmingssystemen. Molybdaten worden ook gebruikt om corrosie in hydraulische systemen en auto-engineering te remmen. Ook worden pigmenten die corrosie remmen gebruikt in verven.

-Molybdaat, vanwege de eigenschappen van een hoog smeltpunt, lage thermische uitzettingscoëfficiënt en hoge thermische geleidbaarheid, is bedoeld om banden en draden te produceren die worden gebruikt door de verlichtingsindustrie.

-Het wordt gebruikt in halfgeleider-moederborden; in vermogenselektronica; elektroden voor de fusie van glazen; camera's voor ovens en kathodes voor hoge temperaturen voor het coaten van zonnecellen en platte schermen.

-En bovendien wordt molybdaat gebruikt bij de productie van smeltkroezen voor alle gebruikelijke processen op het gebied van de verwerking van saffieren.

Legeringen met staal

-Molybdeen wordt gebruikt in legeringen met staal die bestand zijn tegen hoge temperaturen en drukken. Deze legeringen worden gebruikt in de bouw en in de productie van onderdelen voor vliegtuigen en auto's.

-Molybdaat zelfs zo laag als 2% concentratie, geeft zijn gelegeerd staal van hoge corrosiebestendigheid.

Andere toepassingen

-Molybdaat wordt gebruikt in de lucht- en ruimtevaartindustrie; bij de vervaardiging van LCD-schermen; bij de behandeling van water en zelfs bij het aanbrengen van de laserstraal.

-Molybdaat-disulfide is op zich een goed smeermiddel en biedt tolerantie-eigenschappen voor extreme drukken in de interactie van smeermiddelen met metalen.

Smeermiddelen vormen een kristallijne laag op het oppervlak van metalen. Hierdoor wordt de wrijving van metaalmetaal tot een minimum beperkt, zelfs bij hoge temperaturen.

referenties

1. Wikipedia. (2018). Molybdeen. Teruggeplaatst van: en.wikipedia.org
2. R. Ship. (2016). Molybdeen. Teruggeplaatst van: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
3. Internationale Molybdeenvereniging (IMOA). (2018). Molybdeen. Genomen uit: imoa.info
4. F Jona en P M Marcus. (2005). De kristalstructuur en stabiliteit van molybdeen bij ultrahoge drukken. J. Phys.: Condens. Zaak 17 1049.
5. Plansee. (N.D.). Molybdeen. Teruggeplaatst van: plansee.com
6. Lenntech. (2018). Molybdeen - Mo. Teruggeplaatst van: lenntech.com
7. Curiosoando.com (18 oktober 2016). Wat zijn de symptomen van molybdeengebrek? Hersteld van: curiosoando.com
8. Ed Bloodnick. (21 maart 2018). De rol van molybdeen bij het kweken van planten. Teruggeplaatst van: pthorticulture.com