Molybdänstruktur, Eigenschaften, Valenzen, Funktionen

Die Molybdän (Mo) ist ein Übergangsmetall, das zur Gruppe 6, Periode 5 des Periodensystems gehört. Es hat elektronische Konfiguration (Kr) 4d⁵5s¹; Ordnungszahl 42 und mittlere Atommasse 95,94 g / mol. Präsentiert 7 stabile Isotope: ⁹²Mo, ⁹⁴Mo, ⁹⁵Mo, ⁹⁶Mo, ⁹⁷Mo, ⁹⁸Mo und ¹⁰⁰Mo; Isotop sein ⁹⁸Mo ist in größerem Verhältnis.

Es ist ein weißes Metall mit einem silbernen Aussehen und hat chemische Eigenschaften ähnlich wie Chrom. Tatsächlich sind beide metallische Elemente derselben Gruppe, wobei das Chrom über dem Molybdän liegt; Das heißt, Molybdän ist schwerer und hat ein höheres Energieniveau.

Molybdän wird nicht frei in der Natur gefunden, ist aber ein Teil von Mineralien, da es das häufigste Molybdänit (MoS) ist.₂). Darüber hinaus ist es mit anderen Schwefelmineralien assoziiert, aus denen auch Kupfer gewonnen wird.

Seine Verwendung nahm während des Ersten Weltkriegs zu, da es das Wolfram, das aufgrund seiner massiven Ausbeutung knapp war, ersetzte.

Index

• 1 Eigenschaften
• 2 Entdeckung
• 3 Struktur
• 4 Eigenschaften
• 5 Valencias
  • 5.1 Molybdänchloride
• 6 Funktionen im Körper
  • 6.1 Xanthin-Enzym
  • 6.2 Enzymaldehydoxidase
  • 6.3 Sulfitoxidaseenzym
  • 6.4 Im Stoffwechsel von Eisen und als Bestandteil von Zähnen
  • 6.5 Mangel
• 7 Bedeutung in Pflanzen
• 8 Anwendungen und Anwendungen
  • 8.1 Katalysator
  • 8.2 Pigmente
  • 8.3 Molybdat
  • 8.4 Legierungen mit Stahl
  • 8.5 Andere Verwendungen
• 9 Referenzen

Eigenschaften

Molybdän zeichnet sich durch hohe Beständigkeit, Korrosionsbeständigkeit, hohen Schmelzpunkt, Verformbarkeit und hohe Temperaturen aus. Es wird als hochschmelzendes Metall angesehen, da es einen höheren Schmelzpunkt als Platin (1.772ºC) hat.

Es hat auch eine Reihe von zusätzlichen Eigenschaften: Die Bindungsenergie seiner Atome ist hoch, niedriger Dampfdruck, niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient, hohe Wärmeleitfähigkeit und niedriger elektrischer Widerstand.

All diese Eigenschaften und Eigenschaften haben Molybdän zu zahlreichen Verwendungen und Anwendungen geführt, wobei die Bildung von Legierungen mit Stahl am berüchtigtsten ist.

Auf der anderen Seite ist es ein essentielles Spurenelement für das Leben. In Bakterien und Pflanzen ist Molybdän ein Cofaktor in zahlreichen Enzymen, die an der Fixierung und Nutzung von Stickstoff beteiligt sind.

Molybdän ist ein Cofaktor für die Aktivität von Oxotransferase-Enzymen, die Sauerstoffatome aus Wasser übertragen, während sie zwei Elektronen übertragen. Unter diesen Enzymen ist die Xanthinoxidase von Primaten, deren Funktion es ist, Xanthin zu Harnsäure zu oxidieren.

Es kann aus verschiedenen Lebensmitteln erhalten werden, einschließlich der folgenden: Blumenkohl, Spinat, Knoblauch, Vollkornprodukte, Buchweizen, Weizenkeime, Linsen, Sonnenblumenkerne und Milch.

Entdeckung

Molybdän ist in der Natur nicht isoliert, so dass es in vielen seiner Komplexe in der Antike mit Blei oder Kohlenstoff verwechselt wurde.

Carl Wilhelm, schwedischer Chemiker und Apotheker, gelang es 1778, Molybdän als eigenständiges Element zu identifizieren. Wilhelm behandelte Molybdänit (MoS)₂) mit Salpetersäure, wobei eine Verbindung von saurer Natur erhalten wurde, in der Molybdän identifiziert wurde.

Später, im Jahre 1782, konnte Peter Jacob Hjelm unter Verwendung von Wilhelms Säureverbindung durch Kohlenstoffreduktion ein unreines Molybdän isolieren.

Struktur

Was ist die kristalline Struktur von Molybdän? Seine Metallatome nehmen das kubische kristalline System an, das bei Atmosphärendruck im Körper zentriert ist (bcc, für sein Akronym in Englisch). Bei höheren Drücken werden die Molybdänatome verdichtet, um dichtere Strukturen zu erzeugen, wie z. B. kubisch zentriert auf den Flächen (fcc) und hexagonal (hcp).

Seine metallische Bindung ist stark und fällt mit der Tatsache zusammen, dass es sich um einen der Feststoffe mit dem höchsten Schmelzpunkt (2623 ° C) handelt. Diese strukturelle Stärke beruht auf der Tatsache, dass Molybdän reich an Elektronen ist, seine Kristallstruktur sehr dicht ist und schwerer als Chrom ist. Diese drei Faktoren ermöglichen Ihnen, die Legierungen zu verstärken, in denen Sie ein Teil sind.

Auf der anderen Seite ist wichtiger als die Struktur von metallischem Molybdän die seiner Verbindungen. Molybdän ist durch seine Fähigkeit charakterisiert, zweikernige (Mo-Mo) oder mehrkernige (Mo-Mo-Mo ···) Verbindungen zu bilden.

Gleichermaßen kann es mit anderen Molekülen koordinieren, um Verbindungen mit MoX-Formeln zu bilden₄ bis MoX₈. Innerhalb dieser Verbindungen ist die Anwesenheit von Sauerstoffbrücken (Mo-O-Mo) oder Schwefel (Mo-S-Mo) üblich.

Eigenschaften

Aussehen

Solides weißes Silber.

Schmelzpunkt

2.623 ºC (2.896 K).

Siedepunkt

4,639 ºC (4,912 K).

Enthalpie der Fusion

32 kJ / mol.

Enthalpie der Verdampfung

598 kJ / mol.

Dampfdruck

3,47 Pa bis 3.000 K.

Härte auf der Mohs-Skala

5,5

Löslichkeit in Wasser

Molybdänverbindungen sind wenige in Wasser löslich. Jedoch ist das Ion von MoO Molybdat₄^-2 Es ist löslich.

Korrosion

Es ist korrosionsbeständig und die Metalle, die der Einwirkung von Salzsäure am besten widerstehen.

Oxidation

Es oxidiert nicht bei Raumtemperatur. Um schnell zu oxidieren, sind Temperaturen von mehr als 600 ºC erforderlich.

Valencias

Die elektronische Konfiguration von Molybdän ist [Kr] 4d⁵5s¹, also hat es sechs Valenzelektronen. Abhängig davon, welches Atom verknüpft ist, kann das Metall alle seine Elektronen verlieren und eine Valenz von +6 (VI) haben. Zum Beispiel, wenn Sie Bindungen mit dem elektronegativen Fluoratom (MoF) bilden₆).

Sie können jedoch 1 bis 5 Elektronen verlieren. Somit erstrecken sich seine Valenzen über das Intervall von +1 (I) bis +5 (V). Wenn es nur ein Elektron verliert, verlässt es das 5s-Orbital und seine Konfiguration bleibt als [Kr] 4d erhalten⁵. Die fünf Elektronen des 4d-Orbitals benötigen sehr saure Medien und sehr elektronenähnliche Spezies, um das Mo-Atom zu verlassen.

Von seinen sechs Valenzen, die am häufigsten sind? Die +4 (IV) und +6 (VI). Das Mo (IV) hat die Konfiguration [Kr] 4d², während die Mo (VI), [Kr].

Für die Mo⁴⁺ es ist nicht klar, warum es stabiler ist als beispielsweise das Mo³⁺ (wie beim Cr³⁺). Aber für die Mo⁶⁺ Es ist möglich, diese sechs Elektronen zu verlieren, weil sie für das Edelgas Krypton isoelektronisch werden.

Molybdänchloride

Unten ist eine Reihe von Molybdänchloriden mit unterschiedlichen Valenzen oder Oxidationsstufen, von (II) bis (VI):

- Molybdändichlorid (MoCl₂). Fester gelb.

-Molybdäntrichlorid (MoCl₃). Solid dunkelrot.

- Molybdäntetrachlorid (MoCl₄). Solides Schwarz

Molybdän-Pentachlorid (MoCl₅). Solid dunkelgrün.

Molybdänhexachlorid (MoCl₆). Solides Braun.

Funktionen im Körper

Molybdän ist ein essentielles Spurenelement für das Leben, da es in zahlreichen Enzymen als Cofaktor vorliegt. Oxotransferasen verwenden Molybdän als einen Cofaktor, um seine Funktion der Sauerstoffübertragung aus Wasser mit einem Elektronenpaar zu erfüllen.

Unter den Oxotransferasen sind:

• Die Xanthinoxidase.
• Die Aldehydoxidase, die die Aldehyde oxidiert.
• Amine und Sulfide in der Leber.
• Sulfitoxidase, die Sulfit in der Leber oxidiert.
• Nitrat-Reduktase.
• Die in Pflanzen vorhandene Nitritreduktase.

Xanthin-Enzym

Das Enzym Xanthinoxidase katalysiert den terminalen Schritt des Katabolismus von Purinen in Primaten: die Umwandlung von Xanthin in Harnsäure, eine Verbindung, die dann ausgeschieden wird.

Xanthinoxidase hat ein Coenzym zu FAD. Darüber hinaus greifen Nicht-Häm-Eisen und Molybdän in die katalytische Wirkung ein. Die Wirkung des Enzyms kann mit der folgenden chemischen Gleichung beschrieben werden:

Xanthin + H₂O + O₂ => Harnsäure + H₂O₂

Molybdän interveniert als Cofaktor Molibdopterin (Mo-Co). Xanthinoxidase wird hauptsächlich in der Leber und im Dünndarm gefunden, aber die Verwendung immunologischer Techniken hat ihre Lokalisierung in den Brustdrüsen, in der Skelettmuskulatur und in der Niere ermöglicht.

Das Enzym Xanthinoxidase wird durch das Medikament Alopurinol gehemmt, das bei der Behandlung von Gicht verwendet wird. Im Jahr 2008 begann die Kommerzialisierung des Medikaments Febuxostat mit einer besseren Leistung bei der Behandlung der Krankheit.

Enzym-Aldehyd-Oxidase

Das Enzym Aldehydoxidase befindet sich im zellulären Zytoplasma und kommt sowohl im Pflanzenreich als auch im Tierreich vor. Das Enzym katalysiert die Oxidation des Aldehyds in der Carbonsäure.

Es katalysiert auch die Oxidation von Cytochrom P₄₅₀ und der Zwischenprodukte des Enzyms Monoaminoxidase (MAO).

Aufgrund seiner breiten Spezifität kann das Enzym Aldehydoxidase viele Medikamente oxidieren und seine Funktion hauptsächlich in der Leber ausüben. Die Wirkung des Enzyms auf den Aldehyd kann auf folgende Weise schematisch dargestellt werden:

Aldehyd + H₂O + O₂ => Carbonsäure + H₂O₂

Sulfitoxidase-Enzym

Das Enzym Sulfitoxidase ist an der Umwandlung von Sulfit zu Sulfat beteiligt. Dies ist der letzte Schritt des Abbaus von schwefelhaltigen Verbindungen. Die durch das Enzym katalysierte Reaktion erfolgt nach folgendem Schema:

SO₃^-2 + H₂O + 2 (Cytochrom C) oxidiert => SO₄^-2 + 2 (Cytochrom C) reduziert + 2 H⁺

Ein Mangel des Enzyms durch eine genetische Mutation beim Menschen kann zum vorzeitigen Tod führen.

Sulfit ist eine neurotoxische Verbindung, daher kann eine geringe Aktivität des Enzyms Sulfitoxidase zu psychischen Erkrankungen, geistiger Behinderung, geistiger Beeinträchtigung und schließlich zum Tod führen.

Im Stoffwechsel von Eisen und als Bestandteil von Zähnen

Molybdän greift in den Stoffwechsel von Eisen ein und erleichtert so seine Darmabsorption und die Bildung von Erythrozyten. Darüber hinaus ist es Teil des Zahnschmelzes und hilft zusammen mit Fluorid bei der Prävention von Karies.

Mangel

Ein Mangel an Molybdän Aufnahme wurde mit einer erhöhten Inzidenz von Speiseröhrenkrebs in Regionen von China und Iran im Vergleich zu Regionen der Vereinigten Staaten mit hohen Molybdänspiegeln verbunden.

Bedeutung in Pflanzen

Nitrat-Reduktase ist ein Enzym, das in Pflanzen eine wichtige Rolle spielt, da es zusammen mit dem Enzym Nitritreduktase in die Umwandlung von Nitrat in Ammonium eingreift.

Die beiden Enzyme benötigen für ihre Funktion den Cofaktor (Mo-Co). Die durch das Enzym Nitratreduktase katalysierte Reaktion kann wie folgt schematisch dargestellt werden:

Nitrat + Elektronengeber + H₂O => Nitrit + oxidierter Elektronendonor

Der Oxidations-Reduktions-Prozess von Nitrat findet im Cytoplasma von Pflanzenzellen statt. Das Nitrit, Produkt der vorherigen Reaktion, wird auf das Plastid übertragen. Das Enzym Nitritreduktase wirkt auf Nitrit, ausgehend von Ammonium.

Ammonium wird verwendet, um Aminosäuren zu synthetisieren. Darüber hinaus verwenden Pflanzen Molybdän bei der Umwandlung von anorganischem Phosphor in organischen Phosphor.

Organischer Phosphor existiert in zahlreichen Molekülen mit biologischer Funktion, wie ATP, Glucose-6-phosphat, Nukleinsäuren, Forfolipiden usw.

Ein Mangel an Molybdän betrifft hauptsächlich die Gruppe der Kreuzblütler, Hülsenfrüchte, Weihnachtssterne und Primeln.

Im Blumenkohl bewirkt ein Mangel an Molybdän eine Begrenzung der Breite des Blattgliedes, eine Verminderung des Pflanzenwachstums und der Blütenbildung.

Anwendungen und Anwendungen

Katalysator

-Es ist ein Katalysator für die Entschwefelung von Erdöl, Petrochemikalien und von Kohle abgeleiteten Flüssigkeiten. Der Katalysatorkomplex umfasst das MoS₂ auf Aluminiumoxid fixiert und durch Cobalt und Nickel aktiviert.

-Das Molybdat bildet einen Komplex mit Wismut für die selektive Oxidation von Propen, Ammonium und Luft. So bilden sie Acrylnitril, Acetonitril und andere Chemikalien, die Rohstoffe für die Kunststoff- und Faserindustrie sind.

In ähnlicher Weise katalysiert Molybdat-Eisen die selektive Oxidation von Methanol zu Formaldehyd.

Pigmente

-Das Molybdän greift in die Bildung von Pigmenten ein. Zum Beispiel wird Molybdänorange durch Mitfällung von Bleichromat, Bleimolybdat und Bleisulfat gebildet.

Dies ist ein leichtes und stabiles Pigment bei verschiedenen Temperaturen, das hellrot, orange oder rot-gelb erscheint. Es wird bei der Herstellung von Farben und Kunststoffen sowie in Gummi und Keramikprodukten verwendet.

Molybdat

-Das Molybdat ist ein Korrosionsinhibitor. Natriummolybdat wurde als Ersatz für Chromat verwendet, um die Korrosion von gehärteten Stählen in einem weiten pH-Bereich zu hemmen.

-Es wird in Wasserkühlern, Klimaanlagen und Heizsystemen verwendet. Molybdate werden auch zur Korrosionsinhibierung in hydraulischen Systemen und in der Fahrzeugtechnik eingesetzt. In Farben werden auch Pigmente eingesetzt, die die Korrosion hemmen.

-Das Molybdat soll aufgrund seiner Eigenschaften von hohem Schmelzpunkt, niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten und hoher Wärmeleitfähigkeit Bänder und Fäden erzeugen, die von der Beleuchtungsindustrie verwendet werden.

-Es wird in Halbleiter-Motherboards verwendet; in der Leistungselektronik; Elektroden zum Schmelzen von Gläsern; Kameras für Hochtemperaturöfen und Kathoden für die Beschichtung von Solarzellen und Flachbildschirmen.

-Molybdat wird auch bei der Herstellung von Tiegeln für alle üblichen Verfahren auf dem Gebiet der Saphirverarbeitung verwendet.

Legierungen mit Stahl

- Molybdän wird in Legierungen mit Stahl verwendet, die hohen Temperaturen und Drücken standhalten. Diese Legierungen werden in der Bauindustrie und bei der Herstellung von Teilen für Flugzeuge und Automobile verwendet.

-Das Molybdat selbst bei Konzentrationen von nur 2% verleiht seiner Legierung mit Stahl eine hohe Korrosionsbeständigkeit.

Andere Anwendungen

- Molybdat wird in der Luftfahrtindustrie verwendet; bei der Herstellung von LCD-Bildschirmen; in der Behandlung von Wasser und sogar in der Anwendung des Laserstrahls.

-Das Molybdat Disulfid ist an sich ein gutes Schmiermittel und bietet Toleranz-Eigenschaften gegenüber extremen Drücken in der Wechselwirkung von Schmierstoffen mit Metallen.

Schmiermittel bilden eine kristalline Schicht auf der Oberfläche von Metallen. Dadurch wird die Metall-Metall-Reibung auch bei hohen Temperaturen auf ein Minimum reduziert.

Referenzen

1. Wikipedia. (2018). Molybdän Von: en.wikipedia.org
2. R. Schiff. (2016). Molybdän Von: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
3. Internationale Molybdän Association (IMOA). (2018). Molybdän Genommen von: imoa.info
4. F Jona und P M Marcus. (2005). Die Kristallstruktur und Stabilität von Molybdän bei ultrahohen Drücken. J. Phys.: Kondens. Angelegenheit 17 1049.
5. Plansee. (s.). Molybdän Von: plansee.com
6. Lenntech (2018). Molybdän - Mo. Von: lentech.com
7. Curiosoando.com (18. Oktober 2016). Was sind die Symptome von Molybdänmangel? Wiederhergestellt von: curiosoando.com
8. Ed Bloodnick. (21. März 2018). Die Rolle von Molybdän im Pflanzenanbau. Von: pthorticulture.com