Molibden: yapı, özellikler, değerler, fonksiyonlar
Molibden (Mo), Periyodik Tablonun 5. periyodunda 6. gruba ait bir geçiş metalidir. Elektronik konfigürasyona sahiptir (Kr) 4d55s1; 42 atom numarası ve 95.94 g / mol ortalama atom kütlesi. 7 adet sabit izotop vardır: 92Mo, 94Mo, 95Mo, 96Mo, 97Mo, 98Mo ve 100Mo; izotop 98Mo en büyük oranda olanıdır.
Gümüş görünüme sahip beyaz bir metaldir ve kroma benzer kimyasal özelliklere sahiptir. Aslında, her ikisi de aynı grubun metalik elementleridir; krom, molibden üzerinde bulunur; yani, molibden daha ağırdır ve daha yüksek bir enerji seviyesine sahiptir.
Molibden doğada serbest değildir, fakat en bol molibdenit (MoS 2 ) olan minerallerin bir parçasıdır. Ayrıca, bakırın elde edildiği diğer kükürt mineralleri ile de ilişkilidir.
Birinci Dünya Savaşı sırasında kullanımı arttı, çünkü büyük sömürüsü nedeniyle kıt olan tungsten yerini aldı.
özellikleri
Molibden, yüksek dayanıklılığı, korozyon direnci, yüksek erime noktası, dövülebilir olması ve yüksek sıcaklıklara dayanması ile karakterize edilir. Refrakter metal olarak kabul edilir, çünkü platinden (1772 ° C) daha yüksek bir erime noktasına sahiptir.
Ayrıca bir dizi ek özelliğe de sahiptir: Atomlarının bağlanma enerjisi yüksek, düşük buhar basıncı, düşük termal genleşme katsayısı, yüksek termal iletkenlik seviyesi ve düşük elektriksel dirençtir.
Bütün bu özellikler ve özellikler, molibden'in sayısız kullanım ve uygulamaya sahip olmasını sağlamıştır, en ünlüsü çelik ile alaşımların oluşumu olmuştur.
Öte yandan, yaşam için önemli bir iz elementtir. Bakterilerde ve bitkilerde molibden, azotun fiksasyonunda ve kullanımında rol oynayan birçok enzimde bulunan bir kofaktördür.
Molibden, iki elektron aktarırken, oksijen atomunu sudan transfer eden oksotransferaz enzimlerinin aktivitesi için bir kofaktördür. Bu enzimler arasında, işlevi ksantini ürik aside oksitlemek olan primatların ksantin oksidazıdır.
Aşağıdakiler dahil çeşitli yiyeceklerden elde edilebilir: karnabahar, ıspanak, sarımsak, kepekli tahıllar, karabuğday, buğday tohumu, mercimek, ayçiçeği tohumu ve süt.
keşif
Molibden doğada izole değildir, bu yüzden birçok kompleksinde antik çağlarda kurşun veya karbon ile karıştırılmıştır.
1778'de İsveçli kimyacı ve eczacı Carl Wilhelm, molibdeni ayrı bir unsur olarak tanımlamayı başardı. Wilhelm molibdenit (MoS2) 'yi nitrik asit ile işlemden geçirmiş ve içinde molibden tanımladığı asit yapısına sahip bir bileşik elde etmiştir.
Daha sonra, 1782'de, Wilhelm'in asit bileşiğini kullanarak, karbon indirgemesi ile Peter Jacob Hjelm, saf olmayan bir molibdeni izole edebildi.
yapı
Molibden kristalin yapısı nedir? Metalik atomları, atmosferik basınçta gövdede merkezlenen kübik kristal sistemi (bcc, ingilizce kısaltması için) kullanır. Daha yüksek basınçlarda, molibden atomları, yüzler (fcc) ve altıgen (hcp) merkezli kübik gibi daha yoğun yapılar oluşturmak için sıkıştırılır.
Metalik bağı kuvvetlidir ve en yüksek erime noktasına (2623ºC) sahip katı maddelerden biri olduğu gerçeği ile çakışmaktadır. Bu yapısal kuvvet, molibden'in elektronlar bakımından zengin olması, kristal yapısının oldukça yoğun olması ve kromdan daha ağır olması nedeniyledir. Bu üç faktör, içinde bulunduğunuz alaşımları güçlendirmenizi sağlar.
Öte yandan, metalik molibden yapısından daha önemli, bileşiklerininkidir. Molibden, dinükleer (Mo-Mo) veya polinükleer (Mo-Mo-Mo-··) bileşikleri oluşturma kabiliyetiyle karakterize edilir.
Aynı şekilde, MoX4 ila MoX 8 formüllerine sahip bileşikler oluşturmak için diğer moleküller ile koordine edilebilir. Bu bileşikler içerisinde oksijen köprüleri (Mo-O-Mo) veya kükürt (Mo-S-Mo) varlığı yaygındır.
özellikleri
görünüm
Düz beyaz gümüş.
Erime noktası
2, 623 ºC (2, 896 K).
Kaynama noktası
4.639 ºC (4.912 K).
Füzyonun entalpisi
32 kJ / mol.
Buharlaşma entalpisi
598 kJ / mol.
Buhar basıncı
3.47 Pa ila 3.000 K
Mohs ölçeğinde sertlik
5.5
Suda çözünürlük
Molibden bileşikleri suda az çözünür. Bununla birlikte, molibdat iyonu Mo04 -4 çözünürdür.
korozyon
Korozyona dayanıklıdır ve hidroklorik asidin etkisine en iyi direnç gösteren metallerdir.
oksidasyon
Oda sıcaklığında oksitlenmez. Hızlı bir şekilde oksitlemek için 600 ºC'den yüksek sıcaklıklar gerekir.
valansları
Molibden elektronik konfigürasyonu [Kr] 4d55s1'dir, bu yüzden altı değerlik elektronuna sahiptir. Hangi atomun bağlandığına bağlı olarak, metal tüm elektronlarını kaybedebilir ve +6 (VI) değerine sahip olabilir. Örneğin, elektronegatif flor atomuyla (MoF 6 ) bağlar oluşturursanız.
Bununla birlikte, 1 ila 5 elektron kaybedebilir. Bu nedenle değerleri +1 (I) ile +5 (V) arasında değişir. Sadece bir elektron kaybedince, 5'li yörüngeyi terk eder ve yapılandırması [Kr] 4d5 olarak kalır. 4d orbitalinin beş elektronu, Mo atomunu bırakmak için çok asitli ortam ve çok elektron benzeri türler gerektirir.
En yaygın olan altı değerinden hangisi? +4 (IV) ve +6 (VI). Mo (IV) [Kr] 4d2 yapılandırmasına sahipken Mo (VI), [Kr] yapılandırmasına sahiptir.
Mo4 + için neden Mo3 + 'dan (Cr3 + ile olduğu gibi) daha kararlı olduğu belli değildir. Fakat Mo6 + için bu altı elektronu kaybetmek mümkündür, çünkü soygazın kriptonuna karşı izoelektronik hale gelir.
Molibden klorürleri
Aşağıda, (II) ila (VI) 'dan farklı değerlere veya oksidasyon durumlarına sahip bir dizi molibden klorür bulunmaktadır:
- Molibden diklorür (MoCl2). Katı sarı.
- Molibden triklorür (MoCl3). Koyu koyu kırmızı.
- Molibden tetraklorür (MoCl4). Katı siyah.
- Molibden pentaklorür (MoCl5). Katı koyu yeşil.
Molibden heksaklorür (MoCl6). Katı kahverengi.
Vücuttaki İşlevler
Molibden, birçok enzimde kofaktör olarak bulunduğu için yaşam için önemli bir eser elementtir. Oxotransferases, bir çift elektron ile sudan oksijen transfer etme fonksiyonunu yerine getirmek için kofaktör olarak molibden kullanır.
Oksotransferazlar arasında:
- Ksantin oksidaz.
- Aldehitler oksitleyen aldehit oksidaz.
- Karaciğerde aminler ve sülfitler.
- Karaciğerde sülfitleri okside eden sülfit oksidaz.
- Nitrat redüktaz.
- Bitkilerde bulunan nitrit redüktaz.
Ksantin enzimi
Ksantin oksidaz enzimi, primatlarda pürinlerin katabolizmasındaki terminal basamağı katalize eder: ksantinin, daha sonra atılan bir bileşik olan ürik aside dönüşümü.
Ksantin oksidazın FAD'a koenzimi vardır. Ek olarak, hem olmayan demir ve molibden, katalitik harekete müdahale eder. Enzimin etkisi, aşağıdaki kimyasal denklem ile tanımlanabilir:
Ksantin + H20 + 02 => Ürik Asit + H202
Molibden kofaktör molibdopterin (Mo-co) olarak müdahale eder. Ksantin oksidaz, esas olarak karaciğerde ve ince bağırsakta bulunur, ancak immünolojik tekniklerin kullanımı, meme bezlerinde, iskelet kası ve böbreklerde yerini sağlamıştır.
Ksantin oksidaz enzimi, gut tedavisinde kullanılan Alopurinol ilacı tarafından inhibe edilir. 2008'de Febuxostat ilacının ticarileşmesi hastalığın tedavisinde daha iyi bir performansla başladı.
Enzim aldehit oksidaz
Aldehit oksidaz enzimi hem bitki krallığında hem de hayvan krallığında bulunan hücresel sitoplazmada bulunur. Enzim, aldehidin karboksilik asit içindeki oksidasyonunu katalize eder.
Aynı zamanda sitokrom P 450 ve monoamin oksidaz (MAO) enziminin ara ürünlerinin oksidasyonunu katalize eder.
Geniş özgüllüğü nedeniyle, aldehit oksidaz enzimi, çoğunlukla karaciğerde işlevini yerine getirerek birçok ilacı okside edebilir. Enzimin aldehit üzerindeki etkisi, aşağıdaki şekilde şematikleştirilebilir:
Aldehit + H20 + 02 => Karboksilik Asit + H202
Sülfit oksidaz enzimi
Sülfit oksidaz enzimi, sülfitin sülfata dönüşümünde rol oynar. Bu, kükürt içeren bileşiklerin parçalanmasının uç adımdır. Enzim tarafından katalizlenen reaksiyon, aşağıdaki şemaya göre gerçekleşir:
S03-2 + H20 + 2 (Sitokrom C) oksitlenmiş => S04 -2 + 2 (Sitokrom C) indirgenmiş + 2 H +
Enzimin insandaki genetik bir mutasyona bağlı olmaması erken ölüme neden olabilir.
Sülfit, bir nörotoksik bileşiktir, bu nedenle sülfit oksidaz enziminin düşük bir aktivitesi, akıl hastalığına, zihinsel geriliğe, zihinsel bozulmaya ve nihayetinde ölüme neden olabilir.
Demirin metabolizmasında ve dişlerin bir bileşeni olarak
Molibden, demirin emilimini ve eritrositlerin oluşumunu kolaylaştırmak için demirin metabolizmasına müdahale eder. Ek olarak, diş minesinin bir parçasıdır ve florür ile birlikte çürüğün önlenmesinde yardımcı olmaktadır.
eksiklik
Molibden alımındaki bir eksiklik, Çin ve İran bölgelerinde özofagus kanseri insidansının, ABD'nin yüksek molibden seviyesine sahip bölgelerine göre artmış olmasıyla ilişkilendirilmiştir.
Bitkilerde Önemi
Nitrat redüktaz, bitkilerde hayati bir rol oynayan bir enzimdir, çünkü nitrit redüktaz enzimi ile birlikte nitratın amonyuma dönüşümüne müdahale eder.
İki enzim kofaktörün (Mo-co) çalışması için gereklidir. Enzim nitrat redüktaz tarafından katalize edilen reaksiyon aşağıdaki gibi şematikleştirilebilir:
Nitrat + Elektron donörü + H20 = Nitrit + Oksitlenmiş elektron donörü
Nitratın oksidasyon azaltma işlemi, bitki hücrelerinin sitoplazmasında gerçekleşir. Önceki reaksiyonun ürünü olan nitrit, plastide aktarılır. Enzim nitrit redüktaz, amonyum kaynaklı nitrit üzerine etki eder.
Amonyum, amino asitleri sentezlemek için kullanılır. Ek olarak, bitkiler inorganik fosforun organik fosfora dönüştürülmesinde molibden kullanır.
Organik fosfor, ATP, glukoz-6-fosfat, nükleik asitler, forfolipitler, vb. Gibi birçok biyolojik fonksiyon molekülünde bulunur.
Molibden eksikliği, esas olarak pota grubu, sebzeler, poinsettias ve çuha çiçeği etkilemektedir.
Karnabaharta, molibden eksikliği, yaprak uzuvlarının genişliğinde bir sınırlama, bitkinin büyümesinde bir azalma ve çiçeklerin oluşumunu sağlar.
Kullanımlar ve uygulamalar
katalizatör
- Petrol, petrokimyasallar ve kömür kaynaklı sıvıların kükürt gidermesi için bir katalizördür. Katalizör kompleksi, alümina üzerine sabitlenmiş ve kobalt ve nikel ile aktive edilen MoS2'yi içerir.
-Molibdat, propen, amonyum ve havanın seçici oksidasyonu için bizmut içeren bir kompleks oluşturur. Böylece akrilonitril, asetonitril ve plastik ve elyaf endüstrisi için hammadde olan diğer kimyasalları oluştururlar.
Benzer şekilde, molibdat demir, metanolün formaldehit'e seçici oksidasyonunu katalize eder.
pigmentler
-Molibden pigment oluşumuna müdahale eder. Örneğin, molibden turuncu, kurşun kromat, kurşun molibdat ve kurşun sülfatın birlikte çökeltilmesiyle oluşur.
Bu, parlak kırmızı, turuncu veya kırmızı-sarı görünen farklı sıcaklıklarda hafif ve kararlı bir pigmenttir. Boya ve plastiklerin hazırlanmasında, ayrıca lastik ve seramik ürünlerinde kullanılır.
molibdat
- Molibdat bir korozyon önleyicidir. Sodyum molibdat, sertleştirilmiş çeliklerin geniş bir pH aralığında aşınmasını önlemek için kromatın ikame edilmesinde kullanılmıştır.
-Su soğutucularında, klimalarında ve ısıtma sistemlerinde kullanılır. Molibdatlar ayrıca hidrolik sistemlerde ve otomotiv mühendisliğinde korozyonu önlemek için kullanılır. Ayrıca boyalarda korozyonu engelleyen pigmentler kullanılır.
-Molibdat, yüksek erime noktası, düşük termal genleşme katsayısı ve yüksek termal iletkenlik özellikleri nedeniyle, aydınlatma endüstrisi tarafından kullanılan bantlar ve iplikler üretmeyi amaçlamaktadır.
- Yarı iletken anakartlarda kullanılır; güç elektroniğinde; gözlüklerin füzyonu için elektrotlar; Güneş hücreleri ve düz ekranların kaplanması için yüksek sıcaklık fırınları ve katotlar için oda.
-Ayrıca, molibdat, safir işleme alanındaki tüm olağan işlemler için pota üretiminde kullanılır.
Çelik alaşımlar
- Molibden, yüksek sıcaklıklara ve basınçlara dayanabilen çelikli alaşımlarda kullanılır. Bu alaşımlar inşaat endüstrisinde ve uçak ve otomobil parçalarının imalatında kullanılır.
- Molibdat, % 2 kadar düşük konsantrasyonlarda bile, çelik alaşımı korozyona karşı yüksek direnç gösterir.
Diğer kullanımlar
- Molibdat havacılık endüstrisinde kullanılır; LCD ekranların imalatında; su arıtımında ve hatta lazer ışını uygulamasında.
-Molibdat disülfür, kendi başına iyi bir kayganlaştırıcıdır ve kayganlaştırıcıların metallerle etkileşimi sırasında aşırı basınçlara karşı tolerans özellikleri sağlar.
Yağlayıcılar, metallerin yüzeyinde kristal bir tabaka oluşturur. Bu sayede metal-metal sürtünmesi, yüksek sıcaklıklarda bile asgariye indirilir.
