Das Molybdän (Mo) ist ein Übergangsmetall der Gruppe 6, Periode 5 des Periodensystems. Hat elektronische Konfiguration (Kr) 4d55s1;; Ordnungszahl 42 und durchschnittliche Atommasse von 95,94 g / mol. Es präsentiert 7 stabile Isotope: 92Mo., 94Mo., 95Mo., 96Mo., 97Mo., 98Mo und 100Mo; das Isotop sein 98Mo derjenige, der in größerem Verhältnis ist.
Es ist ein Weißmetall mit einem silbernen Aussehen und ähnlichen chemischen Eigenschaften wie Chrom. Tatsächlich sind beide metallische Elemente derselben Gruppe, wobei sich Chrom über Molybdän befindet; d.h. Molybdän ist schwerer und hat ein höheres Energieniveau.
Molybdän kommt in der Natur nicht frei vor, sondern ist Teil von Mineralien, wobei Molybdänit (MoS) am häufigsten vorkommtzwei). Darüber hinaus ist es mit anderen schwefelhaltigen Mineralien verbunden, aus denen auch Kupfer gewonnen wird..
Seine Verwendung nahm während des Ersten Weltkriegs zu, da es Wolfram ersetzte, das aufgrund seiner massiven Ausbeutung knapp war.
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Molybdän zeichnet sich durch hohe Haltbarkeit, Korrosionsbeständigkeit, hohen Schmelzpunkt, Formbarkeit und hohe Temperaturen aus. Es wird als feuerfestes Metall angesehen, da es einen höheren Schmelzpunkt als Platin (1.772 ° C) aufweist..
Es hat auch eine Reihe zusätzlicher Eigenschaften: Die Bindungsenergie seiner Atome ist hoch, niedriger Dampfdruck, niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient, hohe Wärmeleitfähigkeit und niedriger elektrischer Widerstand..
All diese Eigenschaften und Eigenschaften haben es Molybdän ermöglicht, zahlreiche Anwendungen und Anwendungen zu haben, von denen die bemerkenswerteste die Bildung von Legierungen mit Stahl ist..
Andererseits ist es ein wesentliches Spurenelement für das Leben. In Bakterien und Pflanzen ist Molybdän ein Cofaktor, der in zahlreichen Enzymen enthalten ist, die in die Fixierung und Verwendung von Stickstoff eingreifen.
Molybdän ist ein Cofaktor für die Aktivität von Oxotransferaseenzymen, die Sauerstoffatome aus Wasser übertragen, während sie zwei Elektronen übertragen. Diese Enzyme umfassen Primaten-Xanthinoxidase, deren Funktion darin besteht, Xanthin zu Harnsäure zu oxidieren..
Es kann aus verschiedenen Lebensmitteln gewonnen werden, darunter: Blumenkohl, Spinat, Knoblauch, Vollkornprodukte, Buchweizen, Weizenkeime, Linsen, Sonnenblumenkerne und Milch.
Molybdän ist in der Natur nicht isoliert, daher wurde es in vielen seiner Komplexe in der Antike mit Blei oder Kohlenstoff verwechselt.
1778 gelang es dem schwedischen Chemiker und Apotheker Carl Wilhelm, Molybdän als eigenständiges Element zu identifizieren. Wilhelm behandelte Molybdänit (MoSzwei) mit Salpetersäure, wobei eine saure Verbindung erhalten wird, in der er Molybdän identifiziert.
Später, 1782, gelang es Peter Jacob Hjelm unter Verwendung von Wilhelms Säureverbindung durch Reduktion mit Kohlenstoff, ein unreines Molybdän zu isolieren.
Wie ist die Kristallstruktur von Molybdän? Seine Metallatome nehmen bei atmosphärischem Druck das körperzentrierte kubische Kristallsystem (bcc) an. Bei höheren Drücken verdichten sich Molybdänatome, um dichtere Strukturen zu bilden, wie z. B. flächenzentrierte kubische (fcc) und hexagonale (hcp)..
Seine metallische Bindung ist stark und stimmt mit der Tatsache überein, dass es eines der Feststoffe mit dem höchsten Schmelzpunkt (2623 ° C) ist. Diese strukturelle Festigkeit beruht auf der Tatsache, dass Molybdän reich an Elektronen ist, seine kristalline Struktur beträchtlich dicht ist und schwerer als Chrom ist. Mit diesen drei Faktoren können Sie die Legierungen, in denen es enthalten ist, verstärken.
Wichtiger als die Struktur von metallischem Molybdän ist andererseits die seiner Verbindungen. Molybdän zeichnet sich durch seine Fähigkeit aus, zweikernige (Mo-Mo) oder mehrkernige (Mo-Mo-Mo- ···) Verbindungen zu bilden.
Es kann auch mit anderen Molekülen koordinieren, um Verbindungen mit MoX-Formeln zu bilden.4 bis zu MoX8. Innerhalb dieser Verbindungen ist das Vorhandensein von Sauerstoff- (Mo-O-Mo) oder Schwefel- (Mo-S-Mo) Brücken üblich..
Massives Silberweiß.
2.623 ºC (2.896 K).
4.639 ºC (4.912 K).
32 kJ / mol.
598 kJ / mol.
3,47 Pa bei 3.000 K..
5.5
Molybdänverbindungen sind in Wasser schwer löslich. Das Molybdation MoO ist jedoch4-zwei es ist löslich.
Es ist korrosionsbeständig und eines der Metalle, die der Einwirkung von Salzsäure am besten widerstehen.
Bei Raumtemperatur rostet es nicht. Um schnell zu oxidieren, sind Temperaturen über 600 ºC erforderlich.
Die Elektronenkonfiguration von Molybdän ist [Kr] 4d55s1, es hat also sechs Valenzelektronen. Je nachdem, an welches Atom es bindet, kann das Metall alle seine Elektronen verlieren und eine Wertigkeit von +6 (VI) haben. Zum Beispiel, wenn es Bindungen mit dem elektronegativen Fluoratom (MoF) bildet6).
Es kann jedoch 1 bis 5 Elektronen verlieren. Somit erstrecken sich seine Valenzen über den Bereich von +1 (I) bis +5 (V). Wenn es nur ein Elektron verliert, verlässt es das 5s-Orbital und seine Konfiguration bleibt als [Kr] 4d5. Die fünf Elektronen des 4d-Orbitals benötigen stark saure Medien und elektronenähnliche Spezies, um das Mo-Atom zu verlassen..
Welche der sechs Valenzen sind die häufigsten? Die +4 (IV) und +6 (VI). Mo (IV) hat eine [Kr] 4d-Konfigurationzwei, während Mo (VI), [Kr].
Für den Mo.4+ Es ist nicht klar, warum es stabiler ist als beispielsweise Mo.3+ (wie bei Cr3+). Aber für den Mo.6+ Es ist möglich, diese sechs Elektronen zu verlieren, weil das Edelgas Krypton isoelektronisch wird.
Nachfolgend sind eine Reihe von Molybdänchloriden mit unterschiedlichen Valenzen oder Oxidationsstufen von (II) bis (VI) aufgeführt:
-Molybdändichlorid (MoClzwei). Festes Gelb.
-Molybdändichichid (MoCl3). Festes Dunkelrot.
-Molybdän-Tetrachlorid (MoCl4). Tiefes Schwarz.
-Molybdänpentachlorid (MoCl5). Festes Dunkelgrün.
-Molybdänhexachlorid (MoCl6). Festes Braun.
Molybdän ist ein essentielles Spurenelement für das Leben, da es in zahlreichen Enzymen als Cofaktor vorhanden ist. Oxotransferasen verwenden Molybdän als Cofaktor, um ihre Funktion der Übertragung von Sauerstoff aus Wasser mit einem Elektronenpaar zu erfüllen.
Unter den Oxotransferasen sind:
Das Enzym Xanthinoxidase katalysiert den Endschritt beim Abbau von Purinen in Primaten: die Umwandlung von Xanthin in Harnsäure, eine Verbindung, die dann ausgeschieden wird.
Xanthinoxidase hat FAD als Coenzym. Zusätzlich sind Nicht-Häm-Eisen und Molybdän an der katalytischen Wirkung beteiligt. Die Wirkung des Enzyms kann durch die folgende chemische Gleichung beschrieben werden:
Xanthin + H.zweiO + O.zwei => Harnsäure + H.zweiODERzwei
Molybdän wirkt als Cofaktor Molybdopterin (Mo-co). Xanthinoxidase kommt hauptsächlich in der Leber und im Dünndarm vor, aber die Verwendung immunologischer Techniken hat ihre Lokalisierung in den Brustdrüsen, im Skelettmuskel und in der Niere ermöglicht..
Das Enzym Xanthinoxidase wird durch das Medikament Allopurinol gehemmt, das bei der Behandlung von Gicht verwendet wird. Im Jahr 2008 begann die Vermarktung des Arzneimittels Febuxostat mit einer besseren Leistung bei der Behandlung der Krankheit.
Das Enzym Aldehydoxidase befindet sich im Zellzytoplasma und kommt sowohl im Pflanzenreich als auch im Tierreich vor. Das Enzym katalysiert die Oxidation des Aldehyds zu Carbonsäure.
Cytochrom P katalysiert auch die Oxidation450 und die Zwischenprodukte des Enzyms Monoaminoxidase (MAO).
Aufgrund seiner breiten Spezifität kann das Enzym Aldehydoxidase viele Arzneimittel oxidieren und seine Funktion hauptsächlich in der Leber ausüben. Die Wirkung des Enzyms auf den Aldehyd kann wie folgt beschrieben werden:
Aldehyd + H.zweiO + O.zwei => Carbonsäure + H.zweiODERzwei
Das Enzym Sulfitoxidase ist an der Umwandlung von Sulfit zu Sulfat beteiligt. Dies ist der letzte Schritt beim Abbau schwefelhaltiger Verbindungen. Die enzymkatalysierte Reaktion erfolgt nach folgendem Schema:
SW3-zwei + H.zweiO + 2 (Cytochrom C) oxidiert => SO4-zwei + 2 (Cytochrom C) reduziert + 2 H.+
Ein Enzymmangel aufgrund einer genetischen 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, geistigem Abbau und letztendlich zum Tod führen.
Molybdän ist am Metabolismus von Eisen beteiligt und erleichtert dessen intestinale Absorption und die Bildung von Erythrozyten. Darüber hinaus ist es Teil des Zahnschmelzes und hilft zusammen mit Fluorid bei der Vorbeugung von Hohlräumen.
Ein Mangel an Molybdänaufnahme wurde mit einer höheren Inzidenz von Speiseröhrenkrebs in Regionen Chinas und Irans im Vergleich zu Regionen der Vereinigten Staaten mit hohen Molybdänspiegeln in Verbindung gebracht..
Nitratreduktase ist ein Enzym, das in Pflanzen eine wichtige Funktion erfüllt, da es zusammen mit dem Enzym Nitritreduktase in die Umwandlung von Nitrat in Ammonium eingreift.
Beide Enzyme benötigen für ihre Funktion den Cofaktor (Mo-co). Die durch das Enzym Nitratreduktase katalysierte Reaktion kann wie folgt umrissen werden:
Nitrat + Elektronendonor + H.zweiO => Nitrit + oxidierter Elektronendonor
Der Nitratoxidations-Reduktionsprozess findet im Zytoplasma von Pflanzenzellen statt. Das Nitrit, Produkt der vorherigen Reaktion, wird auf das Plastid übertragen. Das Enzym Nitritreduktase wirkt auf Nitrit und verursacht Ammoniak.
Ammonium wird zur Synthese von Aminosäuren verwendet. Darüber hinaus verwenden Pflanzen Molybdän bei der Umwandlung von anorganischem Phosphor in organischen Phosphor..
Organischer Phosphor kommt in zahlreichen biologischen Funktionsmolekülen vor, wie ATP, Glucose-6-phosphat, Nukleinsäuren, Pholipiden usw..
Ein Molybdänmangel betrifft hauptsächlich die Gruppe der Kreuzblütler, Hülsenfrüchte, Weihnachtssterne und Primeln..
Bei Blumenkohl führt ein Molybdänmangel zu einer Einschränkung der Breite der Blattspreite, einer Verringerung des Pflanzenwachstums und der Blütenbildung.
-Es ist ein Katalysator für die Entschwefelung von Erdöl, Petrochemikalien und Flüssigkeiten aus Kohle. Der Katalysatorkomplex umfasst das MoSzwei auf Aluminiumoxid fixiert und durch Kobalt und Nickel aktiviert.
-Molybdat bildet mit Wismut einen Komplex zur selektiven 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 Eisenmolybdat die selektive Oxidation von Methanol zu Formaldehyd..
-Molybdän ist an der Bildung von Pigmenten beteiligt. Beispielsweise wird Molybdänorange durch die gleichzeitige Ausfällung von Bleichromat, Bleimolybdat und Bleisulfat gebildet..
Dies ist ein leichtes und stabiles Pigment bei verschiedenen Temperaturen, das in leuchtend roten, orangefarbenen oder rotgelben Farben erscheint. Es wird zur Herstellung von Farben und Kunststoffen sowie in Gummi- und Keramikprodukten verwendet.
-Molybdat ist ein Korrosionsinhibitor. Natriummolybdat wurde als Ersatz für Chromat verwendet, um die Korrosion von angelassenen Stählen in einem weiten pH-Bereich zu hemmen..
-Es wird in Wasserkühlern, Klimaanlagen und Heizsystemen eingesetzt. Molybdaten werden auch verwendet, um Korrosion in Hydrauliksystemen und im Automobilbau zu verhindern. In Farben werden auch korrosionshemmende Pigmente verwendet..
-Molybdat soll aufgrund seiner Eigenschaften eines hohen Schmelzpunkts, eines niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und einer hohen Wärmeleitfähigkeit Bänder und Fäden herstellen, die von der Beleuchtungsindustrie verwendet werden.
-Es wird in Halbleiter-Motherboards verwendet. in der Leistungselektronik; Glasschmelzelektroden; Kammern für Hochtemperaturöfen und Kathoden zur Beschichtung von Solarzellen und Flachbildschirmen.
-Darüber hinaus wird Molybdat zur Herstellung von Tiegeln für alle im Bereich der Saphirverarbeitung üblichen Verfahren verwendet..
-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..
-Molybdat verleiht seiner Legierung mit Stahl bereits bei Konzentrationen von nur 2% eine hohe Korrosionsbeständigkeit..
-Molybdat wird in der Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet. bei der Herstellung von LCD-Bildschirmen; bei der Wasseraufbereitung und sogar bei der Anwendung von Laserstrahlen.
-Molybdatdisulfid ist an sich ein gutes Schmiermittel und bietet extreme Drucktoleranzeigenschaften bei der Wechselwirkung von Schmiermitteln 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..
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