MOLYPDEN: CẤU TRÚC, ĐẶC TÍNH, HÓA TRỊ, CHỨC NĂNG - HÓA HỌC - 2025

Các molypden (Mo) là một kim loại chuyển tiếp thuộc nhóm 6, giai đoạn 5 của bảng tuần hoàn. Nó có cấu hình điện tử (Kr) 4d ⁵ 5s ¹ ; số hiệu nguyên tử 42 và nguyên tử khối trung bình là 95,94 g / mol. Nó có 7 đồng vị ổn định: ⁹² Mo, ⁹⁴ Mo, ⁹⁵ Mo, ⁹⁶ Mo, ⁹⁷ Mo, ⁹⁸ Mo và ¹⁰⁰ Mo; là đồng vị ⁹⁸ Mo là đồng vị có tỷ trọng lớn hơn.

Nó là một kim loại màu trắng, có vẻ ngoài màu bạc và có các tính chất hóa học tương tự như crom. Trên thực tế, cả hai đều là các nguyên tố kim loại của cùng một nhóm, crom nằm trên molypden; nghĩa là, molypden nặng hơn và có mức năng lượng cao hơn.

Nguồn: Bằng hình ảnh độ phân giải cao của các nguyên tố hóa học (http://images-of-elements.com/molybdenum.php), qua Wikimedia Commons

Molypden không được tìm thấy tự do trong tự nhiên, nhưng là một phần của khoáng chất, có nhiều nhất là molypdenit (MoS ₂ ). Ngoài ra, nó còn liên kết với các khoáng chất lưu huỳnh khác, từ đó cũng thu được đồng.

Việc sử dụng nó đã tăng lên trong Chiến tranh thế giới thứ nhất, vì nó thay thế vonfram vốn khan hiếm do bị khai thác ồ ạt.

nét đặc trưng

Molypden được đặc trưng bởi độ bền lớn, khả năng chống ăn mòn, nhiệt độ nóng chảy cao, dễ uốn và chịu được nhiệt độ cao. Nó được coi là kim loại chịu lửa vì nó có nhiệt độ nóng chảy cao hơn bạch kim (1.772º C).

Nó cũng có một tập hợp các tính chất bổ sung: năng lượng liên kết của các nguyên tử của nó cao, áp suất hơi thấp, hệ số giãn nở nhiệt thấp, mức độ dẫn nhiệt cao và điện trở thấp.

Tất cả những tính chất và đặc điểm này đã cho phép molypden có rất nhiều công dụng và ứng dụng, trong đó đáng chú ý nhất là sự hình thành hợp kim với thép.

Mặt khác, nó là một nguyên tố vi lượng cần thiết cho sự sống. Ở vi khuẩn và thực vật, molypden là một đồng yếu tố có trong nhiều loại enzym có liên quan đến việc cố định và sử dụng nitơ.

Molypden là đồng yếu tố cho hoạt động của các enzym oxotransferase, enzym này chuyển các nguyên tử oxy từ nước trong khi chuyển hai điện tử. Các enzym này bao gồm xanthine oxidase linh trưởng, có chức năng oxy hóa xanthine thành axit uric.

Nó có thể được lấy từ một số thực phẩm, bao gồm: súp lơ, rau bina, tỏi, ngũ cốc nguyên hạt, kiều mạch, mầm lúa mì, đậu lăng, hạt hướng dương và sữa.

Khám phá

Molypden không bị cô lập trong tự nhiên, vì vậy trong nhiều phức hợp của nó, thời cổ đại người ta nhầm lẫn nó với chì hoặc carbon.

Năm 1778, Carl Wilhelm, một nhà hóa học và dược sĩ người Thụy Điển, đã xác định được molypden như một nguyên tố riêng biệt. Wilhelm đã xử lý molypdenit (MoS ₂ ) bằng axit nitric, thu được một hợp chất có bản chất axit, trong đó ông xác định được molypden.

Sau đó, vào năm 1782, Peter Jacob Hjelm, sử dụng hợp chất axit của Wilhelm, bằng cách khử với cacbon, đã thành công trong việc cô lập một molypden không tinh khiết.

Kết cấu

Cấu trúc tinh thể của molypden là gì? Các nguyên tử kim loại của nó áp dụng hệ tinh thể lập phương tâm khối (bcc) ở áp suất khí quyển. Ở áp suất cao hơn, các nguyên tử molypden nén chặt để tạo thành các cấu trúc dày đặc hơn, chẳng hạn như khối lập phương tâm mặt (fcc) và lục giác (hcp).

Liên kết kim loại của nó rất bền và trùng hợp với thực tế là nó là một trong những chất rắn có nhiệt độ nóng chảy cao nhất (2623ºC). Độ bền cấu trúc này là do molypden rất giàu điện tử, cấu trúc tinh thể của nó dày đặc đáng kể, và nó nặng hơn crom. Ba yếu tố này cho phép nó tăng cường các hợp kim mà nó là một phần.

Mặt khác, quan trọng hơn cấu trúc của molypden kim loại là cấu trúc của các hợp chất của nó. Molypden được đặc trưng bởi khả năng hình thành các hợp chất hạt nhân (Mo-Mo) hoặc đa nhân (Mo-Mo-Mo- ···).

Nó cũng có thể phối hợp với các phân tử khác để tạo thành các hợp chất có công thức từ MoX ₄ đến MoX ₈ . Trong các hợp chất này, sự hiện diện của cầu oxy (Mo-O-Mo) hoặc lưu huỳnh (Mo-S-Mo) là phổ biến.

Tính chất

Xuất hiện

Màu trắng bạc đặc.

Độ nóng chảy

2,623 ° C (2,896 K).

Điểm sôi

4,639 ° C (4,912 K).

Entanpi của nhiệt hạch

32 kJ / mol.

Entanpi hóa hơi

598 kJ / mol.

Áp suất hơi

3,47 Pa ở 3.000 K.

Độ cứng trên thang Mohs

5.5

Khả năng hòa tan trong nước

Các hợp chất molypden hòa tan kém trong nước. Tuy nhiên, ion molypdat MoO ₄ ^-2 có thể hòa tan.

Ăn mòn

Nó có khả năng chống ăn mòn và là một trong những kim loại chống lại tác dụng của axit clohydric tốt nhất.

Quá trình oxy hóa

Nó không bị gỉ ở nhiệt độ phòng. Để rỉ sét nhanh cần nhiệt độ cao hơn 600 ºC.

Valencias

Cấu hình electron của molipđen là 4d ⁵ 5s ¹ , do đó nó có sáu electron hóa trị. Tùy thuộc vào nguyên tử mà nó liên kết với nguyên tử nào, kim loại có thể mất hết electron và có hóa trị +6 (VI). Ví dụ, nếu nó tạo liên kết với nguyên tử flo có độ âm điện (MoF ₆ ).

Tuy nhiên, nó có thể mất từ ​​1 đến 5 electron. Do đó, các giá trị của nó trải dài trong phạm vi từ +1 (I) đến +5 (V). Khi nó chỉ mất một electron, nó rời khỏi quỹ đạo 5s, và cấu hình của nó trở thành 4d ⁵ . Năm electron của quỹ đạo 4d yêu cầu môi trường có tính axit cao và các loại electron giống như electron để rời khỏi nguyên tử Mo.

Trong số sáu hóa trị của nó, hóa trị nào phổ biến nhất? +4 (IV) và +6 (VI). Mo (IV) có cấu hình 4d ² , còn Mo (VI),.

Đối với Mo ⁴⁺ , không rõ tại sao nó ổn định hơn, ví dụ, Mo ³⁺ (như trường hợp của Cr ³⁺ ). Nhưng đối với Mo ^{6+ thì} có thể mất sáu electron này vì krypton khí quý trở thành đẳng điện tử.

Molypden clorua

Một loạt các clorua molypden với các hóa trị hoặc trạng thái oxy hóa khác nhau được liệt kê dưới đây, từ (II) đến (VI):

-Molypden diclorua (MoCl ₂ ). Chất rắn màu vàng.

-Molypden triclorua (MoCl ₃ ). Chất rắn màu đỏ sẫm.

-Molypden tetraclorua (MoCl ₄ ). Chất rắn màu đen.

-Molypden pentachlorua (MoCl ₅ ). Màu xanh đậm đặc.

-Molypden hexachlorua (MoCl ₆ ). Màu nâu đặc.

Các chức năng trong cơ thể

Molypden là một nguyên tố vi lượng cần thiết cho sự sống, vì nó hiện diện như một đồng yếu tố trong nhiều loại enzym. Oxotransferase sử dụng molypden như một đồng yếu tố để thực hiện chức năng chuyển oxy từ nước với một cặp electron.

Trong số các oxotransferase là:

• Xanthine oxidase.
• Aldehyde oxidase, có tác dụng oxy hóa andehit.
• Các amin và sunfua trong gan.
• Sulfite oxidase, chất oxy hóa sulfit trong gan.
• Nitrat reductase.
• Nitrit reductase có trong thực vật.

Enzyme xanthine

Enzyme xanthine oxidase xúc tác bước cuối cùng trong quá trình dị hóa purin ở động vật linh trưởng: chuyển đổi xanthine thành axit uric, một hợp chất sau đó được đào thải ra ngoài.

Xanthine oxidase có FAD như một coenzyme. Ngoài ra, sắt và molypden không phải heme tham gia vào phản ứng xúc tác. Hoạt động của enzym có thể được mô tả bằng phương trình hóa học sau:

Xanthine + H ₂ O + O ₂ => Axit uric + H ₂ O ₂

Molypden đóng vai trò là đồng yếu tố molybdopterin (Mo-co). Xanthine oxidase được tìm thấy chủ yếu ở gan và ruột non, nhưng việc sử dụng các kỹ thuật miễn dịch học đã cho phép vị trí của nó trong tuyến vú, cơ xương và thận.

Enzyme xanthine oxidase bị ức chế bởi thuốc Allopurinol, được sử dụng trong điều trị bệnh gút. Năm 2008, việc thương mại hóa thuốc Febuxostat bắt đầu mang lại hiệu quả tốt hơn trong việc điều trị bệnh.

Aldehyde oxidase enzyme

Enzyme aldehyde oxidase nằm trong tế bào chất, được tìm thấy ở cả giới thực vật và giới động vật. Enzyme xúc tác quá trình oxy hóa andehit thành axit cacboxylic.

Cytochrome P ₄₅₀ và các chất trung gian của enzyme monoamine oxidase (MAO) cũng xúc tác quá trình oxy hóa .

Do tính đặc hiệu rộng, enzyme aldehyde oxidase có thể oxy hóa nhiều loại thuốc, thực hiện chức năng chủ yếu ở gan. Tác dụng của enzim đối với anđehit có thể được trình bày theo cách sau:

Anđehit + H ₂ O + O ₂ => Axit cacboxylic + H ₂ O ₂

Enzim oxydase sulfit

Enzyme sulfit oxidase tham gia vào quá trình chuyển hóa sulfit thành sulfat. Đây là bước cuối cùng trong quá trình phân hủy các hợp chất chứa lưu huỳnh. Phản ứng do enzim xúc tác xảy ra theo sơ đồ sau:

SO ₃ ^-2 + H ₂ O + 2 (Cytochrome C) bị oxi hóa => SO ₄ ^-2 + 2 (Cytochrome C) bị khử + 2 H ⁺

Sự thiếu hụt enzym do đột biến gen ở người có thể dẫn đến tử vong sớm.

Sulfite là một hợp chất gây độc cho thần kinh, vì vậy hoạt động thấp của enzyme sulfite oxidase có thể dẫn đến bệnh tâm thần, chậm phát triển trí tuệ, suy thoái tinh thần và cuối cùng là tử vong.

Trong chuyển hóa sắt và như một thành phần của răng

Molypden tham gia vào quá trình chuyển hóa sắt, tạo điều kiện thuận lợi cho sự hấp thu ở ruột và hình thành hồng cầu. Ngoài ra, nó là một phần của men răng, và cùng với florua, nó giúp ngăn ngừa sâu răng.

Sự thiếu hụt

Sự thiếu hụt lượng molypden có liên quan đến tỷ lệ mắc ung thư thực quản cao hơn ở các vùng của Trung Quốc và Iran, so với các vùng của Hoa Kỳ có lượng molypden cao.

Tầm quan trọng trong thực vật

Nitrate reductase là một enzyme đóng vai trò quan trọng đối với thực vật, vì cùng với enzyme nitrit reductase, nó can thiệp vào quá trình chuyển hóa nitrate thành amoni.

Hai enzyme yêu cầu đồng yếu tố (Mo-co) cho hoạt động của chúng. Phản ứng được xúc tác bởi enzym nitrat reductase có thể được trình bày như sau:

Nitrat + Nhà tài trợ điện tử + H ₂ O => Nitrit + Nhà tài trợ điện tử ôxy hóa

Quá trình oxy hóa - khử nitrat xảy ra trong tế bào chất của tế bào thực vật. Nitrit, sản phẩm của phản ứng trước đó, được chuyển sang plastid. Enzyme nitrit reductase tác động lên nitrit, tạo ra amoniac.

Amoni được sử dụng để tổng hợp axit amin. Ngoài ra, thực vật sử dụng molypden trong quá trình chuyển hóa phốt pho vô cơ thành phốt pho hữu cơ.

Phốt pho hữu cơ tồn tại trong nhiều phân tử chức năng sinh học, chẳng hạn như: ATP, glucose-6-phosphate, axit nucleic, pholipid, v.v.

Sự thiếu hụt molypden chủ yếu ảnh hưởng đến nhóm cây họ thập tự, cây họ đậu, cây trạng nguyên và cây linh trưởng.

Ở súp lơ, sự thiếu hụt molipđen làm cho chiều rộng của phiến lá bị hạn chế, giảm sự phát triển của cây và sự hình thành hoa.

Sử dụng và ứng dụng

Chất xúc tác

-Nó là chất xúc tác để khử lưu huỳnh trong dầu mỏ, hóa dầu và chất lỏng có nguồn gốc từ than đá. Phức hợp chất xúc tác bao gồm MoS ₂ cố định trên alumin, và được hoạt hóa bằng coban và niken.

-Molybdate tạo phức với bitmut để oxy hóa chọn lọc propen, amoniac và không khí. Do đó, chúng tạo thành acrylonitrile, acetonitrile và các hóa chất khác, là nguyên liệu cho ngành công nghiệp nhựa và sợi.

Tương tự, sắt molypdat xúc tác quá trình oxy hóa chọn lọc metanol thành fomanđehit.

Sắc tố

-Molypden tham gia vào quá trình hình thành các sắc tố. Ví dụ, molypden màu da cam được tạo thành do sự đồng kết tủa của chì cromat, chì molypdat và chì sunfat.

Đây là một sắc tố nhẹ ổn định ở nhiều nhiệt độ khác nhau, có màu đỏ tươi, cam hoặc đỏ vàng. Nó được sử dụng trong việc chuẩn bị sơn và chất dẻo, cũng như trong các sản phẩm cao su và gốm sứ.

Molybdate

-Molybdate là chất ức chế ăn mòn. Natri molybdat đã được sử dụng thay thế cho cromat để ức chế ăn mòn thép tôi luyện ở một phạm vi pH rộng.

-Nó được sử dụng trong máy làm mát nước, máy điều hòa không khí và hệ thống sưởi ấm. Molybdat cũng được sử dụng để ức chế sự ăn mòn trong các hệ thống thủy lực và trong kỹ thuật ô tô. Ngoài ra, chất màu ức chế ăn mòn cũng được sử dụng trong sơn.

-Molybdate, do đặc tính của nó là nhiệt độ nóng chảy cao, hệ số giãn nở nhiệt thấp và dẫn nhiệt cao, được sử dụng để sản xuất các loại băng và sợi chỉ được sử dụng trong ngành công nghiệp chiếu sáng.

-Được sử dụng trong bo mạch chủ cho chất bán dẫn; trong điện tử công suất; điện cực để nấu chảy thủy tinh; buồng cho lò nung nhiệt độ cao và cực âm để phủ pin mặt trời và màn hình phẳng.

- Ngoài ra, molybdate được sử dụng trong sản xuất nồi nấu kim loại cho tất cả các quy trình thông thường trong lĩnh vực chế biến sapphire.

Hợp kim với thép

-Molypden được sử dụng trong hợp kim với thép chịu được nhiệt độ và áp suất cao. Những hợp kim này được sử dụng trong ngành xây dựng và sản xuất các bộ phận của máy bay và ô tô.

-Molybdate, ngay cả ở nồng độ thấp tới 2%, mang lại cho hợp kim của nó với thép khả năng chống ăn mòn cao.

Sử dụng khác

-Molybdate được sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ; trong sản xuất màn hình LCD; trong xử lý nước và ngay cả trong ứng dụng của chùm tia laze.

-Molybdate disulfide, bản thân nó, là một chất bôi trơn tốt và cung cấp các đặc tính chịu cực áp trong tương tác của chất bôi trơn với kim loại.

Dầu nhớt tạo thành lớp kết tinh trên bề mặt kim loại. Nhờ đó, ma sát kim loại-kim loại được giảm đến mức tối thiểu, ngay cả ở nhiệt độ cao.

Người giới thiệu

1. Wikipedia. (2018). Molypden. Khôi phục từ: en.wikipedia.org
2. R. Tàu. (2016). Molypden. Đã khôi phục từ: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
3. Hiệp hội Molypden Quốc tế (IMOA). (2018). Molypden. Lấy từ: imoa.info
4. F Jona và PM Marcus. (2005). Cấu trúc tinh thể và tính ổn định của molypden ở áp suất cực cao. J. Phys .: ngưng tụ. Vật chất 17 1049.
5. Kế hoạch. (sf). Molypden. Phục hồi từ: planee.com
6. Lenntech. (2018). Molypden - Mo. Được khôi phục từ: lenntech.com
7. Curiosoando.com (ngày 18 tháng 10 năm 2016). Các triệu chứng của thiếu molypden là gì? Phục hồi từ: curiosoando.com
8. Ed Bloodnick. (Ngày 21 tháng 3 năm 2018). Vai trò của molipđen trong trồng trọt thực vật. Phục hồi từ: pthorticulture.com