الموليبدينوم: الهيكل ، الخصائص ، التكافؤ ، الوظائف - كيمياء - 2026

و الموليبدينوم (مو) هو معدن الانتقال ينتمون إلى جماعة 6، فترة 5 من الجدول الدوري. لديها تكوين إلكتروني (Kr) 4d ⁵ 5s ¹ ؛ العدد الذري 42 ومتوسط ​​الكتلة الذرية 95.94 جم / مول. لديها 7 نظائر مستقرة: ⁹² Mo و ⁹⁴ Mo و ⁹⁵ Mo و ⁹⁶ Mo و ⁹⁷ Mo و ⁹⁸ Mo و ¹⁰⁰ Mo ؛ كونه النظير ⁹⁸ Mo ، وهو النظير الأكثر نسبة.

إنه معدن أبيض ذو مظهر فضي وله خصائص كيميائية مشابهة للكروم. في الواقع ، كلاهما عنصران معدنيان من نفس المجموعة ، حيث يوجد الكروم فوق الموليبدينوم ؛ وهذا يعني أن الموليبدينوم أثقل وله مستوى طاقة أعلى.

المصدر: بواسطة Hi-Res Images of Chemical Elements (http://images-of-elements.com/molybdenum.php) ، عبر ويكيميديا ​​كومنز

لم يتم العثور على الموليبدينوم خاليًا في الطبيعة ، ولكن كجزء من المعادن ، وأكثرها وفرة هو الموليبدينيت (MoS ₂). بالإضافة إلى ذلك ، يرتبط بمعادن كبريتية أخرى ، يتم الحصول منها أيضًا على النحاس.

زاد استخدامه خلال الحرب العالمية الأولى ، حيث حل محل التنجستن ، والذي كان نادرًا بسبب استغلاله الهائل.

مميزات

يتميز الموليبدينوم بمتانته الكبيرة ومقاومته للتآكل ونقطة الانصهار العالية وكونه مرنًا ويتحمل درجات الحرارة العالية. يعتبر معدنًا حراريًا لأن درجة انصهاره أعلى من البلاتين (1،772 درجة مئوية).

كما أن لديها مجموعة من الخصائص الإضافية: طاقة الارتباط لذراتها عالية ، وضغط بخار منخفض ، ومعامل تمدد حراري منخفض ، ومستوى عالٍ من التوصيل الحراري ، ومقاومة كهربائية منخفضة.

كل هذه الخصائص والخصائص سمحت للموليبدينوم بأن يكون له استخدامات وتطبيقات عديدة ، أبرزها تشكيل السبائك مع الفولاذ.

من ناحية أخرى ، فهو عنصر تتبع أساسي للحياة. في البكتيريا والنباتات ، الموليبدينوم هو عامل مساعد موجود في العديد من الإنزيمات المشاركة في تثبيت واستخدام النيتروجين.

الموليبدينوم هو عامل مساعد لنشاط إنزيمات أوكسوترانسفيراز ، التي تنقل ذرات الأكسجين من الماء أثناء نقل إلكترونين. وتشمل هذه الإنزيمات الرئيسيات زانثين أوكسيديز ، الذي تتمثل وظيفته في أكسدة الزانثين إلى حمض اليوريك.

يمكن الحصول عليه من عدة أطعمة منها: القرنبيط ، السبانخ ، الثوم ، الحبوب الكاملة ، الحنطة السوداء ، جنين القمح ، العدس ، بذور عباد الشمس ، والحليب.

اكتشاف

الموليبدينوم ليس معزولًا في الطبيعة ، لذلك في العديد من مجمعاته كان يتم الخلط بينه وبين الرصاص أو الكربون.

في عام 1778 ، تمكن الكيميائي والصيدلي السويدي كارل فيلهلم من تحديد الموليبدينوم كعنصر مميز. قام ويلهلم بمعالجة الموليبدينيت (MoS ₂) بحمض النيتريك ، وحصل على مركب ذو طبيعة حمضية حدد فيه الموليبدينوم.

في وقت لاحق ، في عام 1782 ، نجح بيتر جاكوب هيلم ، باستخدام مركب حمض فيلهلم ، عن طريق الاختزال بالكربون ، في عزل الموليبدينوم غير النقي.

بناء

ما هو التركيب البلوري للموليبدينوم؟ تتبنى ذراتها المعدنية نظام الكريستال المكعب المتمركز حول الجسم (bcc) عند الضغط الجوي. عند الضغط العالي ، تتراكم ذرات الموليبدينوم لتشكيل هياكل أكثر كثافة ، مثل المكعب المتمركز على الوجه (fcc) والسداسي (hcp).

رباطه المعدني قوي ويتزامن مع حقيقة أنه من المواد الصلبة ذات أعلى نقطة انصهار (2623 درجة مئوية). تعود هذه القوة الهيكلية إلى حقيقة أن الموليبدينوم غني بالإلكترونات ، وبنيته البلورية كثيفة إلى حد كبير ، وهو أثقل من الكروم. هذه العوامل الثلاثة تسمح لها بتقوية السبائك التي هي جزء منها.

من ناحية أخرى ، فإن الأهم من هيكل الموليبدينوم المعدني هو تركيب مركباته. يتميز الموليبدينوم بقدرته على تكوين مركبات ثنائية النواة (Mo-Mo) أو مركبات متعددة النوى (Mo-Mo-Mo- ···).

ويمكنه أيضًا التنسيق مع الجزيئات الأخرى لتكوين مركبات باستخدام الصيغ من MoX ₄ إلى MoX ₈. داخل هذه المركبات ، يعد وجود جسور الأكسجين (Mo-O-Mo) أو الكبريت (Mo-S-Mo) أمرًا شائعًا.

الخصائص

مظهر خارجي

أبيض فضي صلب.

نقطة الانصهار

2623 درجة مئوية (2896 كلفن).

نقطة الغليان

4639 درجة مئوية (4912 كلفن).

المحتوى الحراري للاندماج

32 كيلو جول / مول.

المحتوى الحراري للتبخر

598 كيلو جول / مول.

ضغط البخار

3.47 باسكال عند 3000 ك.

صلابة على مقياس موس

5.5

الذوبان في الماء

مركبات الموليبدينوم ضعيفة الذوبان في الماء. ومع ذلك، وزارة النفط ايون موليبدات ₄ ^-2 غير القابلة للذوبان.

تآكل

إنه مقاوم للتآكل وهو أحد المعادن الأكثر مقاومة لعمل حمض الهيدروكلوريك.

أكسدة

لا تصدأ في درجة حرارة الغرفة. لكي يصدأ بسرعة فإنه يتطلب درجات حرارة أعلى من 600 درجة مئوية.

فالنسيا

تكوين الإلكترون للموليبدينوم هو 4d ⁵ 5s ¹ ، لذا فهو يحتوي على ستة إلكترونات تكافؤ. اعتمادًا على الذرة التي يرتبط بها ، يمكن أن يفقد المعدن جميع إلكتروناته ويكون التكافؤ +6 (VI). على سبيل المثال ، إذا كانت تشكل روابط مع ذرة الفلور الكهربية (MoF ₆).

ومع ذلك ، يمكن أن تفقد من 1 إلى 5 إلكترونات. وبالتالي ، فإن التكافؤات الخاصة به تمتد من +1 (I) إلى +5 (V). عندما يفقد إلكترونًا واحدًا فقط ، فإنه يترك مدار 5s ، ويصبح تكوينه 4d ⁵. تتطلب الإلكترونات الخمسة للمدار رباعي الأبعاد وسائط شديدة الحموضة وأنواع شبيهة بالإلكترون لترك ذرة Mo.

من بين التكافؤات الستة ، ما هي الأكثر شيوعًا؟ +4 (IV) و +6 (VI). Mo (IV) له تكوين 4d ² ، بينما Mo (VI) ،.

بالنسبة إلى Mo ⁴⁺ ، ليس من الواضح سبب كونه أكثر ثباتًا من Mo ³⁺ ، على سبيل المثال (كما هو الحال مع Cr ³⁺). لكن بالنسبة إلى Mo ^{6+ ، من} الممكن أن تفقد هذه الإلكترونات الستة لأن الكريبتون الغاز النبيل يصبح إلكترونيًا متساويًا.

كلوريد الموليبدينوم

سلسلة من كلوريدات الموليبدينوم ذات التكافؤات المختلفة أو حالات الأكسدة مذكورة أدناه ، من (II) إلى (VI):

- ثنائي كلوريد الموليبدينوم (MoCl ₂). صلبة صفراء.

- الموليبدينوم ثلاثي كلوريد (MoCl ₃). صلبة حمراء داكنة.

- رابع كلوريد الموليبدينوم (MoCl ₄). أسود خالص.

- الموليبدينوم خماسي كلوريد (MoCl ₅). أخضر غامق صلب.

- سداسي كلوريد الموليبدينوم (MoCl ₆). بني صلب.

وظائف في الجسم

الموليبدينوم عنصر أساسي في الحياة ، حيث أنه موجود كعامل مساعد في العديد من الإنزيمات. تستخدم Oxotransferases الموليبدينوم كعامل مساعد لأداء وظيفتها في نقل الأكسجين من الماء بزوج من الإلكترونات.

من بين oxotransferases:

• أوكسيديز زانثين.
• ألدهيد أوكسيديز ، الذي يؤكسد الألدهيدات.
• الأمينات والكبريتيدات في الكبد.
• أوكسيديز الكبريتيت ، الذي يؤكسد الكبريتيت في الكبد.
• اختزال النترات.
• اختزال النتريت الموجود في النباتات.

إنزيم الزانثين

يحفز إنزيم أوكسيديز زانثين الخطوة النهائية في تقويض البيورينات في الرئيسيات: تحويل الزانثين إلى حمض اليوريك ، وهو مركب يتم إفرازه بعد ذلك.

يحتوي Xanthine oxidase على FAD كنزيم مساعد. بالإضافة إلى ذلك ، يشارك الحديد غير الهيم والموليبدينوم في العمل التحفيزي. يمكن وصف عمل الإنزيم بالمعادلة الكيميائية التالية:

زانثين + H ₂ O + O ₂ => حمض اليوريك + H ₂ O ₂

يعمل الموليبدينوم كعامل مساعد موليبدوبترين (Mo-co). تم العثور على Xanthine oxidase في المقام الأول في الكبد والأمعاء الدقيقة ، ولكن استخدام التقنيات المناعية سمح بوضعه في الغدد الثديية والعضلات الهيكلية والكلى.

يتم تثبيط إنزيم أوكسيديز زانثين بواسطة عقار الوبيورينول ، المستخدم في علاج النقرس. في عام 2008 ، بدأ تسويق عقار فيبوكسوستات بأداء أفضل في علاج المرض.

إنزيم أوكسيديز الألدهيد

يقع إنزيم الألدهيد أوكسيديز في سيتوبلازم الخلية ، الموجود في كل من المملكة النباتية والمملكة الحيوانية. يحفز الإنزيم أكسدة الألدهيد إلى حمض الكربوكسيل.

كما أن السيتوكروم P ₄₅₀ والمواد الوسيطة لإنزيم مونوامين أوكسيديز (MAO) تحفز الأكسدة.

بسبب خصوصيته الواسعة ، يمكن أن يؤكسد إنزيم الألدهيد أوكسيديز العديد من الأدوية ، ويؤدي وظيفته بشكل رئيسي في الكبد. يمكن تحديد عمل الإنزيم على الألدهيد بالطريقة التالية:

Aldehyde + H ₂ O + O ₂ => Carboxylic Acid + H ₂ O ₂

إنزيم أوكسيديز كبريتيت

يشارك إنزيم أوكسيديز الكبريتيت في تحويل الكبريتيت إلى كبريتات. هذه هي الخطوة النهائية في تحلل المركبات المحتوية على الكبريت. يحدث التفاعل المحفز بواسطة الإنزيم وفقًا للمخطط التالي:

SO ₃ ^-2 + H ₂ O + 2 (السيتوكروم C) المؤكسد => SO ₄ ^-2 + 2 (السيتوكروم C) انخفاض + 2 H ⁺

يمكن أن يؤدي نقص الإنزيم الناجم عن طفرة جينية في الإنسان إلى الوفاة المبكرة.

الكبريتيت مركب سام للأعصاب ، لذا فإن النشاط المنخفض لإنزيم أوكسيديز كبريتيت يمكن أن يسبب المرض العقلي والتخلف العقلي والتدهور العقلي والموت في نهاية المطاف.

في استقلاب الحديد وكمكون للأسنان

يشارك الموليبدينوم في استقلاب الحديد ، مما يسهل امتصاصه المعوي وتكوين كريات الدم الحمراء. بالإضافة إلى ذلك ، فهو جزء من مينا الأسنان ، ويساعد مع الفلورايد في منع تسوس الأسنان.

نقص

تم ربط نقص تناول الموليبدينوم بزيادة الإصابة بسرطان المريء في مناطق من الصين وإيران ، مقارنة بمناطق الولايات المتحدة التي تحتوي على مستويات عالية من الموليبدينوم.

الأهمية في النباتات

اختزال النترات هو إنزيم يؤدي وظيفة حيوية في النباتات ، حيث يتدخل مع إنزيم اختزال النيتريت في تحويل النترات إلى أمونيوم.

يتطلب الإنزيمان العامل المساعد (Mo-co) لعملهما. يمكن تحديد التفاعل المحفز بواسطة إنزيم اختزال نترات الإنزيم على النحو التالي:

نترات + متبرع إلكتروني + H ₂ O => نتريت + متبرع إلكتروني مؤكسد

تحدث عملية تقليل أكسدة النترات في سيتوبلازم الخلايا النباتية. يتم نقل النتريت ، نتاج التفاعل السابق ، إلى البلاستيد. يعمل إنزيم اختزال النتريت على النتريت ، مما يتسبب في الأمونيا.

يستخدم الأمونيوم لتركيب الأحماض الأمينية. بالإضافة إلى ذلك ، تستخدم النباتات الموليبدينوم في تحويل الفسفور غير العضوي إلى الفوسفور العضوي.

يوجد الفسفور العضوي في العديد من الجزيئات الوظيفية بيولوجيًا ، مثل: ATP ، الجلوكوز 6 فوسفات ، الأحماض النووية ، الفوليبيدات ، إلخ.

يؤثر نقص الموليبدينوم بشكل رئيسي على مجموعة الصليبيين والبقوليات والبوينسيتيا والزهور.

في القرنبيط ، يتسبب نقص الموليبدينوم في تقييد عرض نصل الورقة ، وتقليل نمو النبات وتكوين الأزهار.

الاستخدامات والتطبيقات

عامل حفاز

- عامل مساعد لإزالة الكبريت من البترول والبتروكيماويات والسوائل المشتقة من الفحم. يشتمل مركب المحفز على MoS ₂ المثبت على الألومينا ، ويتم تنشيطه بواسطة الكوبالت والنيكل.

- يشكل الموليبدات معقدًا مع البزموت للأكسدة الانتقائية للبروبين والأمونيا والهواء. وبالتالي ، فإنها تشكل مادة الأكريلونيتريل والأسيتونتريل والمواد الكيميائية الأخرى ، والتي تعد مواد أولية للصناعات البلاستيكية والألياف.

وبالمثل ، فإن موليبدات الحديد يحفز الأكسدة الانتقائية للميثانول إلى الفورمالديهايد.

أصباغ

- يشارك الموليبدينوم في تكوين الأصباغ. على سبيل المثال ، يتكون برتقال الموليبدينوم من الترسيب المشترك لكرومات الرصاص ، وموليبدات الرصاص ، وكبريتات الرصاص.

هذه صبغة فاتحة مستقرة في درجات حرارة مختلفة ، تظهر بألوان حمراء أو برتقالية أو صفراء حمراء. يتم استخدامه في تحضير الدهانات والبلاستيك ، وكذلك في منتجات المطاط والسيراميك.

موليبدات

- الموليبدات هو مانع للتآكل. تم استخدام موليبدات الصوديوم كبديل للكرومات لمنع تآكل الفولاذ المقسى في نطاق واسع من الأس الهيدروجيني.

- يستخدم في مبردات المياه والمكيفات وأنظمة التدفئة. تستخدم الموليبدات أيضًا لمنع التآكل في الأنظمة الهيدروليكية وفي هندسة السيارات. كما تستخدم الأصباغ التي تمنع التآكل في الدهانات.

- يستخدم الموليبدات ، نظرًا لخصائصه في نقطة الانصهار العالية ، وانخفاض معامل التمدد الحراري والتوصيل الحراري العالي ، في إنتاج الأشرطة والخيوط المستخدمة في صناعة الإضاءة.

- تستخدم في اللوحات الأم لأشباه الموصلات ؛ في إلكترونيات الطاقة. أقطاب لصهر الزجاج. غرف للأفران ذات درجة الحرارة العالية والكاثودات لطلاء الخلايا الشمسية والشاشات المسطحة.

- ويستخدم الموليبدات أيضًا في إنتاج البوتقات لجميع العمليات المعتادة في مجال معالجة الياقوت.

سبائك مع الفولاذ

- يستخدم الموليبدينوم في سبائك الصلب التي تتحمل درجات الحرارة العالية والضغط. تستخدم هذه السبائك في صناعة البناء وفي تصنيع قطع غيار الطائرات والسيارات.

- يعطي الموليبدات ، حتى بتركيزات منخفضة تصل إلى 2٪ ، سبيكة من الفولاذ مقاومة عالية للتآكل.

استخدامات اخرى

- يستخدم الموليبدات في صناعة الطيران ؛ في صناعة شاشات الكريستال السائل. في معالجة المياه وحتى في تطبيق شعاع الليزر.

- ثنائي كبريتيد الموليبدات ، في حد ذاته ، مادة تشحيم جيدة ويوفر خصائص تحمل الضغط الشديد في تفاعل مواد التشحيم مع المعادن.

تشكل مواد التشحيم طبقة بلورية على سطح المعادن. بفضل هذا ، يتم تقليل الاحتكاك المعدني إلى الحد الأدنى ، حتى في درجات الحرارة العالية.

المراجع

1. ويكيبيديا. (2018). الموليبدينوم. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
2. R. السفينة. (2016). الموليبدينوم. تم الاسترجاع من: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
3. الرابطة الدولية للموليبدينوم (IMOA). (2018). الموليبدينوم. مأخوذة من: imoa.info
4. F Jona و PM Marcus. (2005). التركيب البلوري واستقرار الموليبدينوم عند ضغوط عالية جدًا. J. فيز.: المكثفات. المسألة 17 1049.
5. بلانسي. (سادس). الموليبدينوم. تم الاسترجاع من: plansee.com
6. لينتيك. (2018). الموليبدينوم - Mo تم الاسترجاع من: lenntech.com
7. Curiosoando.com (18 تشرين الأول 2016). ما هي أعراض نقص الموليبدينوم؟ تم الاسترجاع من: curiosoando.com
8. إد بلودنيك. (21 مارس 2018). دور الموليبدينوم في زراعة النبات. تم الاسترجاع من: pthorticulture.com