Molibdênio: estrutura, propriedades, valências, funções

O molibdénio (Mo) é um metal de transição pertencendo aos do grupo 6, período de 5 da Tabela Periódica. Possui configuração eletrônica (Kr) 4d 5 5s 1 ; número atômico 42 e massa atômica média de 95,94 g / mol.Possui 7 isótopos estáveis: 92 Mo, 94 Mo, 95 Mo, 96 Mo, 97 Mo, 98 Mo e 100 Mo; o isótopo 98 Mo é o que está na maior proporção.

É um metal branco com aparência prateada e possui propriedades químicas semelhantes ao cromo . De fato, ambos são elementos metálicos do mesmo grupo, com cromo localizado acima do molibdênio; isto é, o molibdênio é mais pesado e tem um nível de energia mais alto.

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Fonte: Por imagens de alta resolução de elementos químicos (http://images-of-elements.com/molybdenum.php) [CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)], via Wikimedia Commons

O molibdênio não é livre na natureza, mas como parte de minerais, sendo o mais abundante o molibdênio (MoS 2 ). Além disso, está associado a outros minerais sulfurosos, dos quais o cobre também é obtido.

Seu uso foi aumentado durante a Primeira Guerra Mundial , uma vez que substituiu o tungstênio, que era escasso devido à sua exploração maciça.

Caracteristicas

O molibdênio é caracterizado por sua grande durabilidade, resistência à corrosão, alto ponto de fusão, sendo maleável e suportando altas temperaturas. É considerado um metal refratário porque possui um ponto de fusão superior à platina (1.772 ° C).

Ele também possui um conjunto de propriedades adicionais: a energia de ligação de seus átomos é alta, baixa pressão de vapor, baixo coeficiente de expansão térmica, alto nível de condutância térmica e baixa resistência elétrica.

Todas essas propriedades e características permitiram que o molibdênio tivesse vários usos e aplicações, sendo a mais notável a formação de ligas com aço.

Por outro lado, é um oligoelemento essencial para a vida. Em bactérias e plantas, o molibdênio é um cofator presente em inúmeras enzimas envolvidas na fixação e no uso de nitrogênio.

O molibdênio é um cofator para a atividade das enzimas oxotransferase, que transferem átomos de oxigênio da água e transferem dois elétrons. Entre essas enzimas está a xantina oxidase de primatas, cuja função é oxidar a xantina em ácido úrico.

Pode ser obtido de vários alimentos, incluindo os seguintes: couve-flor, espinafre, alho, grãos integrais, trigo sarraceno, gérmen de trigo, lentilha, sementes de girassol e leite.

Descoberta

O molibdênio não é isolado na natureza; portanto, em muitos de seus complexos, era confundido nos tempos antigos com chumbo ou carbono.

Em 1778, Carl Wilhelm, químico e farmacêutico sueco, conseguiu identificar o molibdênio como um elemento distinto. Wilhelm tratou molibdenita (MoS 2 ) com ácido nítrico, obtendo um composto de natureza ácida no qual identificou molibdênio.

Mais tarde, em 1782, Peter Jacob Hjelm, usando o composto ácido Wilhelm, por redução de carbono, conseguiu isolar um molibdênio impuro.

Estrutura

Qual é a estrutura cristalina do molibdênio? Seus átomos de metal adotam o sistema cristalino cúbico (bcc) centrado no corpo à pressão atmosférica. Em pressões mais altas, os átomos de molibdênio são compactados para causar estruturas mais densas, como o cúbico centrado na face (fcc) e o hexagonal (hcp).

Sua ligação metálica é forte e coincide com o fato de ser um dos sólidos com o ponto de fusão mais alto (2623ºC). Essa resistência estrutural se deve ao fato de o molibdênio ser rico em elétrons, sua estrutura cristalina ser consideravelmente densa e mais pesada que o cromo. Esses três fatores permitem fortalecer as ligas das quais você faz parte.

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Por outro lado, mais importante que a estrutura do molibdênio metálico, é a de seus compostos. O molibdênio é caracterizado por sua capacidade de formar compostos dinucleares (Mo-Mo) ou polinucleares (Mo-Mo-Mo- ···).

Também pode coordenar-se com outras moléculas para formar compostos com fórmulas MoX 4 até MoX 8 . Dentro desses compostos, a presença de pontes de oxigênio (Mo-O-Mo) ou enxofre (Mo-S-Mo) é comum.

Propriedades

Aparência

Prata branca sólida.

Ponto de fusão

2.623 ° C (2.896 K).

Ponto de ebulição

4.639 ° C (4.912 K).

Entalpia de fusão

32 kJ / mol.

Entalpia de vapor

598 kJ / mol.

Pressão de vapor

3,47 Pa a 3.000 K.

Dureza da escala de Mohs

5.5

Solubilidade em água

Os compostos de molibdênio são poucos solúveis em água. No entanto, o íon molibdato MoO 4 -2 é solúvel.

Corrosão

É resistente à corrosão e é um dos metais que melhor resistem à ação do ácido clorídrico.

Oxidação

Não oxida à temperatura ambiente. Para oxidar rapidamente requer temperaturas superiores a 600 ° C.

Valências

A configuração eletrônica do molibdênio é [Kr] 4d 5 5s 1 , portanto, possui seis elétrons de valência. Dependendo de qual átomo está ligado, o metal pode perder todos os seus elétrons e ter uma valência de +6 (VI). Por exemplo, se formar ligações com o átomo de flúor eletronegativo (MoF 6 ).

No entanto, você pode perder 1 a 5 elétrons. Assim, suas valências cobrem o intervalo de +1 (I) a +5 (V). Quando perde apenas um elétron, sai do orbital 5s e sua configuração permanece como [Kr] 4d 5 . Os cinco elétrons do orbital 4d requerem meios e espécies muito ácidos e muito semelhantes aos elétrons para deixar o átomo de Mo.

Das seis valências, quais são as mais comuns? Os +4 (IV) e +6 (VI). O Mo (IV) tem a configuração [Kr] 4d 2 , enquanto o Mo (VI), [Kr].

Para o Mo 4+ , não está claro por que é mais estável do que, por exemplo, o Mo 3+ (como no Cr 3+ ). Mas para o Mo 6+ é possível perder esses seis elétrons porque o gás nobre de kripton se torna isoeletrônico.

Cloreto de molibdênio

Abaixo está uma série de cloretos de molibdênio com diferentes valências ou estados de oxidação, de (II) a (VI):

– Dicloreto de molibdênio (MoCl 2 ). Amarelo sólido.

molibdénio -Tricloruro (MoCl 3 ). Sólido vermelho escuro.

– Tetracloreto de molibdênio (MoCl 4 ). Preto sólido.

Pentacloreto de molibdênio (MoCl 5 ). Sólido verde escuro.

– Cloridrato de molibdênio (MoCl 6 ). Marrom sólido.

Funções no organismo

O molibdênio é um oligoelemento essencial para a vida, pois está presente como cofator em inúmeras enzimas. As oxotransferases usam o molibdênio como cofator para cumprir sua função de transferir oxigênio da água com um par de elétrons.

Entre as oxotransferases estão:

  • Xantina oxidase.
  • Aldeído oxidase, que oxida aldeídos.
  • Aminas e sulfetos no fígado.
  • Sulfito oxidase, que oxida sulfito no fígado.
  • Nitrato redutase
  • Nitrito redutase presente nas plantas.

Enzima Xantina

A enzima xantina oxidase catalisa a etapa terminal do catabolismo das purinas nos primatas: a conversão da xantina em ácido úrico, um composto que é excretado.

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A xantina oxidase tem como coenzima FAD. Além disso, o ferro não-heme e o molibdênio estão envolvidos na ação catalítica. A ação da enzima pode ser descrita com a seguinte equação química:

Xantina + H 2 O + O 2 => ácido úrico + H 2 O 2

O molibdênio intervém como co-fator molibdopterina (Mo-co). A xantina oxidase é encontrada principalmente no fígado e no intestino delgado, mas o uso de técnicas imunológicas permitiu sua localização nas glândulas mamárias, músculo esquelético e rim.

A enzima xantina oxidase é inibida pelo medicamento Alopurinol, usado no tratamento da gota. Em 2008, a comercialização do medicamento Febuxostat começou com um melhor desempenho no tratamento da doença.

Enzima aldeído oxidase

A enzima aldeído oxidase está localizada no citoplasma celular, sendo encontrada tanto no reino vegetal quanto no animal . A enzima catalisa a oxidação do aldeído no ácido carboxílico .

Também catalisa a oxidação do citocromo P 450 e os produtos intermediários da enzima monoamina oxidase (MAO).

Devido à sua ampla especificidade, a enzima aldeído oxidase pode oxidar muitos medicamentos, desempenhando sua função principalmente no fígado. A ação da enzima no aldeído pode ser esquematizada da seguinte forma:

Aldeído + H 2 O + O 2 => Ácido Carboxílico + H 2 O 2

Enzima sulfito oxidase

A enzima sulfito oxidase está envolvida na conversão de sulfito em sulfato. Esta é a etapa terminal da degradação de compostos contendo enxofre. A reação catalisada por enzima ocorre de acordo com o seguinte esquema:

SO 3 -2 + H 2 O + 2 (citocromo C) oxidado => SO 4 -2 + 2 (citocromo C) reduziu + 2H +

Uma deficiência da enzima devido a uma mutação genética no homem pode levar à morte prematura.

O sulfito é um composto neurotóxico; portanto, a baixa atividade da enzima sulfito oxidase pode causar doenças mentais, retardo mental, degradação mental e, finalmente, a morte.

No metabolismo do ferro e como componente dos dentes

O molibdênio está envolvido no metabolismo do ferro, facilitando sua absorção intestinal e a formação de eritrócitos. Além disso, faz parte do esmalte dos dentes e, juntamente com o flúor, ajuda na prevenção de cáries.

Deficiência

Uma deficiência na ingestão de molibdênio tem sido associada a uma maior incidência de câncer de esôfago em regiões da China e do Irã, em comparação com regiões dos Estados Unidos com altos níveis de molibdênio.

Importância nas Plantas

A nitrato redutase é uma enzima que desempenha um papel vital nas plantas, uma vez que, juntamente com a enzima nitrito redutase, está envolvida na transformação de nitrato em amônio.

As duas enzimas requerem que o cofator funcione (Mo-co). A reação catalisada pela enzima nitrato redutase pode ser esquematizada da seguinte forma:

Nitrato + doador de electrões + H 2 O => + nitrito Doador de electrões oxidado

O processo de redução de óxido de nitrato ocorre no citoplasma das células vegetais . O nitrito, produto da reação anterior, é transferido para o plastídeo. A enzima nitrito redutase atua sobre o nitrito, causando amônia.

O amônio é usado para sintetizar aminoácidos. Além disso, as plantas usam molibdênio na conversão de fósforo inorgânico em fósforo orgânico.

O fósforo orgânico existe em inúmeras moléculas de função biológica, como: ATP, glicose-6-fosfato, ácidos nucléicos, forfolipídios, etc.

A deficiência de molibdênio afeta principalmente o grupo de crucíferos, leguminosas, poinsétias e primulas.

Na couve-flor, uma deficiência de molibdênio causa uma restrição da largura da lâmina foliar, uma redução no crescimento das plantas e na formação de flores.

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Usos e aplicações

Catalisador

-É um catalisador para a dessulfuração de petróleo, petroquímicos e líquidos derivados do carvão. O complexo catalisador compreende MoS 2 fixado em alumina e ativado por cobalto e níquel.

– O molibdato forma um complexo com bismuto para a oxidação seletiva de propeno, amônio e ar. Assim, formam acrilonitrila, acetonitrila e outros produtos químicos, que são matérias-primas para as indústrias de plásticos e fibras.

Da mesma forma, o molibdato de ferro catalisa a oxidação seletiva do metanol em formaldeído.

Pigmentos

– O molibdênio está envolvido na formação de pigmentos. Por exemplo, a laranja de molibdênio é formada pela co-precipitação de cromato de chumbo, molibdato de chumbo e sulfato de chumbo.

Trata-se de um pigmento leve e estável a várias temperaturas, apresentando-se nas cores vermelho, laranja ou vermelho-amarelo. É utilizado na preparação de tintas e plásticos, bem como em produtos de borracha e cerâmica.

Molibdato

– O molibdato é um inibidor de corrosão. O molibdato de sódio foi usado no lugar do cromato para inibir a corrosão dos aços temperados em uma ampla faixa de pH.

-É usado em refrigeradores de água, condicionadores de ar e sistemas de aquecimento. Os molibdatos também são usados ​​para inibir a corrosão em sistemas hidráulicos e na engenharia automotiva. Além disso, pigmentos que inibem a corrosão são usados ​​em tintas.

-O molibdato, devido às suas propriedades de alto ponto de fusão, baixo coeficiente de expansão térmica e alta condutividade térmica, destina-se a produzir fitas e fios utilizados pela indústria de iluminação.

-Ele é usado em placas-mãe semicondutoras; em eletrônica de potência ; eletrodos de fusão de vidro; câmaras para fornos e cátodos de alta temperatura para cobrir células solares e telas planas.

-E também, o molibdato é usado na produção de cadinhos para todos os processos usuais no campo do processamento de safira.

Ligas com aço

– O molibdênio é usado em ligas com aço que suportam altas temperaturas e pressões. Essas ligas são usadas na indústria da construção e na fabricação de peças para aviões e automóveis.

-O molibdato, mesmo em concentrações tão baixas quanto 2%, confere à sua liga com aço uma alta resistência à corrosão.

Outros usos

– O molibdato é usado na indústria aeroespacial; na fabricação de telas de LCD; no tratamento da água e até na aplicação do raio laser.

– O dissulfeto de molibdato é, por si só, um bom lubrificante e fornece propriedades de tolerância a pressões extremas na interação de lubrificantes com metais.

Os lubrificantes formam uma camada cristalina na superfície dos metais. Graças a isso, o atrito metal-metal é minimizado, mesmo em altas temperaturas.

Referências

  1. Wikipedia (2018). Molibdênio Recuperado de: en.wikipedia.org
  2. R. Ship. (2016). Molibdênio Recuperado de: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
  3. Associação Internacional de Molibdênio (IMOA). (2018). Molibdênio Retirado de: imoa.info
  4. F. Jona e PM Marcus. (2005). Estrutura cristalina e estabilidade do molibdênio em pressões ultra-altas. J. Phys.: Condens. Matéria 17 1049.
  5. Plansee. (sf). Molibdênio Recuperado de: plansee.com
  6. Lenntech (2018). Molibdênio – Mo. Recuperado de: lenntech.com
  7. Curiosoando.com (18 de outubro de 2016). Quais são os sintomas da deficiência de molibdênio? Recuperado de: curiosoando.com
  8. Ed Bloodnick (21 de março de 2018). Papel do molibdênio no cultivo de plantas. Recuperado de: pthorticulture.com

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