Estrutura de molibdênio, propriedades, valências, funções

O molibdênio (Mo) é um metal de transição, pertencente ao grupo 6, período 5 da Tabela Periódica. Possui configuração eletrônica (Kr) 4d⁵5s¹; número atômico 42 e massa atômica média de 95,94 g / mol. Apresenta 7 isótopos estáveis: ⁹²Mo ⁹⁴Mo ⁹⁵Mo ⁹⁶Mo ⁹⁷Mo ⁹⁸Mo e ¹⁰⁰Mo; sendo o isótopo ⁹⁸Mo que é em maior proporção.

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

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

Seu uso aumentou durante a Primeira Guerra Mundial, desde que substituiu o tungstênio, que era escasso devido a sua exploração massiva.

Índice

• 1 caraterísticas
• 2 descoberta
• 3 Estrutura
• 4 Propriedades
• 5 Valências
  • 5.1 Cloretos De Molibdênio
• 6 funções no corpo
  • Enzima 6.1 xantina
  • 6.2 Enzima aldeído oxidase
  • 6.3 Enzima Sulfito Oxidase
  • 6.4 No metabolismo do ferro e como componente dos dentes
  • 6,5 Deficiência
• 7 Importância em Plantas
• 8 Usos e aplicativos
  • 8.1 Catalisador
  • 8.2 Pigmentos
  • 8,3 Molibdato
  • 8.4 Ligas com aço
  • 8.5 Outros usos
• 9 referências

Características

O molibdênio é caracterizado por sua alta 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 maior que a platina (1.772º C).

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 numerosos usos e aplicações, sendo a mais notória a formação de ligas com aço.

Por outro lado, é um elemento essencial para a vida. Em bactérias e plantas, o molibdênio é um cofator presente em inúmeras enzimas envolvidas na fixação e utilização de nitrogênio.

O molibdênio é um cofator para a atividade de enzimas oxotransferases, que transferem átomos de oxigênio da água, enquanto transferem dois elétrons. Entre estas enzimas encontra-se a xantina oxidase de primatas, cuja função é oxidar a xantina em ácido úrico.

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

Descoberta

O molibdênio não é isolado na natureza, então em muitos de seus complexos foi 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 molibdenite (MoS)₂) com ácido nítrico, obtendo um composto de natureza ácida em que identificava o molibdênio.

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

Estrutura

Qual é a estrutura cristalina do molibdênio? Seus átomos metálicos adotam o sistema cristalino cúbico centrado no corpo (bcc, por sua sigla em inglês) à pressão atmosférica. Em pressões maiores, os átomos de molibdênio são compactados para originar estruturas mais densas, como o cúbico centrado nas faces (fcc) e o hexagonal (hcp).

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

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

Da mesma forma, pode coordenar com outras moléculas para formar compostos com fórmulas MoX₄ para cima MoX₈. Dentro destes 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 ºC (2,896 K).

Ponto de ebulição

4,639 ºC (4,912 K).

Entalpia de fusão

32 kJ / mol.

Entalpia de vaporização

598 kJ / mol.

Pressão de vapor

3,47 Pa a 3.000 K.

Dureza na escala de Mohs

5,5

Solubilidade em água

Compostos de molibdênio são poucos solúveis em água. Entretanto, o íon do molibdato de MoO₄^-2 É solúvel.

Corrosão

É resistente à corrosão e é o metal que melhor resiste à ação do ácido clorídrico.

Oxidação

Não oxida à temperatura ambiente. Oxidar rapidamente requer temperaturas superiores a 600 ºC.

Valencias

A configuração eletrônica do molibdênio é [Kr] 4d⁵5s¹então tem 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 você formar ligações com o átomo de flúor eletronegativo (MoF)₆).

No entanto, você pode perder de 1 a 5 elétrons. Assim, suas valências abrangem o intervalo de +1 (I) a +5 (V). Quando perde apenas um elétron, deixa o orbital 5s, e sua configuração permanece como [Kr] 4d⁵. Os cinco elétrons do orbital 4d requerem meios muito ácidos e espécies muito semelhantes a elétrons para deixar o átomo de Mo.

Das suas seis valências, quais são as mais comuns? Os +4 (IV) e +6 (VI). O Mo (IV) tem configuração [Kr] 4d², enquanto o Mo (VI), [Kr].

Para o Mo⁴⁺ não está claro por que é mais estável do que, por exemplo, o Mo³⁺ (como acontece com o Cr³⁺). Mas para o Mo⁶⁺ é possível perder esses seis elétrons porque ele se torna isoeletrônico ao kríton nobre do gás.

Cloretos de molibdênio

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

- Dicloreto de molibdênio (MoCl₂). Sólido amarelo.

-Tricloreto de molibdênio (MoCl₃). Vermelho escuro sólido.

- Tetracloreto de molibdênio (MoCl₄). Preto sólido

Pentacloreto de molibdênio (MoCl₅). Verde escuro sólido.

Hexacloreto de molibdênio (MoCl₆). Marrom sólido.

Funções no corpo

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 são:

• A xantina oxidase.
• O aldeído oxidase, que oxida os aldeídos.
• Aminas e sulfetos no fígado.
• Sulfito oxidase, que oxida o sulfito no fígado.
• Redutase de nitrato.
• Redutase do nitrito presente nas plantas.

Enzima Xantina

A enzima xantina oxidase catalisa a etapa terminal no catabolismo de purinas em primatas: a conversão de xantina em ácido úrico, um composto que é então excretado.

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

Xantina + H₂O + O₂ => Ácido úrico + H₂O₂

O molibdênio intervém como o cofator molibdopterin (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, no músculo esquelético e no rim.

A enzima xantina oxidase é inibida pela droga Alopurinol, utilizada no tratamento da gota. Em 2008, a comercialização do fármaco 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 reino animal. A enzima catalisa a oxidação do aldeído no ácido carboxílico.

Também catalisa a oxidação do citocromo P₄₅₀ e dos produtos intermediários da enzima monoamina oxidase (MAO).

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

Aldeído + H₂O + O₂ => Ácido Carboxílico + H₂O₂

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 pela enzima ocorre de acordo com o seguinte esquema:

SO₃^-2 + H₂O + 2 (Citocromo C) oxidado => SO₄^-2 + 2 (Citocromo C) reduzido + 2 H⁺

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

O sulfito é um composto neurotóxico, portanto, uma 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 intervém no metabolismo do ferro, facilitando sua absorção intestinal e a formação de eritrócitos. Além disso, faz parte do esmalte dos dentes, e junto com o flúor auxilia na prevenção de cáries.

Deficiência

Uma deficiência na ingestão de molibdênio tem sido associada a um aumento da 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 em Plantas

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

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

Nitrato + doador de elétrons + H₂O => Nitrito + doador de elétron oxidado

O processo de oxidação-redução do nitrato ocorre no citoplasma das células vegetais. O nitrito, produto da reação anterior, é transferido para o plastídio. A enzima nitrito redutase age sobre nitrito, originando amônio.

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

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

A deficiência de molibdênio afeta principalmente o grupo de crucíferos, legumes, poinsétias e prímulas.

Na couve-flor, uma deficiência de molibdênio produz uma restrição da largura do membro da folha, uma redução no crescimento da planta e a formação das flores.

Usos e aplicativos

Catalisador

-É um catalisador para a dessulfuração de petróleo, petroquímicos e líquidos derivados de carvão. O complexo catalisador compreende o MoS₂ fixado em alumina, e ativado por cobalto e níquel.

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

Similarmente, o ferro molibdato catalisa a oxidação seletiva do metanol ao formaldeído.

Pigmentos

-O molibdênio intervém na formação de pigmentos. Por exemplo, o laranja de molibdênio é formado pela co-precipitação de cromato de chumbo, molibdato de chumbo e sulfato de chumbo.

Este é um pigmento leve e estável em várias temperaturas, aparecendo vermelho, laranja ou vermelho-amarelo. É usado 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 tem sido usado como um substituto do cromato para inibir a corrosão de aços endurecidos em uma ampla faixa de pH.

-É usado em refrigeradores de água, condicionadores de ar e sistemas de aquecimento. Molibdatos também são usados ​​para inibir a corrosão em sistemas hidráulicos e 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 de semicondutores; em eletrônica de potência; eletrodos para a fusão de vidros; Câmaras para fornos de alta temperatura e cátodos para o revestimento de células solares e ecrãs planos.

-Além disso, 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 utilizado em ligas com aço que resistem a altas temperaturas e pressões. Essas ligas são utilizadas na indústria da construção e na fabricação de peças para aeronaves e automóveis.

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

Outros usos

- O molibdato é utilizado 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.

Lubrificantes formam uma camada cristalina na superfície dos metais. Graças a isso, o atrito metal-metal é reduzido ao mínimo, mesmo em altas temperaturas.

Referências

1. Wikipédia. (2018) Molibdênio Retirado de: en.wikipedia.org
2. R. Navio. (2016). Molibdênio Retirado de: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
3. Associação Internacional do Molibdênio (IMOA). (2018) Molibdênio Retirado de: imoa.info
4. F Jona e P M Marcus. (2005). A estrutura cristalina e estabilidade do molibdênio em pressões ultra-altas. J. Phys.: Condens. Assunto 17 1049.
5. Plansee (s.f.) Molibdênio Retirado de: plansee.com
6. Lenntech (2018) Molibdênio - Mo. Retirado 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. Retirado de: pthorticulture.com