Molibdênio: estrutura, propriedades, valências, funções - Ciência - 2023

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Molibdênio: estrutura, propriedades, valências, funções - Ciência
Molibdênio: estrutura, propriedades, valências, funções - Ciência

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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 o que está em maior proporção.

É um metal branco com aparência prateada e propriedades químicas semelhantes às do cromo. Na verdade, ambos são elementos metálicos do mesmo grupo, estando o cromo localizado acima do molibdênio; ou seja, o molibdênio é mais pesado e tem um nível de energia mais alto.

O molibdênio não é encontrado livre na natureza, mas como parte dos minerais, sendo o mais abundante a molibdenita (MoS2) Além disso, está associado a outros minerais sulfurosos, dos quais também se obtém o cobre.


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

Caracteristicas

O molibdênio se caracteriza por sua grande durabilidade, resistência à corrosão, alto ponto de fusão, sendo maleável e suportando altas temperaturas. É considerado um metal refratário por apresentar um ponto de fusão superior ao da platina (1.772º 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 inúmeros usos e aplicações, sendo a mais notável delas 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 várias enzimas envolvidas na fixação e utilização de nitrogênio.


O molibdênio é um co-fator para a atividade das enzimas oxotransferases, que transferem átomos de oxigênio da água enquanto transferem dois elétrons. Essas enzimas incluem a xantina oxidase de primata, cuja função é oxidar a xantina a ácido úrico.

Pode ser obtido a partir de diversos alimentos, entre eles: couve-flor, espinafre, alho, grãos inteiros, trigo sarraceno, gérmen de trigo, lentilha, sementes de girassol e leite.

Descoberta

O molibdênio não é isolado na natureza, então em muitos de seus complexos era confundido na antiguidade com chumbo ou carbono.

Em 1778, Carl Wilhelm, um químico e farmacêutico sueco, conseguiu identificar o molibdênio como um elemento distinto. Molibdenita tratada com Wilhelm (MoS2) com ácido nítrico, obtendo um composto de natureza ácida em que identificou o molibdênio.

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


Estrutura

Qual é a estrutura cristalina do molibdênio? Seus átomos de metal adotam o sistema de cristal cúbico centrado no corpo (bcc) à pressão atmosférica. Em pressões mais altas, os átomos de molibdênio se compactam para formar estruturas mais densas, como cúbica de face centrada (fcc) e hexagonal (hcp).

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

Por outro lado, mais importante do 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 com outras moléculas para formar compostos com fórmulas MoX.4 até MoX8. Dentro desses compostos, a presença de pontes de oxigênio (Mo-O-Mo) ou enxofre (Mo-S-Mo) é comum.

Propriedades

Aparência

Branco prateado sólido.

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 vaporização

598 kJ / mol.

Pressão de vapor

3,47 Pa a 3.000 K.

Dureza na escala de Mohs

5,5

Solubilidade em água

Os compostos de molibdênio são pouco solúveis em água. No entanto, o íon molibdato MoO4-2 é solúvel.

Corrosão

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

Oxidação

Não enferruja à temperatura ambiente. Para oxidar rapidamente requer temperaturas acima de 600 ºC.

Valencias

A configuração eletrônica do molibdênio é [Kr] 4d55s1, por isso tem seis elétrons de valência. Dependendo de qual átomo ele se liga, 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 (MoF6).

No entanto, pode perder de 1 a 5 elétrons. Assim, suas valências variam 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 altamente ácidos e espécies semelhantes a elétrons para deixar o átomo de Mo.

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

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

Cloretos de molibdênio

Uma série de cloretos de molibdênio com diferentes valências ou estados de oxidação estão listados abaixo, de (II) a (VI):

-Dicloreto de molibdênio (MoCl2) Sólido amarelo.

- Tricloreto de molibdênio (MoCl3) Sólido vermelho escuro.

-Tetracloreto de molibdênio (MoCl4) Preto sólido.

-Pentacloreto de molibdênio (MoCl5) Verde escuro sólido.

-Hexacloreto de molibdênio (MoCl6) Castanho sólido.

Funções no corpo

O molibdênio é um oligoelemento essencial para a vida, pois está presente como cofator em várias enzimas. As oxotransferases usam o molibdênio como co-fator 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 o sulfito no fígado.
  • Nitrato redutase.
  • Nitrito redutase presente nas plantas.

Enzima xantina

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

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

Xantina + H2O + O2 => Ácido Úrico + H2OU2

O molibdênio atua como o co-fator molibdopterina (Mo-co). A xantina oxidase é encontrada principalmente no fígado e intestino delgado, mas o uso de técnicas imunológicas tem permitido 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, iniciou-se a comercialização do medicamento Febuxostat com melhor atuação 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 em ácido carboxílico.

O citocromo P também catalisa a oxidação450 e dos 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 sobre o aldeído pode ser delineada da seguinte maneira:

Aldeído + H2O + O2 => Ácido Carboxílico + H2OU2

Enzima sulfito oxidase

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

SW3-2 + H2O + 2 (citocromo C) oxidado => SO4-2 + 2 (Citocromo C) reduzido + 2 H+

Uma deficiência enzimática devido a 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, por fim, 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 junto com o flúor auxilia na prevenção de cáries.

Deficiência

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

Importância nas Plantas

O nitrato redutase é uma enzima que cumpre uma função vital nas plantas, pois juntamente com a enzima nitrito redutase intervém na transformação do nitrato em amônio.

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

Nitrato + Doador de Elétron + H2O => Nitrito + Doador de Elétrons Oxidados

O processo de redução da oxidação do nitrato ocorre no citoplasma das células vegetais. O nitrito, produto da reação anterior, é transferido para o plastídio. 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 várias moléculas biologicamente funcionais, como: ATP, glicose-6-fosfato, ácidos nucléicos, folipídeos, etc.

A deficiência de molibdênio afeta principalmente o grupo de crucíferas, leguminosas, poinsétias e prímulas.

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

Usos e aplicações

Catalisador

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

-Molibdato forma um complexo com o bismuto para a oxidação seletiva de propeno, amônia 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 a formaldeído.

Pigmentos

-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.

É um pigmento claro que é estável a várias temperaturas, apresentando-se em cores vermelho vivo, laranja ou vermelho-amarelo. É utilizado na preparação de tintas e plásticos, bem como em borracha e produtos cerâmicos.

Molibdato

-Molibdato é um inibidor de corrosão. O molibdato de sódio tem sido usado como substituto do cromato para inibir a corrosão de 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.

-Molibdato, devido às suas propriedades de alto ponto de fusão, baixo coeficiente de dilatação térmica e alta condutividade térmica, é utilizado na produção de fitas e fios utilizados na indústria de iluminação.

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

-E também, o molibdato é usado na produção de cadinhos para todos os processos usuais na área de processamento de safira.

Ligas com aço

-Molibdênio é usado em ligas com aço que suportam altas temperaturas e pressões. Essas ligas são utilizadas na indústria da construção e na fabricação de peças para aeronaves e automóveis.

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

Outros usos

-Molibdato é usado na indústria aeroespacial; na fabricação de telas LCD; no tratamento da água e até na aplicação do feixe de laser.

-Molibdato dissulfeto é, por si só, um bom lubrificante e fornece propriedades de tolerância a extrema pressão 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

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