몰리브덴 : 구조, 특성, 원자가, 기능 - 화학 - 2025

몰리브덴 (MO)의 6 족, 주기율표의 5주기에 속하는 전이 금속이다. 전자 구성 (Kr) 4d ⁵ 5s ¹ ; 원자 번호 42 및 평균 원자 질량 95.94g / mol. 7 개의 안정한 동위 원소 : ⁹² Mo, ⁹⁴ Mo, ⁹⁵ Mo, ⁹⁶ Mo, ⁹⁷ Mo, ⁹⁸ Mo 및 ¹⁰⁰ Mo; 동위 원소 ⁹⁸ Mo가 더 큰 비율을 차지합니다.

은색 외관의 흰색 금속이며 크롬과 유사한 화학적 특성을 가지고 있습니다. 사실, 둘 다 같은 그룹의 금속 원소이며, 크롬은 몰리브덴 위에 위치합니다. 즉, 몰리브덴은 더 무겁고 에너지 수준이 높습니다.

출처 : 화학 원소의 고해상도 이미지 (http://images-of-elements.com/molybdenum.php), Wikimedia Commons를 통해

몰리브덴은 자연에서 자유롭지 않지만 미네랄의 일부로서 가장 풍부한 것은 몰리브덴 (MoS ₂ )입니다. 또한 구리도 얻어지는 다른 유황 광물과 관련이 있습니다.

대량 착취로 인해 부족했던 텅스텐을 대체함에 따라 제 1 차 세계 대전 동안 사용이 증가했습니다.

형질

몰리브덴은 뛰어난 내구성, 내식성, 높은 융점, 가단성 및 고온에 견디는 특징이 있습니다. 녹는 점이 백금 (1,772º C)보다 높기 때문에 내화성 금속으로 간주됩니다.

또한 원자의 결합 에너지는 높고, 증기압이 낮고, 열팽창 계수가 낮고, 열 전도율이 높고, 전기 저항이 낮습니다.

이러한 모든 특성과 특성으로 인해 몰리브덴은 다양한 용도와 용도로 사용할 수 있으며, 그중 가장 주목할만한 것은 강철과의 합금 형성입니다.

다른 한편으로, 그것은 생명에 필수적인 미량 원소입니다. 박테리아와 식물에서 몰리브덴은 질소의 고정 및 활용과 관련된 수많은 효소에 존재하는 보조 인자입니다.

몰리브덴은 두 개의 전자를 전달하면서 물에서 산소 원자를 전달하는 oxotransferase 효소의 활성에 대한 보조 인자입니다. 이러한 효소에는 크 산틴을 요산으로 산화시키는 기능을하는 영장류 크 산틴 산화 효소가 포함됩니다.

콜리 플라워, 시금치, 마늘, 통 곡물, 메밀, 밀 배아, 렌즈 콩, 해바라기 씨, 우유 등 여러 식품에서 얻을 수 있습니다.

발견

몰리브덴은 자연적으로 분리되어 있지 않기 때문에 많은 복합체에서 고대에 납이나 탄소와 혼동되었습니다.

1778 년 스웨덴의 화학자이자 약사 인 Carl Wilhelm은 몰리브덴을 별개의 원소로 식별했습니다. Wilhelm은 몰 리브 데 나이트 (MoS ₂ )를 질산으로 처리하여 몰리브덴 을 확인한 산성 화합물을 얻었습니다.

나중에 1782 년에 빌헬름의 산성 화합물을 사용하여 탄소로 환원하여 불순한 몰리브덴을 분리하는 데 성공했습니다.

구조

몰리브덴의 결정 구조는 무엇입니까? 금속 원자는 대기압에서 체심 입방 결정 시스템 (bcc)을 채택합니다. 더 높은 압력에서 몰리브덴 원자는 압축되어면 중심 입방체 (fcc) 및 육각형 (hcp)과 같은 밀도가 높은 구조를 형성합니다.

금속 결합이 강하고 가장 높은 융점 (2623ºC)을 가진 고체 중 하나라는 사실과 일치합니다. 이 구조적 강도는 몰리브덴이 전자가 풍부하고 결정 구조가 상당히 조밀하며 크롬보다 무겁기 때문입니다. 이 세 가지 요소를 통해 부품이 속한 합금을 강화할 수 있습니다.

반면에 금속 몰리브덴의 구조보다 더 중요한 것은 그 화합물의 구조입니다. 몰리브덴은 이핵 (Mo-Mo) 또는 다핵 (Mo-Mo-Mo- ···) 화합물을 형성하는 능력이 특징입니다.

또한 다른 분자와 조정하여 MoX ₄ ~ MoX ₈ 공식을 가진 화합물을 형성 할 수 있습니다 . 이러한 화합물 내에는 산소 브릿지 (Mo-O-Mo) 또는 황 (Mo-S-Mo)이 존재하는 것이 일반적입니다.

속성

외관

단단한 은백색.

녹는 점

2,623 ° C (2,896K).

비점

4,639 ° C (4,912K).

융합의 엔탈피

32 kJ / 몰.

기화 엔탈피

598 kJ / 몰.

증기압

3,000K에서 3.47 Pa.

모스 규모의 경도

5.5

수용성

몰리브덴 화합물은 물에 잘 녹지 않습니다. 그러나 몰리브덴 산 이온 MoO ₄ ^-2 는 가용성이다.

부식

부식에 강하며 염산의 작용에 가장 잘 견디는 금속 중 하나입니다.

산화

상온에서 녹슬지 않습니다. 빠르게 녹이려면 600ºC 이상의 온도가 필요합니다.

발렌시아 스

몰리브덴의 전자 구성은 4d ⁵ 5s ¹ 이므로 6 개의 원자가 전자가 있습니다. 결합하는 원자에 따라 금속은 모든 전자를 잃고 +6 (VI)의 원자가를 가질 수 있습니다. 예를 들어, 전기 음성 불소 원자 (MoF ₆ ) 와 결합을 형성하는 경우 .

그러나 1 ~ 5 개의 전자를 잃을 수 있습니다. 따라서 원자가는 +1 (I)에서 +5 (V)까지의 범위입니다. 전자가 하나만 손실되면 5s 궤도를 떠나고 그 구성은 4d ^5가 됩니다. 4d 궤도의 5 개 전자는 Mo 원자를 떠나기 위해 높은 산성 매체와 전자와 유사한 종을 필요로합니다.

6 개의 원자가 중 가장 일반적인 것은 무엇입니까? +4 (IV) 및 +6 (VI). Mo (IV)에는 4d ² 구성 이 있고 Mo (VI)에는 구성이 있습니다.

Mo ^4+의 경우, 예를 들어 Mo ³⁺ 보다 안정적인 이유가 명확하지 않습니다 (Cr ³⁺ 의 경우 ). 그러나 Mo ^{6+의 경우} , 희가스 크립톤이 등 전자가되기 때문에이 6 개의 전자를 잃을 수 있습니다.

몰리브덴 염화물

원자가 또는 산화 상태가 다른 일련의 염화 몰리브덴은 아래에 (II)에서 (VI)까지 나열되어 있습니다.

-이염 화 몰리브덴 (MoCl ₂ ). 노란색 고체.

-삼염화 몰리브덴 (MoCl ₃ ). 진한 빨간색 고체.

-사염화 몰리브덴 (MoCl ₄ ). 검정색.

-몰리브덴 ₅ 염화물 (MoCl ₅ ). 진한 녹색.

-육 염화 몰리브덴 (MoCl ₆ ). 단단한 갈색.

신체 기능

몰리브덴은 수많은 효소의 보조 인자로 존재하기 때문에 생명에 필수적인 미량 원소입니다. Oxotransferases는 몰리브덴을 보조 인자로 사용하여 한 쌍의 전자로 물에서 산소를 전달하는 기능을 수행합니다.

oxotransferase는 다음과 같습니다.

• 크 산틴 산화 효소.
• 알데히드를 산화시키는 알데히드 산화 효소.
• 간에서 아민과 황화물.
• 간에서 아황산염을 산화시키는 아황산염 산화 효소.
• 질산염 환원 효소.
• 식물에 존재하는 아질산염 환원 효소.

크 산틴 효소

효소 크 산틴 옥시다아제는 영장류에서 퓨린의 이화 작용의 종결 단계를 촉매합니다. 즉, 크 산틴이 요산으로 전환 된 후 배설되는 화합물입니다.

Xanthine oxidase는 코엔자임으로 FAD를 가지고 있습니다. 또한 비 헴철과 몰리브덴이 촉매 작용에 관여합니다. 효소의 작용은 다음 화학 방정식으로 설명 할 수 있습니다.

크 산틴 + H ₂ O + O ₂ => 요산 + H ₂ O ₂

몰리브덴은 보조 인자 몰 리브도 테린 (Mo-co) 역할을합니다. Xanthine oxidase는 주로 간과 소장에서 발견되지만 면역 학적 기술의 사용으로 유선, 골격근 및 신장에서 위치가 가능해졌습니다.

효소 xanthine oxidase는 통풍 치료에 사용되는 약물 Allopurinol에 의해 억제됩니다. 2008 년, Febuxostat 약물의 상용화는 질병 치료의 더 나은 성능으로 시작되었습니다.

알데히드 산화 효소

효소 알데히드 산화 효소는 세포질에 위치하며 식물계와 동물계 모두에서 발견됩니다. 효소는 알데히드의 카르 복실 산으로의 산화를 촉매합니다.

시토크롬 P ₄₅₀ 과 효소 모노 아민 산화 효소 (MAO)의 중간체 도 산화를 촉매 합니다.

광범위한 특이성으로 인해 효소 aldehyde oxidase는 많은 약물을 산화시켜 주로 간에서 기능을 수행합니다. 알데히드에 대한 효소의 작용은 다음과 같이 설명 할 수 있습니다.

알데히드 + H ₂ O + O ₂ => 카르 복실 산 + H ₂ O ₂

아황산염 산화 효소

아황산염 산화 효소는 아황산염을 황산염으로 전환하는 데 관여합니다. 이것은 황 함유 화합물의 분해의 마지막 단계입니다. 효소에 의해 촉매되는 반응은 다음 반응식에 따라 발생합니다.

SO ₃ ^-2 + H ₂ 산화 + O 2 (시토크롬 C) => SO ₄ ^-2 + 2 (시토크롬 C) 감소 + 2 H ⁺

인간의 유전 적 돌연변이로 인한 효소 결핍은 조기 사망으로 이어질 수 있습니다.

아황산염은 신경 독성 화합물이므로 아황산염 산화 효소의 낮은 활성은 정신 질환, 정신 지체, 정신 저하 및 궁극적으로 사망으로 이어질 수 있습니다.

철분 대사 및 치아의 구성 요소

몰리브덴은 철의 대사에 관여하여 장 흡수와 적혈구 형성을 촉진합니다. 또한 치아 법랑질의 일부이며 불소와 함께 충치 예방에 도움이됩니다.

부족

몰리브덴 섭취 부족은 미국의 몰리브덴 수치가 높은 지역에 비해 중국과이란 지역에서 식도암 발병률이 높은 것과 관련이 있습니다.

식물의 중요성

Nitrate reductase는 식물에서 중요한 역할을하는 효소입니다.

두 효소는 작동을 위해 보조 인자 (Mo-co)가 필요합니다. 효소 질산염 환원 효소에 의해 촉매되는 반응은 다음과 같이 요약 될 수 있습니다.

질산염 + 전자 공여체 + H ₂ O => 아질산염 + 산화 전자 공여체

질산염 산화 환원 과정은 식물 세포의 세포질에서 발생합니다. 이전 반응의 산물 인 아질산염이 색소체로 옮겨집니다. 효소 아질산염 환원 효소는 아질산염에 작용하여 암모니아를 유발합니다.

암모늄은 아미노산을 합성하는 데 사용됩니다. 또한 식물은 무기 인을 유기 인으로 전환하는 데 몰리브덴을 사용합니다.

유기 인은 ATP, 포도당 -6- 인산, 핵산, 지질 등과 같은 수많은 생물학적 기능 분자에 존재합니다.

몰리브덴 결핍은 주로 십자화과, 콩과 식물, 포인세티아 및 앵초 그룹에 영향을 미칩니다.

콜리 플라워에서 몰리브덴 결핍은 잎 잎의 너비를 제한하고 식물 성장과 꽃 형성을 감소시킵니다.

용도 및 응용

촉매

-석유, 석유 화학, 석탄 유래 액체의 탈황 촉매입니다. 촉매 착물 포함 MOS _2는 알루미나 상에 고정하고, 코발트 및 니켈 활성화.

-몰 리브 데이트는 프로 펜, 암모니아 및 공기의 선택적 산화를 위해 비스무트와 복합체를 형성합니다. 따라서 플라스틱 및 섬유 산업의 원료 인 아크릴로 니트릴, 아세토 니트릴 및 기타 화학 물질을 형성합니다.

마찬가지로 몰리브덴 산철은 메탄올의 포름 알데히드로의 선택적 산화를 촉매합니다.

안료

-몰리브덴은 안료 형성에 관여합니다. 예를 들어, 몰리브덴 오렌지는 크롬산 납, 몰리브덴 산 납 및 황산 납의 공침에 의해 형성됩니다.

이것은 밝은 빨강, 주황 또는 빨강 노랑 색상으로 나타나는 다양한 온도에서 안정된 밝은 안료입니다. 페인트와 플라스틱, 고무 및 세라믹 제품의 제조에 사용됩니다.

몰 리브 데이트

-몰리브덴 산염은 부식 방지제입니다. 몰리브덴 산 나트륨은 광범위한 pH 범위에서 강화 강의 부식을 억제하기 위해 크롬 산염의 대체물로 사용되었습니다.

-물 냉각기, 에어컨 및 난방 시스템에 사용됩니다. 몰 리브 데이트는 또한 유압 시스템 및 자동차 공학에서 부식을 억제하는 데 사용됩니다. 또한 부식을 억제하는 안료가 페인트에 사용됩니다.

-몰 리브 데이트는 높은 융점, 낮은 열팽창 계수 및 높은 열전도율의 특성으로 인해 조명 산업에서 사용되는 테이프 및 스레드를 생산하는 데 사용됩니다.

-반도체 용 마더 보드에 사용됩니다. 전력 전자 공학에서; 유리 용해 용 전극; 고온 용광로 용 챔버 및 태양 전지 및 평면 스크린 코팅 용 음극.

-또한, 몰리브덴 산염은 사파이어 가공 분야의 모든 일반적인 공정을위한 도가니 생산에 사용됩니다.

강철 합금

-몰리브덴은 고온 및 고압에 견디는 강철 합금에 사용됩니다. 이 합금은 건설 산업과 항공기 및 자동차 부품 제조에 사용됩니다.

-몰리브덴 산염은 2 %의 낮은 농도에서도 강철과 합금으로 부식에 대한 저항력이 높습니다.

기타 용도

-몰 리브 데이트는 항공 우주 산업에서 사용됩니다. LCD 화면 제조; 수처리 및 레이저 빔 적용에서도.

-이황화 몰리브덴은 그 자체로 우수한 윤활제이며 윤활유와 금속의 상호 작용에서 극압 내성을 제공합니다.

윤활제는 금속 표면에 결정질 층을 형성합니다. 덕분에 고온에서도 금속-금속 마찰이 최소화됩니다.

참고 문헌

1. Wikipedia. (2018). 몰리브덴. 출처 : en.wikipedia.org
2. R. 선박. (2016). 몰리브덴. 출처 : hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
3. 국제 몰리브덴 협회 (IMOA). (2018). 몰리브덴. 출처 : imoa.info
4. F Jona와 PM Marcus. (2005). 초고압에서 몰리브덴의 결정 구조와 안정성. J. Phys. : 응축. 문제 17 1049.
5. Plansee. (sf). 몰리브덴. 출처 : plansee.com
6. Lenntech. (2018). 몰리브덴-Mo. 출처 : lenntech.com
7. Curiosoando.com (2016 년 10 월 18 일). 몰리브덴 결핍의 증상은 무엇입니까? 출처 : curiosoando.com
8. 에드 블러드 닉. (2018 년 3 월 21 일). 식물 재배에서 몰리브덴의 역할. 출처 : pthorticulture.com