Молибден

редактировать
Молибден,  42 Мо
Кристаллический фрагмент молибдена и кубик объемом 1см3.jpg
Молибден
Произношение / М ə л ɪ б д ə п əm / ( mə- LIB -də-nəm )
Появление серый металлик
Стандартный атомный вес A r, std (Mo) 95,95 (1)
Молибден в периодической таблице
Водород Гелий
Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон
Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор Сера Хлор Аргон
Калий Кальций Скандий Титана Ванадий Хром Марганец Железо Кобальт Никель Медь Цинк Галлий Германий Мышьяк Селен Бром Криптон
Рубидий Стронций Иттрий Цирконий Ниобий Молибден Технеций Рутений Родий Палладий Серебряный Кадмий Индий Банка Сурьма Теллур Йод Ксенон
Цезий Барий Лантан Церий Празеодим Неодим Прометий Самарий Европий Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Лютеций Гафний Тантал Вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Меркурий (элемент) Таллий Вести Висмут Полоний Астатин Радон
Франций Радий Актиний Торий Протактиний Уран Нептуний Плутоний Америций Кюрий Беркелиум Калифорний Эйнштейний Фермий Менделевий Нобелий Лоуренсий Резерфордий Дубний Сиборгий Бориум Калий Мейтнерий Дармштадтиум Рентгений Копернициум Нихоний Флеровий Московиум Ливерморий Tennessine Оганессон
Cr ↑ Mo ↓ W
ниобий ← молибден → технеций
Атомный номер ( Z) 42
Группа группа 6
Период период 5
Блокировать   d-блок
Электронная конфигурация [ Kr ] 4д 51
Электронов на оболочку 2, 8, 18, 13, 1
Физические свойства
Фаза на  СТП твердый
Температура плавления 2896  К (2623 ° С, 4753 ° F)
Точка кипения 4912 К (4639 ° С, 8382 ° F)
Плотность (около  rt) 10,28 г / см 3
в жидком состоянии (при  т. пл.) 9,33 г / см 3
Теплота плавления 37,48  кДж / моль
Теплота испарения 598 кДж / моль
Молярная теплоемкость 24,06 Дж / (моль К)
Давление газа
P  (Па) 1 10 100 1 к 10 тыс. 100 тыс.
при  T  (K) 2742 2994 3312 3707 4212 4879
Атомные свойства
Состояния окисления −4, −2, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6 ( сильнокислый оксид)
Электроотрицательность Шкала Полинга: 2,16
Энергии ионизации
Радиус атома эмпирический: 139  пм
Ковалентный радиус 154 ± 5 ​​часов вечера
Цветные линии в спектральном диапазоне Спектральные линии молибдена
Прочие свойства
Естественное явление изначальный
Кристальная структура объемно-центрированной кубической (ОЦК) Объемно-центрированная кубическая кристаллическая структура молибдена
Скорость звука тонкого стержня 5400 м / с (при  к.т.)
Тепловое расширение 4,8 мкм / (м⋅K) (при 25 ° C)
Теплопроводность 138 Вт / (м⋅K)
Температуропроводность 54,3 мм 2 / с (при 300 К)
Удельное электрическое сопротивление 53,4 нОм⋅м (при 20 ° C)
Магнитный заказ парамагнитный
Молярная магнитная восприимчивость +89,0 × 10 −6  см 3 / моль (298 К)
Модуль для младших 329 ГПа
Модуль сдвига 126 ГПа
Объемный модуль 230 ГПа
коэффициент Пуассона 0,31
Твердость по шкале Мооса 5.5
Твердость по Виккерсу 1400–2740 МПа
Твердость по Бринеллю 1370–2500 МПа
Количество CAS 7439-98-7
История
Открытие Карл Вильгельм Шееле (1778)
Первая изоляция Питер Якоб Хьельм (1781)
Основные изотопы молибдена
Изотоп Избыток Период полураспада ( t 1/2) Режим распада Продукт
92 Пн 14,65% стабильный
93 Пн син 4 × 10 3  г ε 93 Nb
94 Пн 9,19% стабильный
95 Пн 15,87% стабильный
96 Пн 16,67% стабильный
97 Пн 9,58% стабильный
98 Пн 24,29% стабильный
99 Пн син 65.94 ч β - 99m Tc
γ -
100 мес. 9,74% 7,8 × 10 18  лет β - β - 100 руб.
Категория  Категория: Молибден
  • Посмотреть
  • разговаривать
  • редактировать
| использованная литература

Молибден - это химический элемент с символом Мо и атомным номером 42. Название происходит от неолатинского слова molybdaenum, которое основано на древнегреческом Μόλυβδος molybdos, что означает свинец, поскольку его руды были перепутаны со свинцовыми рудами. Минералы молибдена были известны на протяжении всей истории, но этот элемент был открыт (в смысле дифференциации его как нового вещества от минеральных солей других металлов) в 1778 году Карлом Вильгельмом Шееле. Металл был впервые выделен в 1781 году Петером Якобом Хьельмом.

Молибден не встречается на Земле как свободный металл ; он обнаружен только в минералах в различных степенях окисления. Свободный элемент, серебристый металл с серым оттенком, имеет шестую по величине точку плавления среди всех элементов. Он легко образует твердые, стабильные карбиды в сплавах, и по этой причине большая часть мирового производства этого элемента (около 80%) используется в стальных сплавах, включая высокопрочные сплавы и суперсплавы.

Большинство соединений молибдена имеют низкую растворимость в воде, но когда молибденосодержащие минералы контактируют с кислородом и водой, образующийся ион молибдата MoO2- 4вполне растворим. В промышленности соединения молибдена (около 14% мирового производства этого элемента) используются при высоких давлениях и температурах в качестве пигментов и катализаторов.

Ферменты, содержащие молибден, на сегодняшний день являются наиболее распространенными бактериальными катализаторами разрыва химической связи в атмосферном молекулярном азоте в процессе биологической фиксации азота. В настоящее время известно не менее 50 молибденовых ферментов у бактерий, растений и животных, хотя в азотфиксации участвуют только бактериальные и цианобактериальные ферменты. Эти нитрогеназы содержат железо-молибденовый кофактор FeMoco, который, как полагают, содержит либо Мо (III), либо Мо (IV). Это отличается от полностью окисленного Mo (VI), который находится в комплексе с молибдоптерином во всех других ферментах, содержащих молибден, которые выполняют множество важных функций. Разнообразие важнейших реакций, катализируемых этими последними ферментами, означает, что молибден является важным элементом для всех организмов высших эукариот, включая человека.

СОДЕРЖАНИЕ
  • 1 Характеристики
    • 1.1 Физические свойства
    • 1.2 Химические свойства
    • 1.3 Изотопы
  • 2 соединения
  • 3 История
  • 4 Возникновение и производство
    • 4.1 История добычи молибдена
  • 5 приложений
    • 5.1 Сплавы
    • 5.2 Другие приложения как чистый элемент
      • 5.2.1 Соединения (14% мирового использования)
  • 6 Биологическая роль
    • 6.1 Mo-содержащие ферменты
    • 6.2 Человеческий метаболизм и дефицит
    • 6.3 Экскреция
    • 6.4 Сопутствующие заболевания
    • 6.5 Медно-молибденовый антагонизм
  • 7 диетических рекомендаций
  • 8 Источники питания
  • 9 Меры предосторожности
  • 10 См. Также
  • 11 Источники
  • 12 Библиография
  • 13 Внешние ссылки
Характеристики

Физические свойства

В чистом виде молибден - это серебристо-серый металл с твердостью по Моосу 5,5 и стандартным атомным весом 95,95 г / моль. Он имеет температуру плавления 2623 ° C (4753 ° F); Из встречающихся в природе элементов только тантал, осмий, рений, вольфрам и углерод имеют более высокие температуры плавления. Он имеет один из самых низких коэффициентов теплового расширения среди коммерчески используемых металлов.

Химические свойства

Молибден - переходный металл с электроотрицательностью 2,16 по шкале Полинга. Он не вступает в видимую реакцию с кислородом или водой при комнатной температуре. Слабое окисление молибдена начинается при 300 ° C (572 ° F); Массовое окисление происходит при температурах выше 600 ° C, в результате чего образуется триоксид молибдена. Как и многие более тяжелые переходные металлы, молибден не склонен к образованию катионов в водном растворе, хотя катион Mo 3+ известен в тщательно контролируемых условиях.

Изотопы

Основная статья: Изотопы молибдена

Известно 35 изотопов молибдена с атомной массой от 83 до 117, а также четыре метастабильных ядерных изомера. Семь изотопов встречаются в природе с атомными массами 92, 94, 95, 96, 97, 98 и 100. Из этих встречающихся в природе изотопов только молибден-100 нестабилен.

Молибден-98 - самый распространенный изотоп, составляющий 24,14% всего молибдена. Молибден-100 имеет период полураспада около 10 19  г и подвергается двойной бета - распад в рутении -100. Все нестабильные изотопы молибдена распадаются на изотопы ниобия, технеция и рутения. Из синтетических радиоизотопов наиболее стабильным является 93 Mo с периодом полураспада 4000 лет.

Наиболее распространенное применение изотопного молибдена связано с молибденом-99, который является продуктом деления. Это родительский радиоизотоп для короткоживущего дочернего радиоизотопа технеция-99m, излучающего гамма-излучение, ядерного изомера, используемого в различных приложениях для визуализации в медицине. В 2008 году Технологический университет Делфта подал заявку на патент на производство молибдена-99 на основе молибдена-98.

Соединения
См. Также: Категория: Соединения молибдена

Молибден образует химические соединения в степенях окисления от -II до + VI. Более высокие степени окисления более важны для его наземного происхождения и его биологической роли, степени окисления среднего уровня часто связаны с металлическими кластерами, а очень низкие степени окисления обычно связаны с органо-молибденовыми соединениями. Химия Mo и W показывает сильное сходство. Относительная редкость молибдена (III), например, контрастирует с распространенностью соединений хрома (III). Наивысшая степень окисления наблюдается у оксида молибдена (VI) (MoO 3), тогда как обычное соединение серы представляет собой дисульфид молибдена MoS 2.

Состояние окисления Пример
−1 Na 2[Пн 2(CO) 10]
0 Пн (CO) 6
+1 Na [C 6ЧАС 6Пн]
+2 MoCl 2
+3 MoBr 3
+4 MoS 2
+5 MoCl 5
+6 Минфин 6
Структура Кеггина аниона фосфомолибдата (P [Mo 12 O 40 ] 3-), пример полиоксометаллата

С точки зрения торговли наиболее важными соединениями являются дисульфид молибдена ( MoS 2) и триоксид молибдена ( MoO 3). Черный дисульфид - главный минерал. Его обжаривают на воздухе, чтобы получить триоксид:

2 MoS 2+ 7 O 2→ 2 MoO 3+ 4 СО 2

Триоксид, летучий при высоких температурах, является предшественником практически всех других соединений Мо, а также сплавов. Молибден имеет несколько степеней окисления, наиболее стабильные из которых +4 и +6 (выделены жирным шрифтом в таблице слева).

Оксид молибдена (VI) растворим в сильнощелочной воде, образуя молибдаты (MoO 4 2-). Молибдаты - более слабые окислители, чем хроматы. Они имеют тенденцию образовывать структурно сложные оксианионы путем конденсации при более низких значениях pH, такие как [Mo 7 O 24 ] 6– и [Mo 8 O 26 ] 4–. Полимолибдаты могут включать другие ионы, образуя полиоксометаллаты. Темно-синее фосфор -содержащий гетерополимолибдат P [Mo 12 O 40 ] 3- используются для спектроскопического обнаружения фосфора. Широкий диапазон степеней окисления молибдена отражается в различных хлоридах молибдена:

  • Хлорид молибдена (II) MoCl 2, который существует в виде гексамера Mo 6 Cl 12 и связанного с ним дианиона [Mo 6 Cl 14 ] 2-.
  • Хлорид молибдена (III) MoCl 3, темно-красное твердое вещество, которое превращается в анионный трианионный комплекс [MoCl 6 ] 3-.
  • Хлорид молибдена (IV) MoCl 4, твердое вещество черного цвета, имеющее полимерную структуру.
  • Хлорид молибдена (V) MoCl 5, темно-зеленое твердое вещество, имеющее димерную структуру.
  • Хлорид молибдена (VI) MoCl 6 представляет собой черное твердое вещество, которое является мономерным и медленно разлагается до MoCl 5 и Cl 2 при комнатной температуре.

Подобно хрому и некоторым другим переходным металлам, молибден образует четверные связи, например, в Mo 2 (CH 3 COO) 4 и [Mo 2 Cl 8 ] 4–, который также имеет четверную связь. В кислоты Льюиса свойства бутирата и перфторбутират димеров, Мо 2 (О 2 CR) 4 и резус - 2 (O 2 CR) 4, было зарегистрировано.

Степень окисления 0 возможна с монооксидом углерода в качестве лиганда, например, в гексакарбониле молибдена, Mo (CO) 6.

История

Молибденит - основная руда, из которой сейчас извлекается молибден, - ранее назывался молибденом. Молибден путали с графитом и часто использовали его. Как и графит, молибденит можно использовать для чернения поверхности или в качестве твердой смазки. Даже когда молибден отличался от графита, его все еще путали с обычной свинцовой рудой PbS (теперь называемой галенитом ); название происходит от древнегреческого Μόλυβδος molybdos, что означает свинец. (Само греческое слово было предложено как заимствованное из анатолийских лувийских и лидийских языков).

Хотя (как сообщается) молибден был намеренно сплавлен со сталью в одном японском мече XIV века (около 1330 г.), это искусство никогда не использовалось широко и позже было утрачено. На Западе в 1754 году Бенгт Андерссон Квист исследовал образец молибденита и определил, что он не содержит свинца и, следовательно, не является галенитом.

К 1778 году шведский химик Карл Вильгельм Шееле твердо заявил, что молибдена (на самом деле) не является ни галенитом, ни графитом. Вместо этого Шееле правильно предположил, что молибден представляет собой руду нового элемента, названного молибденом в честь минерала, в котором он находится и от которого он может быть изолирован. Питер Якоб Хьельм успешно выделил молибден с помощью углерода и льняного масла в 1781 году.

В следующем столетии молибден не использовался в промышленности. Его было относительно мало, чистый металл было трудно добыть, а необходимые методы металлургии были незрелыми. Первые молибденовые стальные сплавы показали большие перспективы повышения твердости, но усилия по производству сплавов в больших масштабах были затруднены из-за противоречивых результатов, тенденции к хрупкости и рекристаллизации. В 1906 году Уильям Д. Кулидж подал патент на придание молибдена пластичности, что привело к его применению в качестве нагревательного элемента для высокотемпературных печей и в качестве опоры для ламп накаливания с вольфрамовой нитью; образование и разложение оксидов требует, чтобы молибден был физически изолирован или содержался в инертном газе. В 1913 году Фрэнк Э. Элмор разработал процесс пенной флотации для извлечения молибденита из руд; флотация остается основным процессом изоляции.

Во время Первой мировой войны спрос на молибден резко вырос; он использовался как для изготовления брони, так и как заменитель вольфрама в быстрорежущих сталях. Некоторые британские танки были защищены обшивкой из марганцевой стали толщиной 75 мм (3 дюйма), но это оказалось неэффективным. Пластины из марганцевой стали были заменены на более легкие пластины из молибденовой стали толщиной 25 мм (1,0 дюйма), обеспечивающие более высокую скорость, большую маневренность и лучшую защиту. Немцы также использовали легированную молибденом сталь для тяжелой артиллерии, например, в сверхтяжелой гаубице Big Bertha, потому что традиционная сталь плавится при температурах, создаваемых метательным взрывчатым веществом тонного снаряда. После войны спрос резко упал до тех пор, пока достижения в области металлургии не позволили широко развить приложения мирного времени. Во время Второй мировой войны молибден снова приобрел стратегическое значение как заменитель вольфрама в стальных сплавах.

Возникновение и производство
Блестящие, серебристые, плоские шестиугольные кристаллы в примерно параллельных слоях сидят, как цветы, на шероховатом, полупрозрачном кристаллическом куске кварца. Молибденит на кварце

Молибден - 54-й элемент по распространенности в земной коре со средним значением 1,5 частей на миллион и 25-й элемент по распространенности в ее океанах, в среднем 10 частей на миллиард; это 42-й по численности элемент во Вселенной. Российская миссия « Луна 24 » обнаружила молибденовое зерно (1 × 0,6 мкм) во фрагменте пироксена, взятом из Mare Crisium на Луне. Сравнительная редкость молибдена в земной коре компенсируется его концентрацией в ряде нерастворимых в воде руд, часто в сочетании с серой так же, как и с медью, с которой он часто встречается. Хотя молибден содержится в таких минералах, как вульфенит (PbMoO 4) и повеллит ( CaMoO 4), основным коммерческим источником является молибденит (Mo S 2). Молибден добывается как основная руда, а также извлекается как побочный продукт при добыче меди и вольфрама.

В 2011 году мировое производство молибдена составило 250 000 тонн, крупнейшими производителями были Китай (94 000 т), США (64 000 т), Чили (38 000 т), Перу (18 000 т) и Мексика (12 000 т). Общие запасы оцениваются в 10 миллионов тонн и в основном сосредоточены в Китае (4,3 миллиона тонн), США (2,7 миллиона тонн) и Чили (1,2 миллиона тонн). По континентам 93% мирового производства молибдена примерно равномерно распределяется между Северной Америкой, Южной Америкой (в основном в Чили) и Китаем. Остальную часть производят Европа и остальные страны Азии (в основном Армения, Россия, Иран и Монголия).

Мировой производственный тренд

При переработке молибденита руда сначала обжигается на воздухе при температуре 700 ° C (1292 ° F). В результате получают газообразный диоксид серы и оксид молибдена (VI) :

2 MoS 2 + 7 O 2 → 2 MoO 3 + 4 SO 2

Затем окисленную руду обычно экстрагируют водным раствором аммиака с получением молибдата аммония:

MoO 3 + 2 NH 3 + H 2 O → (NH 4) 2 (MoO 4)

Медь, примесь в молибдените, менее растворима в аммиаке. Чтобы полностью удалить его из раствора, его осаждают сероводородом. Молибдат аммония превращается в димолибдат аммония, который выделяется в виде твердого вещества. Нагревание этого твердого вещества дает триоксид молибдена:

(NH 4) 2 Mo 2 O 7 → 2 MoO 3 + 2 NH 3 + H 2 O

Неочищенный триоксид может быть дополнительно очищен сублимацией при 1100 ° C (2010 ° F).

Металлический молибден получают восстановлением оксида водородом:

МоО 3 + 3 Н 2 → Мо + 3 Н 2 О

Молибден для производства стали восстанавливается в результате алюмотермической реакции с добавлением железа с образованием ферромолибдена. Обычная форма ферромолибдена содержит 60% молибдена.

По состоянию на август 2009 года стоимость молибдена составляла примерно 30 000 долларов за тонну. В период с 1997 по 2003 год цена на него поддерживалась на уровне или около 10 000 долларов за тонну, и достигла пика в 103 000 долларов за тонну в июне 2005 года. В 2008 году Лондонская биржа металлов объявила, что молибден будет продаваться как товар.

История добычи молибдена

Исторически сложилось так, что рудник Knaben на юге Норвегии, открытый в 1885 году, был первым специализированным молибденовым рудником. Он был закрыт в 1973 г., но вновь открыт в 2007 г. и в настоящее время производит 100 000 кг (98 длинных тонн; 110 коротких тонн) дисульфида молибдена в год. Большие шахты в Колорадо (таких как шахты Хендерсон и шахты Climax ) и в Британской Колумбии выход молибденита в качестве своего основного продукта, в то время как многие медно - порфировых месторождений, таких как Mine Bingham Canyon в Юте и Chuquicamata шахте на севере Чили производят молибден в качестве побочный продукт добычи меди.

Приложения

Сплавы

Пластина из молибденового медного сплава

Около 86% производимого молибдена используется в металлургии, остальное - в химической промышленности. Предполагаемое глобальное использование: конструкционная сталь 35%, нержавеющая сталь 25%, химикаты 14%, инструментальная и быстрорежущая сталь 9%, чугун 6%, элементарный металл молибдена 6% и суперсплавы 5%.

Молибден может выдерживать экстремальные температуры без значительного расширения или размягчения, что делает его полезным в условиях сильной жары, включая военную броню, детали самолетов, электрические контакты, промышленные двигатели и опоры для нитей в лампочках.

Большинство высокопрочных стальных сплавов (например, стали 41xx ) содержат от 0,25% до 8% молибдена. Даже в таких небольших количествах ежегодно более 43 000 тонн молибдена используется в нержавеющих сталях, инструментальных сталях, чугунах и жаропрочных жаропрочных сплавах.

Молибден также ценится в стальных сплавах за его высокую коррозионную стойкость и свариваемость. Молибден способствует коррозионной стойкости нержавеющих сталей типа 300 (в частности, типа 316) и особенно так называемых супераустенитных нержавеющих сталей (таких как сплав AL-6XN, 254SMO и 1925hMo). Молибден увеличивает деформацию решетки, тем самым увеличивая энергию, необходимую для растворения атомов железа с поверхности. Молибден также используется для повышения коррозионной стойкости ферритных (например, марки 444) и мартенситных (например, 1,4122 и 1,4418) нержавеющих сталей.

Из-за более низкой плотности и более стабильной цены вместо вольфрама иногда используют молибден. Примером может служить серия быстрорежущих сталей M, таких как M2, M4 и M42, в качестве замены стали серии T, содержащей вольфрам. Молибден также можно использовать в качестве огнестойкого покрытия для других металлов. Хотя его температура плавления составляет 2623 ° C (4753 ° F), молибден быстро окисляется при температурах выше 760 ° C (1400 ° F), что делает его более подходящим для использования в условиях вакуума.

TZM (Mo (~ 99%), Ti (~ 0,5%), Zr (~ 0,08%) и некоторое количество C) представляет собой коррозионно-стойкий молибденовый суперсплав, который устойчив к расплавленным фторидным солям при температурах выше 1300 ° C (2370 ° F). Он примерно в два раза прочнее чистого Мо, более пластичен и лучше поддается сварке, но при испытаниях он выдерживал коррозию стандартной эвтектической соли ( FLiBe ) и солевых паров, используемых в реакторах с расплавом солей в течение 1100 часов, с такой незначительной коррозией, что это было трудно измерить.

Другие сплавы на основе молибдена, не содержащие железа, имеют лишь ограниченное применение. Например, из-за своей устойчивости к расплавленному цинку как чистый молибден, так и сплавы молибдена и вольфрама (70% / 30%) используются для трубопроводов, мешалок и рабочих колес насосов, которые контактируют с расплавленным цинком.

Другие приложения как чистый элемент

  • Молибденовый порошок используется в качестве удобрения для некоторых растений, например для цветной капусты.
  • Элементарный молибден используется в анализаторах NO, NO 2, NO x на электростанциях для контроля загрязнения. При температуре 350 ° C (662 ° F) элемент действует как катализатор NO 2 / NO x, образуя молекулы NO для обнаружения с помощью инфракрасного света.
  • Молибденовые аноды заменяют вольфрам в некоторых источниках рентгеновского излучения низкого напряжения для специальных применений, таких как маммография.
  • Радиоактивный изотоп молибдена-99 используется для производства технеция-99m, используемого для медицинской визуализации. Изотоп обрабатывается и хранится в виде молибдата.

Соединения (14% мирового использования)

  • Дисульфид молибдена (MoS 2) используется в качестве твердого смазочного материала и противоизносного агента высокого давления и высокой температуры (HPHT). Он образует прочную пленку на металлических поверхностях и является обычной добавкой к консистентным смазкам HPHT - в случае катастрофического отказа смазки тонкий слой молибдена предотвращает контакт смазываемых деталей. Он также имеет полупроводниковые свойства с явными преимуществами по сравнению с традиционным кремнием или графеном в электронике. MoS 2 также используется в качестве катализатора при гидрокрекинге нефтяных фракций, содержащих азот, серу и кислород.
  • Дисилицид молибдена (MoSi 2) представляет собой электропроводящую керамику, которая в основном используется в нагревательных элементах, работающих при температурах выше 1500 ° C на воздухе.
  • Триоксид молибдена (MoO 3) используется как клей между эмалями и металлами.
  • Молибдат свинца (вульфенит), осажденный совместно с хроматом свинца и сульфатом свинца, представляет собой ярко-оранжевый пигмент, используемый в керамике и пластмассах.
  • Смешанные оксиды на основе молибдена являются универсальными катализаторами в химической промышленности. Некоторыми примерами являются катализаторы селективного окисления пропилена до акролеина и акриловой кислоты, аммоксидирование пропилена до акрилонитрила. Изучаются подходящие катализаторы и процесс прямого селективного окисления пропана до акриловой кислоты.
  • Гептамолибдат аммония используется при биологическом окрашивании.
  • Натриево-известковое стекло с молибденовым покрытием используется в солнечных элементах CIGS ( селенид меди, индия, галлия ), называемых солнечными элементами CIGS.
  • Фосфомолибденовая кислота - краситель, используемый в тонкослойной хроматографии.
Биологическая роль

Мо-содержащие ферменты

Молибден является важным элементом большинства организмов; в исследовательской работе 2008 г. высказывалось предположение, что нехватка молибдена в ранних океанах Земли могла сильно повлиять на эволюцию эукариотической жизни (включая все растения и животных).

Идентифицировано не менее 50 молибденсодержащих ферментов, в основном у бактерий. Эти ферменты включают альдегидоксидазу, сульфитоксидазу и ксантиноксидазу. За одним исключением, Мо в белках связывается молибдоптерином с образованием кофактора молибдена. Единственным известным исключением является нитрогеназа, в которой используется кофактор FeMoco, имеющий формулу Fe 7 MoS 9 C.

Что касается функции, молибдоэнзимы катализируют окисление, а иногда и восстановление некоторых небольших молекул в процессе регулирования азота, серы и углерода. У некоторых животных и людей окисление ксантина до мочевой кислоты, процесс катаболизма пуринов, катализируется ксантиноксидазой, ферментом, содержащим молибден. Активность ксантиноксидазы прямо пропорциональна количеству молибдена в организме. Однако чрезвычайно высокая концентрация молибдена меняет тенденцию и может действовать как ингибитор как катаболизма пуринов, так и других процессов. Концентрация молибдена также влияет на синтез белка, метаболизм и рост.

Мо является компонентом большинства нитрогеназ. Среди молибдоэнзимов нитрогеназы уникальны тем, что в них отсутствует молибдоптерин. Нитрогеназы катализируют производство аммиака из атмосферного азота:

N 2 + 8   ЧАС + + 8   е - + 16   А Т п + 16   ЧАС 2 О 2   N ЧАС 3 + ЧАС 2 + 16   А D п + 16   п я {\ displaystyle \ mathrm {N_ {2} +8 \ H ^ {+} + 8 \ e ^ {-} + 16 \ ATP + 16 \ H_ {2} O \ longrightarrow 2 \ NH_ {3} + H_ {2 } +16 \ ADP + 16 \ P_ {i}}}

Биосинтез в FeMoco активного сайта является очень сложным.

Структура активного центра нитрогеназы FeMoco. Скелетная структура молибдоптерина с одним атомом молибдена, связанным с обеими тиолатными группами Кофактор молибдена (на фото) состоит из не содержащего молибдена органического комплекса под названием молибдоптерин, который связывает окисленный атом молибдена (VI) через соседние атомы серы (или иногда селена). За исключением древних нитрогеназ, все известные ферменты, использующие Мо, используют этот кофактор.

Молибдат переносится в организме как МоО 4 2–.

Человеческий метаболизм и дефицит

Молибден - незаменимый микроэлемент в диете. Известны четыре Mo-зависимых фермента млекопитающих, все они несут в своем активном центре кофактор молибдена на основе птерина (Moco): сульфитоксидаза, ксантин оксидоредуктаза, альдегидоксидаза и митохондриальная амидоксимредуктаза. Люди с острым дефицитом молибдена имеют плохо функционирующую сульфитоксидазу и склонны к токсическим реакциям на сульфиты в пищевых продуктах. В организме человека содержится около 0,07 мг молибдена на килограмм веса тела, причем его концентрация выше в печени и почках, а ниже - в позвонках. Молибден также присутствует в эмали зубов человека и может помочь предотвратить ее разрушение.

Острая токсичность у людей не наблюдалась, и токсичность сильно зависит от химического состояния. Исследования на крысах показывают, что средняя летальная доза (LD 50) для некоторых соединений Mo составляет всего 180 мг / кг. Хотя данные о токсичности для человека недоступны, исследования на животных показали, что хроническое употребление более 10 мг молибдена в день может вызвать диарею, задержку роста, бесплодие, низкую массу тела при рождении и подагру ; он также может поражать легкие, почки и печень. Вольфрамат натрия - конкурентный ингибитор молибдена. Пищевой вольфрам снижает концентрацию молибдена в тканях.

Низкая концентрация молибдена в почве в географической полосе от северного Китая до Ирана приводит к общему пищевому дефициту молибдена и связана с повышенным уровнем заболеваемости раком пищевода. По сравнению с США, где в почве больше молибдена, люди, живущие в этих регионах, имеют примерно в 16 раз больший риск развития плоскоклеточного рака пищевода.

Сообщалось также о дефиците молибдена как следствие полного парентерального питания (полное внутривенное питание), не содержащего молибден, в течение длительных периодов времени. Это приводит к высокому уровню сульфита и уратов в крови, во многом так же, как дефицит кофактора молибдена. Однако (предположительно, поскольку чистый дефицит молибдена по этой причине возникает в основном у взрослых), неврологические последствия не так заметны, как в случаях врожденного дефицита кофактора.

Экскреция

Большая часть молибдена выводится из организма в виде молибдата с мочой. Кроме того, выведение молибдена с мочой увеличивается по мере увеличения потребления молибдена с пищей. Небольшое количество молибдена выводится из организма с калом с желчью; небольшое количество также может быть потеряно с потом и волосами.

Сопутствующие заболевания

Болезнь врожденного дефицита кофактора молибдена, наблюдаемая у младенцев, представляет собой неспособность синтезировать кофактор молибдена, гетероциклическую молекулу, описанную выше, которая связывает молибден в активном центре всех известных человеческих ферментов, которые используют молибден. В результате дефицит приводит к высокому уровню сульфита и уратов и неврологическим повреждениям.

Медно-молибденовый антагонизм

Высокий уровень молибдена может препятствовать усвоению меди организмом, вызывая ее дефицит. Молибден предотвращает связывание белков плазмы с медью, а также увеличивает количество меди, которая выводится с мочой. Жвачные животные, потребляющие много молибдена, страдают диареей, задержкой роста, анемией и ахромотрихией (потерей пигмента шерсти). Эти симптомы можно облегчить с помощью добавок меди, как диетических, так и инъекционных. Эффективный дефицит меди может усугубляться избытком серы.

Восстановление или дефицит меди также может быть намеренно индуцирован в терапевтических целях соединением тетратиомолибдата аммония, в котором ярко-красный анион тетратиомолибдат является хелатирующим медь агентом. Тетратиомолибдат впервые был использован в терапевтических целях при лечении токсикоза меди у животных. Затем он был представлен в качестве лечения болезни Вильсона, наследственного нарушения метаболизма меди у людей; он действует, конкурируя с абсорбцией меди в кишечнике и увеличивая выведение. Также было обнаружено, что он оказывает ингибирующее действие на ангиогенез, потенциально за счет ингибирования процесса транслокации мембраны, который зависит от ионов меди. Это многообещающее направление для исследования методов лечения рака, возрастной дегенерации желтого пятна и других заболеваний, связанных с патологическим разрастанием кровеносных сосудов.

Диетические рекомендации

В 2000 году Институт медицины США (ныне Национальная академия медицины, NAM) обновил свои расчетные средние потребности (EAR) и рекомендуемые диетические нормы (RDA) для молибдена. Если информации для установления EAR и RDA недостаточно, вместо нее используется оценка, обозначенная как « Адекватное потребление» (AI).

AI в 2  микрограмма (мкг) молибдена в день был установлен для младенцев в возрасте до 6 месяцев и 3 мкг в день в возрасте от 7 до 12 месяцев, как для мужчин, так и для женщин. Для детей старшего возраста и взрослых установлены следующие суточные суточные нормы молибдена: 17 мкг от 1 до 3 лет, 22 мкг от 4 до 8 лет, 34 мкг от 9 до 13 лет, 43 мкг от 14 до 18 лет, и 45 мкг для лиц от 19 лет и старше. Все эти RDA действительны для обоих полов. У беременных или кормящих женщин от 14 до 50 лет суточная суточная норма молибдена превышает 50 мкг.

Что касается безопасности, NAM устанавливает допустимые верхние уровни потребления (UL) для витаминов и минералов, когда доказательств достаточно. В случае молибдена UL составляет 2000 мкг / день. В совокупности EAR, RDA, AI и UL называются диетическими референсами (DRI).

Европейский орган по безопасности пищевых продуктов (EFSA) относится к коллективному набору информации, как диетическое эталонных значений, с справочном населения Intake (PRI) вместо АРР, и средняя потребность вместо EAR. AI и UL определены так же, как в США. Для женщин и мужчин в возрасте 15 лет и старше AI установлен на уровне 65 мкг / день. У беременных и кормящих женщин одинаковый ИИ. Для детей в возрасте 1–14 лет ИА увеличиваются с возрастом с 15 до 45 мкг / день. AI для взрослых выше, чем RDA в США, но, с другой стороны, Европейское управление по безопасности пищевых продуктов рассмотрело тот же вопрос безопасности и установило UL на уровне 600 мкг / день, что намного ниже, чем значение в США.

Для целей маркировки пищевых продуктов и пищевых добавок в США количество в порции выражается в процентах от дневной нормы (% DV). Для целей маркировки молибдена 100% дневной нормы составляло 75 мкг, но по состоянию на 27 мая 2016 г. она была пересмотрена до 45 мкг. Соблюдение обновленных правил маркировки требовалось к 1 января 2020 года для производителей с годовым объемом продаж продуктов питания 10 миллионов долларов США и более, а к 1 января 2021 года - для производителей с более низкими объемами продаж продуктов питания. Таблица старых и новых суточных значений для взрослых приведена в разделе « Референсное суточное потребление».

Источники питания

Средняя суточная доза колеблется от 120 до 240 мкг / день, что выше диетических рекомендаций. В печени свинины, баранины и говядины содержится примерно 1,5 миллионных долей молибдена. Другие важные диетические источники включают стручковые бобы, яйца, семена подсолнечника, пшеничную муку, чечевицу, огурцы и зерно злаков.

Меры предосторожности

Пыль и пары молибдена, образующиеся при горнодобывающей или металлообрабатывающей промышленности, могут быть токсичными, особенно при проглатывании (включая пыль, попавшую в носовые пазухи и позже проглоченную). Низкие уровни продолжительного воздействия могут вызвать раздражение глаз и кожи. Следует избегать прямого вдыхания или проглатывания молибдена и его оксидов. Нормы OSHA определяют максимально допустимое воздействие молибдена за 8-часовой рабочий день как 5 мг / м 3. Хроническое воздействие от 60 до 600 мг / м 3 может вызвать такие симптомы, как усталость, головные боли и боли в суставах. При уровне 5000 мг / м 3 молибден немедленно опасен для жизни и здоровья.

Смотрите также
использованная литература
Библиография
внешние ссылки

Последняя правка сделана 2023-03-27 04:32:31
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте