Structure de molybdène, propriétés, valences, fonctions

Le molybdène (Mo) est un métal de transition appartenant au groupe 6, période 5 du tableau périodique. Il a une configuration électronique (Kr) 4d⁵5s¹; numéro atomique 42 et masse atomique moyenne de 95,94 g / mol. Présente 7 isotopes stables: ⁹²Mo, ⁹⁴Mo, ⁹⁵Mo, ⁹⁶Mo, ⁹⁷Mo, ⁹⁸Mo et ¹⁰⁰Mo; être l'isotope ⁹⁸Mo qui est en plus grande proportion.

C'est un métal blanc d'aspect argenté qui possède des propriétés chimiques similaires à celles du chrome. En fait, les deux sont des éléments métalliques du même groupe, le chrome étant situé au-dessus du molybdène; c'est-à-dire que le molybdène est plus lourd et a un niveau d'énergie plus élevé.

Le molybdène ne se trouve pas dans la nature, mais fait partie des minéraux, étant la molybdénite la plus abondante (MoS)₂). De plus, il est associé à d'autres minéraux soufrés, à partir desquels le cuivre est également obtenu.

Son utilisation a augmenté pendant la première guerre mondiale, car il a remplacé le tungstène, qui était rare en raison de son exploitation massive.

Index

• 1 caractéristiques
• 2 découverte
• 3 Structure
• 4 propriétés
• 5 valencias
  • 5.1 Chlorures de molybdène
• 6 fonctions dans le corps
  • 6.1 enzyme xanthine
  • 6.2 Enzyme aldéhyde oxydase
  • 6.3 Enzyme sulfite oxydase
  • 6.4 Dans le métabolisme du fer et en tant que composant des dents
  • 6,5 carence
• 7 Importance dans les plantes
• 8 Utilisations et applications
  • 8.1 Catalyseur
  • 8.2 Pigments
  • 8.3 molybdate
  • 8.4 Alliages avec de l'acier
  • 8.5 Autres utilisations
• 9 références

Caractéristiques

Le molybdène se caractérise par sa grande durabilité, sa résistance à la corrosion, son point de fusion élevé, sa malléabilité et sa résistance aux températures élevées. Il est considéré comme un métal réfractaire car son point de fusion est supérieur à celui du platine (1,772 ° C).

Il possède également un ensemble de propriétés supplémentaires: l'énergie de liaison de ses atomes est élevée, sa faible pression de vapeur, son faible coefficient de dilatation thermique, son haut niveau de conductance thermique et sa faible résistance électrique.

Toutes ces propriétés et caractéristiques ont permis au molybdène d'avoir de nombreuses utilisations et applications, la plus connue étant la formation d'alliages avec l'acier.

D'autre part, c'est un oligo-élément essentiel pour la vie. Dans les bactéries et les plantes, le molybdène est un cofacteur présent dans de nombreuses enzymes impliquées dans la fixation et l'utilisation de l'azote.

Le molybdène est un cofacteur de l'activité des enzymes oxotransférases, qui transfèrent les atomes d'oxygène de l'eau tout en transférant deux électrons. Parmi ces enzymes, on trouve la xanthine oxydase des primates, dont la fonction est d'oxyder la xanthine en acide urique.

Il peut être obtenu à partir de divers aliments, y compris les suivants: chou-fleur, épinard, ail, grains entiers, sarrasin, germe de blé, lentille, graine de tournesol et lait.

Découverte

Le molybdène n'est pas isolé dans la nature, de sorte que dans de nombreux complexes, il était confondu dans les temps anciens avec le plomb ou le carbone.

En 1778, Carl Wilhelm, chimiste et pharmacien suédois, a réussi à identifier le molybdène comme élément distinct. Molybdénite traitée par Wilhelm (MoS)₂) avec de l'acide nitrique, en obtenant un composé de nature acide dans lequel il identifiait le molybdène.

Plus tard, en 1782, Peter Jacob Hjelm, utilisant le composé acide de Wilhelm, par réduction de carbone, put isoler un molybdène impur.

Structure

Quelle est la structure cristalline du molybdène? Ses atomes métalliques adoptent le système cristallin cubique centré dans le corps (bcc, pour son acronyme en anglais) à la pression atmosphérique. À des pressions plus élevées, les atomes de molybdène sont compactés pour créer des structures plus denses, telles que le cubique centré sur les faces (fcc) et l'hexagonal (hcp).

Sa liaison métallique est forte et coïncide avec le fait qu’il est l’un des solides ayant le point de fusion le plus élevé (2623 ° C). Cette résistance structurelle est due au fait que le molybdène est riche en électrons, sa structure cristalline est considérablement dense et il est plus lourd que le chrome. Ces trois facteurs vous permettent de renforcer les alliages dans lesquels vous faites partie.

Par contre, plus important que la structure du molybdène métallique, il y a celle de ses composés. Le molybdène se caractérise par sa capacité à former des composés dinucléaires (Mo-Mo) ou polynucléaires (Mo-Mo-Mo-···).

De même, il peut se coordonner avec d'autres molécules pour former des composés avec des formules MoX₄ up MoX₈. Dans ces composés, la présence de ponts d'oxygène (Mo-O-Mo) ou de soufre (Mo-S-Mo) est courante.

Propriétés

Apparence

Argent massif blanc

Point de fusion

2,623 ºC (2896 K).

Point d'ébullition

4,639 ºC (4,912 K).

Enthalpie de fusion

32 kJ / mol.

Enthalpie de vaporisation

598 kJ / mol.

Pression de vapeur

3,47 Pa à 3 000 K.

Dureté à l'échelle de Mohs

5,5

Solubilité dans l'eau

Les composés de molybdène sont peu solubles dans l'eau. Cependant, l'ion du molybdate de MoO₄^-2 C'est soluble.

La corrosion

Il résiste à la corrosion et est le métal qui résiste le mieux à l'action de l'acide chlorhydrique.

L'oxydation

Il ne s'oxyde pas à température ambiante. Pour s'oxyder rapidement, il faut des températures supérieures à 600 ºC.

Valencias

La configuration électronique du molybdène est [Kr] 4d⁵5s¹, il a donc six électrons de valence. Selon l'atome lié, le métal peut perdre tous ses électrons et avoir une valence de +6 (VI). Par exemple, si vous formez des liaisons avec l'atome de fluor électronégatif (MoF)₆).

Cependant, vous pouvez perdre 1 à 5 électrons. Ainsi, ses valences couvrent l’intervalle de +1 (I) à +5 (V). Quand il ne perd qu'un électron, il quitte l'orbitale 5s et sa configuration reste comme [Kr] 4d⁵. Les cinq électrons de l'orbitale 4d nécessitent des milieux très acides et des espèces très semblables à des électrons pour quitter l'atome de Mo.

De ses six valences, quelles sont les plus courantes? Les +4 (IV) et +6 (VI). Le Mo (IV) a la configuration [Kr] 4d², tandis que le Mo (VI), [Kr].

Pour le Mo⁴⁺ il n'est pas clair pourquoi il est plus stable que, par exemple, le Mo³⁺ (comme avec le Cr³⁺). Mais pour le Mo⁶⁺ il est possible de perdre ces six électrons car il devient isoélectronique au gaz noble krypton.

Chlorures de molybdène

Vous trouverez ci-dessous une série de chlorures de molybdène présentant différentes valences ou états d'oxydation, de (II) à (VI):

- dichlorure de molybdène (MoCl₂). Jaune solide

Trichlorure de molybdène (MoCl₃). Rouge foncé uni.

- tétrachlorure de molybdène (MoCl₄). Noir solide

Molybdène-pentachlorure (MoCl₅). Vert foncé solide.

Hexachlorure de molybdène (MoCl₆). Brun solide

Fonctions dans le corps

Le molybdène est un oligo-élément essentiel pour la vie, car il est présent en tant que cofacteur dans de nombreuses enzymes. Les oxotransférases utilisent le molybdène comme cofacteur pour remplir sa fonction de transfert d'oxygène à partir d'eau avec une paire d'électrons.

Parmi les oxotransférases:

• La xanthine oxydase.
• L'aldéhyde oxydase, qui oxyde les aldéhydes.
• Amines et sulfures dans le foie.
• La sulfite oxydase, qui oxyde le sulfite dans le foie.
• Nitrate réductase.
• La nitrite réductase présente dans les plantes.

Enzyme xanthine

L'enzyme xanthine oxydase catalyse l'étape terminale du catabolisme des purines chez les primates: la conversion de la xanthine en acide urique, un composé qui est ensuite excrété.

La xanthine oxydase a une coenzyme pour le FAD. En outre, le fer et le molybdène non hémiques interviennent dans l'action catalytique. L'action de l'enzyme peut être décrite avec l'équation chimique suivante:

Xanthine + H₂O + O₂ => Acide urique + H₂O₂

Le molybdène intervient en tant que cofacteur molibdoptérine (Mo-co). La xanthine oxydase se trouve principalement dans le foie et l'intestin grêle, mais l'utilisation de techniques immunologiques a permis de la localiser dans les glandes mammaires, les muscles squelettiques et les reins.

L'enzyme xanthine oxydase est inhibée par le médicament Alopurinol, utilisé dans le traitement de la goutte. En 2008, la commercialisation du médicament Febuxostat a commencé par une meilleure performance dans le traitement de la maladie.

Enzyme aldéhyde oxydase

L'enzyme aldéhyde-oxydase est située dans le cytoplasme cellulaire, à la fois dans le règne végétal et dans le règne animal. L'enzyme catalyse l'oxydation de l'aldéhyde dans l'acide carboxylique.

Il catalyse également l'oxydation du cytochrome P₄₅₀ et des produits intermédiaires de l'enzyme monoamine oxydase (MAO).

En raison de sa grande spécificité, l'enzyme aldéhyde-oxydase peut oxyder de nombreux médicaments, remplissant principalement sa fonction dans le foie. L'action de l'enzyme sur l'aldéhyde peut être schématisée de la manière suivante:

Aldéhyde + H₂O + O₂ => Acide carboxylique + H₂O₂

Enzyme sulfite oxydase

L'enzyme sulfite oxydase est impliquée dans la conversion du sulfite en sulfate. C'est l'étape finale de la dégradation des composés soufrés. La réaction catalysée par l'enzyme se déroule selon le schéma suivant:

SO₃^-2 + H₂O + 2 (Cytochrome C) oxydé => SO₄^-2 + 2 (Cytochrome C) réduit + 2 H⁺

Une déficience de l'enzyme par une mutation génétique chez l'homme peut entraîner une mort prématurée.

Le sulfite est un composé neurotoxique, donc une faible activité de l'enzyme sulfite oxydase peut provoquer une maladie mentale, un retard mental, une dégradation mentale et finalement la mort.

Dans le métabolisme du fer et en tant que composant des dents

Le molybdène intervient dans le métabolisme du fer, facilitant son absorption intestinale et la formation des érythrocytes. De plus, il fait partie de l'émail des dents et, avec le fluor, aide à prévenir les caries.

Carence

Une carence en ingestion de molybdène a été associée à une augmentation de l'incidence du cancer de l'œsophage dans les régions de Chine et d'Iran, par rapport aux régions des États-Unis où le taux de molybdène est élevé.

Importance dans les plantes

La nitrate réductase est une enzyme qui joue un rôle vital chez les plantes, car elle intervient, avec l'enzyme nitrite réductase, dans la transformation du nitrate en ammonium.

Les deux enzymes nécessitent pour son fonctionnement le cofacteur (Mo-co). La réaction catalysée par l'enzyme nitrate réductase peut être schématisée comme suit:

Nitrates + Donneur d'Electrons + H₂O => Nitrite + donneur d'électrons oxydé

Le processus d'oxydoréduction du nitrate se produit dans le cytoplasme des cellules végétales. Le nitrite, produit de la réaction précédente, est transféré dans le plastide. L'enzyme nitrite réductase agit sur le nitrite, à l'origine de l'ammonium.

L'ammonium est utilisé pour synthétiser des acides aminés. De plus, les plantes utilisent le molybdène dans la conversion du phosphore inorganique en phosphore organique.

Le phosphore organique existe dans de nombreuses molécules de fonction biologique, telles que: ATP, glucose-6-phosphate, acides nucléiques, forfolipides, etc.

Une carence en molybdène affecte principalement le groupe des crucifères, des légumineuses, des poinsettias et des primevères.

Chez le chou-fleur, une carence en molybdène entraîne une restriction de la largeur du limbe, une réduction de la croissance de la plante et de la formation des fleurs.

Utilisations et applications

Catalyseur

-Il est un catalyseur pour la désulfuration du pétrole, des produits pétrochimiques et des liquides dérivés du charbon. Le complexe de catalyseur comprend le MoS₂ fixé sur de l'alumine et activé par le cobalt et le nickel.

Le molybdate forme un complexe avec le bismuth pour l'oxydation sélective du propène, de l'ammonium et de l'air. Ainsi, ils forment de l'acrylonitrile, de l'acétonitrile et d'autres produits chimiques, qui sont des matières premières pour les industries des plastiques et des fibres.

De même, le fer molybdate catalyse l'oxydation sélective du méthanol en formaldéhyde.

Des pigments

Le molybdène intervient dans la formation de pigments. Par exemple, l'orange au molybdène est formée par la co-précipitation du chromate de plomb, du molybdate de plomb et du sulfate de plomb.

C'est un pigment léger et stable à différentes températures, apparaissant en rouge vif, orange ou rouge-jaune. Il est utilisé dans la préparation de peintures et de plastiques, ainsi que dans les produits en caoutchouc et en céramique.

Molybdate

Le molybdate est un inhibiteur de corrosion. Le molybdate de sodium a été utilisé comme substitut du chromate pour inhiber la corrosion des aciers durcis dans une large gamme de pH.

-Il est utilisé dans les refroidisseurs d'eau, les climatiseurs et les systèmes de chauffage. Les molybdates sont également utilisés pour inhiber la corrosion dans les systèmes hydrauliques et l'ingénierie automobile. De plus, des pigments inhibant la corrosion sont utilisés dans les peintures.

-Le molybdate, en raison de ses propriétés de point de fusion élevé, de faible coefficient de dilatation thermique et de conductivité thermique élevée, est destiné à produire des rubans et des fils utilisés par l'industrie de l'éclairage.

-Il est utilisé dans les cartes mères semi-conductrices; en électronique de puissance; électrodes pour la fusion de verres; caméras pour fours à haute température et cathodes pour le revêtement de cellules solaires et écrans plats.

-En outre, le molybdate est utilisé dans la production de creusets pour tous les procédés habituels dans le domaine du traitement du saphir.

Alliages avec de l'acier

- Le molybdène est utilisé dans les alliages avec de l'acier résistant aux températures et aux pressions élevées. Ces alliages sont utilisés dans l'industrie de la construction et dans la fabrication de pièces pour avions et automobiles.

-Le molybdate, même à des concentrations aussi faibles que 2%, confère à son alliage d'acier une grande résistance à la corrosion.

Autres utilisations

- le molybdate est utilisé dans l'industrie aérospatiale; dans la fabrication d'écrans LCD; dans le traitement de l'eau et même dans l'application du faisceau laser.

Le disulfure de molybdate est à lui seul un bon lubrifiant et offre des propriétés de tolérance aux pressions extrêmes dans l'interaction des lubrifiants avec les métaux.

Les lubrifiants forment une couche cristalline à la surface des métaux. Grâce à cela, le frottement métal-métal est réduit au minimum, même à des températures élevées.

Références

1. Wikipedia. (2018). Molybdène Extrait de: en.wikipedia.org
2. R. navire (2016). Molybdène Récupéré de: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
3. Association internationale du molybdène (IMOA). (2018). Molybdène Tiré de: imoa.info
4. F Jona et P M Marcus. (2005). La structure cristalline et la stabilité du molybdène à des pressions ultra élevées. J. Phys.: Condens. Matière 17 1049.
5. Plansee. (s.f.) Molybdène Récupéré de: plansee.com
6. Lenntech (2018). Molybdène - Mo. Récupérée de: lenntech.com
7. Curiosoando.com (18 octobre 2016). Quels sont les symptômes d'une carence en molybdène? Récupéré de: curiosoando.com
8. Ed Bloodnick. (21 mars 2018). Rôle du molybdène dans la culture des plantes. Extrait de: pthorticulture.com