MOLIBDÊNIO: ESTRUTURA, PROPRIEDADES, VALÊNCIAS, FUNÇÕES - QUÍMICA - 2025

O molibdênio (Mo) é um metal de transição pertencente ao grupo 6, período 5 da Tabela Periódica. Possui configuração eletrônica (Kr) 4d ⁵ 5s ¹; número atômico 42 e massa atômica média de 95,94 g / mol. Possui 7 isótopos estáveis: ⁹² Mo, ⁹⁴ Mo, ⁹⁵ Mo, ⁹⁶ Mo, ⁹⁷ Mo, ⁹⁸ Mo e ¹⁰⁰ Mo; sendo o isótopo ⁹⁸ Mo 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.

Fonte: Por imagens de alta resolução de elementos químicos (http://images-of-elements.com/molybdenum.php), via Wikimedia Commons

O molibdênio não é encontrado livre na natureza, mas como parte dos minerais, sendo o mais abundante a molibdenita (MoS ₂). 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, escasso devido à sua exploração massiva.

Caracteristicas

O molibdênio é caracterizado 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 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, lentilhas, 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. Wilhelm tratou a molibdenita (MoS ₂) com ácido nítrico, obtendo um composto de natureza ácida no qual 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- ···).

Ele também pode se coordenar com outras moléculas para formar compostos com as fórmulas MoX ₄ a MoX ₈. 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 MoO ₄ ^-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 enferrujar rapidamente requer temperaturas superiores a 600 ºC.

Valencias

A configuração eletrônica do molibdênio é 4d ⁵ 5s ¹, então ele 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 (MoF ₆).

No entanto, pode perder de 1 a 5 elétrons. Assim, suas valências vão de +1 (I) a +5 (V). Quando perde apenas um elétron, sai do orbital 5s e sua configuração passa a ser 4d ⁵. 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) possui configuração 4d ², enquanto Mo (VI),.

Para Mo ⁴⁺ não está claro por que é mais estável do que, por exemplo, Mo ³⁺ (como é o caso com Cr ³⁺). Mas para Mo ⁶⁺ 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 (MoCl ₂). Sólido amarelo.

-Tricloreto de molibdênio (MoCl ₃). Sólido vermelho escuro.

-Tetracloreto de molibdênio (MoCl ₄). Preto sólido.

-Pentacloreto de molibdênio (MoCl ₅). Verde escuro sólido.

-Hexacloreto de molibdênio (MoCl ₆). 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 tem 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 + H ₂ O + O ₂ => Ácido Úrico + H ₂ O ₂

O molibdênio atua como o co-fator molibdopterina (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, 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 reino animal. A enzima catalisa a oxidação do aldeído em ácido carboxílico.

O citocromo P ₄₅₀ e os intermediários da enzima monoamina oxidase (MAO) também catalisam a oxidação.

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 + H ₂ O + O ₂ => Ácido Carboxílico + H ₂ O ₂

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:

SO ₃ ^-2 + H ₂ O + 2 (citocromo C) oxidado => SO ₄ ^-2 + 2 (citocromo C) reduziu + 2 H ⁺

Uma deficiência da enzima 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 as regiões dos Estados Unidos com altos níveis de molibdênio.

Importância nas Plantas

O nitrato redutase é uma enzima que desempenha um papel vital nas plantas, pois junto com a enzima nitrito redutase intervém na transformação do nitrato em amônio.

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

Dador de nitrato + Electron + H ₂ O => + Dador de Nitrito Oxidado Electron

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 de função biológica, 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 MoS ₂ 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 utilizado 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 para semicondutores; 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 resistem a 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 de 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

1. Wikipedia. (2018). Molibdênio. Recuperado de: en.wikipedia.org
2. R. Ship. (2016). Molibdênio. Recuperado de: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
3. International Molybdenum Association (IMOA). (2018). Molibdênio. Retirado de: imoa.info
4. F Jona e PM Marcus. (2005). A estrutura cristalina e a estabilidade do molibdênio em pressões ultra-altas. J. Phys.: Condens. Matter 17 1049.
5. Plansee. (sf). Molibdênio. Recuperado de: plansee.com
6. Lenntech. (2018). Molibdênio - Mo. recuperado 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. Recuperado de: pthorticulture.com