الموليبدات

بنية الموليبدات
نموذج ثلاثي الأبعاد لأيون الموليبدات

في الكيمياء ، الموليبدات مركب يحتوي على أنيون أكسجيني للموليبدينوم في أعلى حالة أكسدة له وهي +6: O⁻ - Mo(=O) -O⁻ . يمكن للموليبدينوم تكوين نطاق واسع جدًا من هذه الأنيونات الأكسجينية ، والتي قد تكون هياكل منفصلة أو هياكل بوليمرية ممتدة، مع العلم أن الأخيرة لا توجد إلا في الحالة الصلبة . تنتمي الأنيونات الأكسجينية الأكبر حجمًا إلى مجموعة من المركبات تُسمى متعددات الأكسوميتالات ، ولأنها تحتوي على نوع واحد فقط من ذرات المعدن، تُسمى غالبًا متعددات الفلزات المتماثلة . [ 1 ] تتراوح أحجام أنيونات الموليبدينوم الأكسجينية المنفصلة من أبسطها MoO₂⁻₄ ، الموجودة في موليبدات البوتاسيوم ، إلى هياكل ضخمة للغاية موجودة في أزرق متعدد الموليبدينوم المتماثل، والتي تحتوي على سبيل المثال على 154 ذرة موليبدينوم. يختلف سلوك الموليبدينوم عن سلوك العناصر الأخرى في المجموعة السادسة . لا يشكل الكروم إلا الكرومات ، CrO 2− 4 ، Cr2 O 2− 7 ، Cr3 O 2− 10 وCr4 أيونات O 2− 13 ، وكلها مبنية على الكروم رباعي السطوح.يشبهالتنجستنالتنجستاتالتي تحتوي على التنجستن سداسي التناسق. [ 2 ]

أمثلة على أنيونات الموليبدات

من أمثلة أنيونات الأكسجين للموليبدات ما يلي:

تتبع تسمية الموليبدات عمومًا اصطلاح إضافة بادئة للدلالة على عدد ذرات الموليبدينوم الموجودة. على سبيل المثال، ثنائي الموليبدات لذرتين من الموليبدينوم، وثلاثي الموليبدات لثلاث ذرات من الموليبدينوم، وهكذا. أحيانًا تُضاف حالة الأكسدة كلاحقة، كما في خماسي الموليبدات (VI) . أيون سباعي الموليبدات، Mo7 O 6− 24 ، غالبًا ما يطلق عليه "باراموليبدات".

بنية أنيونات الموليبدات

تتميز الأنيونات الأصغر حجمًا، [ MoO₄ ] ²⁻ و [ Mo₂O₇ ] ²⁻ ، بمراكز رباعية الأوجه. في [ MoO₄ ] ²⁻ ، تكون ذرات الأكسجين الأربع متكافئة كما في الكبريتات والكرومات ، بأطوال روابط وزوايا متساوية. يمكن اعتبار [ Mo₂O₇ ] ²⁻ عبارة عن رباعيي أوجه يشتركان في زاوية، أي بذرة أكسجين واحدة رابطة، كما في ثنائي الكرومات . [ 1 ] في الأنيونات الأكبر حجمًا ، يكون الموليبدينوم عمومًا، ولكن ليس حصريًا، سداسي التناسق ، حيث تتشارك حواف أو رؤوس ثماني السطوح MoO₆ . تكون ثمانيات السطوح مشوهة، وأطوال روابط MO النموذجية هي:

  • في الطرف غير الجسري M–O حوالي 1.7 أنغستروم 
  • في وحدات M–O–M الرابطة حوالي 1.9  أنغستروم

ذا مويحتوي الأنيون 8 O 4− 26 على كل من الموليبدينوم ثماني السطوح ورباعي السطوح ويمكن عزله فيمتماثلين، ألفا وبيتا. [ 2 ]

تُظهر صورة سداسي الموليبدات أدناه متعددات السطوح التناسقية. ويُبين نموذج ملء الفراغ لصورة سباعي الموليبدات التراص المُحكم لذرات الأكسجين في البنية. يبلغ نصف قطر أيون الأكسيد 1.40  أنغستروم، بينما يبلغ نصف قطر أيون الموليبدينوم (VI) 0.59 أنغستروم، وهو أصغر بكثير .  [ 1 ] توجد أوجه تشابه قوية بين بنى الموليبدات وأكاسيد الموليبدينوم ( MoO₃ ، MoO₂ ، وأكاسيد " القص البلوري " Mo₉O₂₆ و Mo₁₀O₂₉ ) ، والتي تحتوي جميعها على أيونات أكسيد متراصة . [ 10 ]

التوازن في المحلول المائي

عند إذابة أكسيد الموليبدينوم الثلاثي MoO 3 في محلول قلوي ، يتم إنتاج الأنيون البسيط MoO 2− 4 :

MoO 3 + 2 NaOH → Na 2 MoO 4 + H 2 O

مع انخفاض الرقم الهيدروجيني ، تحدث تفاعلات تكثيف، مصحوبة بفقدان الماء وتكوين روابط Mo–O–Mo. يوضح الشكل [ 1 ] [ 11 ] النسب المولية المؤدية إلى سداسي، وسباعي، وثماني موليبدات.

6 [ MoO4 ] 2− + 10 HCl [ Mo6O19 ] 2− + 10 Cl− + 5 H2O
7 [ MoO 4 ] 2− + 8 H +[ Mo 7 O 24 ] 6− + 4 H 2 O [ 2 ]
[ Mo 7 O 24 ] 6− + [ HMoO 4 ] + 3 H +[ Mo 8 O 26 ] 4− + 2 H 2 O [ 2 ]

بيروكسوموليبدات

تُعرف العديد من مركبات بيروكسوموليبدات، مثل [ Mo2O3 ( O2 ) 2 ( H2O ) 2 ] 2− ومركب رباعي البيروكسيد [ Mo(O2 ) 4 ] 2− . [ 12 ] تتشكل هذه المركبات عند معالجة أملاح الموليبدات ببيروكسيد الهيدروجين .

رباعي ثيوموليبدات

ينتج أنيون رباعي ثيوموليبدات الأحمر عند معالجة محاليل الموليبدات بكبريتيد الهيدروجين :

[ NH₄ ] [ MoO₄ ] + 4H₂S[ NH₄ ] [ MoS₄ ] + 4H₂O​

مثل الموليبدات نفسها، تخضع MoS 2− 4 للتكثيف في وجود الأحماض، ولكن هذه التكثيفات مصحوبة بعمليات الأكسدة والاختزال .

الاستخدامات الصناعية

التحفيز

تُستخدم الموليبدات على نطاق واسع في مجال التحفيز . ومن حيث الكمية، يُعدّ استخدامها كمادة أولية في محفزات عملية إزالة الكبريت بالهيدروجين، وهي العملية التي يتم من خلالها إزالة الكبريت من البترول، أكبر مستهلك للموليبدات . وتُحفّز موليبدات البزموت ، التي يبلغ تركيبها الاسمي Bi₉PMo₁₂O₅₂ ، عملية الأكسدة الأمينية للبروبيلين إلى أكريلونيتريل . أما موليبدات الحديد ، فتُستخدم صناعيًا لتحفيز أكسدة الميثانول إلى الفورمالديهايد . [ 13 ]

مثبطات التآكل

يُستخدم موليبدات الصوديوم في معالجة المياه الصناعية كمثبط للتآكل . كان يُعتقد في البداية أنه بديل جيد للكرومات ، بعد حظر الكرومات بسبب سميتها. مع ذلك، يتطلب الموليبدات تركيزات عالية عند استخدامه بمفرده، لذا تُضاف إليه عادةً مثبطات تآكل تكميلية، [ 14 ] ويُستخدم بشكل أساسي في دوائر التبريد المغلقة ذات درجات الحرارة العالية. [ 15 ] ووفقًا لدراسة تجريبية، وُجد أن الموليبدات مبيد حيوي فعال ضد التآكل الناتج عن الكائنات الحية الدقيقة ، حيث أدت إضافة 1.5 ملي مول من MoO₂₋₄ يوميًا إلى انخفاض معدل  التآكل بنسبة 50% . [ 16 ]

المكثفات الفائقة

استُخدمت الموليبدات (وخاصةً FeMoO₄ ، وFe₂ ( MoO₄ )، وNiMoO₄ ، وCoMoO₄، و MnMoO₄ ) كمواد أنود أو كاثود في المكثفات المائية. [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] وبسبب تخزين الشحنة شبه السعوي ، لوحظت سعة نوعية تصل إلى 1500 فاراد/غرام . [ 18 ]

الدواء

يُستخدم الموليبدينوم-99 المشع على شكل موليبدات كنظير أصلي في مولدات التكنيتيوم-99m لتصوير الطب النووي . [ 21 ]

آخر

يتطلب تثبيت النيتروجين وجود إنزيمات الموليبدات في البقوليات (مثل فول الصويا والأكاسيا وغيرها). ولهذا السبب، غالباً ما تحتوي الأسمدة على كميات صغيرة من أملاح الموليبدات. وعادةً ما تكون الكمية المستخدمة أقل من كيلوغرام واحد للفدان. [ 13 ]

أصباغ الكروم الموليبداتية هي أصباغ متخصصة ولكنها متوفرة تجاريًا. [ 13 ] يُستخدم الموليبدات (عادةً في صورة موليبدات البوتاسيوم) أيضًا في الاختبارات اللونية التحليلية لتحديد تركيز السيليكا في المحلول، والمعروفة باسم طريقة الموليبدينوم الأزرق . [ 22 ] بالإضافة إلى ذلك، يُستخدم في التحليل اللوني لتركيز الفوسفات بالاشتراك مع صبغة المالاكيت الأخضر .

تحتوي كواشف موليبدوفانادات على أيونات الموليبدات والفانادات . وتُستخدم في تحديد محتوى أيون الفوسفات في تحليل النبيذ والمنتجات الأخرى المصنوعة من الفاكهة. [ 23 ]

الأحجار الكريمة الطبيعية

بلورات الموليبدات التي يجمعها هواة الأحجار الكريمة، وتأتي أفضل عينات الموليبدات المتبلورة في العالم من منجم مادواسكا في أونتاريو (كندا). [ 24 ]

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 غرينوود، نورمان ن.؛ إيرنشو، آلان (1997). كيمياء العناصر (الطبعة الثانية  ). باتروورث-هاينمان. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN 978-0-08-037941-8.
  2. 1 2 3 4 كوتون، ف. ألبرت ؛ ويلكنسون، جيفري ؛ موريلو، كارلوس أ.؛ بوخمان، مانفريد (1999)، الكيمياء اللاعضوية المتقدمة ( الطبعة السادسة)، نيويورك: وايلي-إنترساينس، ISBN  0-471-19957-5
  3. VW Day؛ MF Fredrich؛ WG Klemperer ؛ W. Shum (1977). "تخليق وتوصيف أيون ثنائي الموليبدات، Mo2 O 2− 7 ".مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية.99(18): 6146.doi:10.1021/ja00460a074.
  4. غيو ن.؛ فيري ج. (أغسطس 1997). "التخليق الحراري المائي والبنية البلورية لثلاثي موليبدات الإيثيلين ديامين اللامائي (C2 ساعة10 شمالاً2 )[Mo3 O10 ]".مجلة كيمياء الحالة الصلبة.132(1): 224–227(4).Bibcode:1997JSSCh.132..224G.doi:10.1006/jssc.1997.7502.
  5. بي إم غيت هاوس؛ بي. ليفرت (1971). "البنية البلورية لرباعي موليبدات البوتاسيوم، Kشهرين4 O13 ، وعلاقتها بهياكل متعددات موليبدات المعادن أحادية التكافؤ الأخرى".مجلة الجمعية الكيميائية أ:2107-2112.doi:10.1039/J19710002107.
  6. و. لاسوشا؛ هـ. شينك (1997). "البنية البلورية لخماسي موليبدات الأنيلينيوم من بيانات حيود المسحوق. حل البنية البلورية باستخدام حزمة الطرق المباشرة POWSIM". مجلة علم البلورات التطبيقية . 30 (6): 909-913 . doi : 10.1107/S0021889897003105 .
  7. س. غمامي (2003). "البنية البلورية والجزيئية لثنائي (رباعي ميثيل الأمونيوم) سداسي موليبدات (VI)". بحوث وتكنولوجيا البلورات . 38 (913): 913-917 . doi : 10.1002/crat.200310112 . S2CID 95078211 . 
  8. هوارد تي. إيفانز الابن؛ برايان إم. غيت هاوس؛ بيتر ليفرت (1975). "البنية البلورية لأيون الهيبتاموليبدات (VI) (باراموليبدات)، [Mo 7 O 24 ] 6− ، في أملاح الأمونيوم والبوتاسيوم رباعية الهيدرات". مجلة الجمعية الكيميائية، معاملات دالتون (6): 505-514 . doi : 10.1039/DT9750000505 .
  9. غيت هاوس، بي إم؛ ليفرت، بي. (1970-04-01). "البنية البلورية لعشر موليبدات الفضة، Ag6Mo10O33" . مجلة كيمياء الحالة الصلبة . 1 (3): 484-496 . doi : 10.1016/0022-4596(70)90131-3 . ISSN 0022-4596 . 
  10. "الأكاسيد: كيمياء الحالة الصلبة" دبليو إتش مكارول، موسوعة الكيمياء غير العضوية ، تحرير آر. بروس كينج، جون وايلي وأولاده (1994) ISBN 0-471-93620-0
  11. كليمبرر، دبليو جي (1990). "أيزوبوليوكسوميتالات رباعي بوتيل الأمونيوم". التخليق غير العضوي . التخليق غير العضوي. المجلد 27. الصفحات 74-85 . doi : 10.1002/9780470132586.ch15 . ISBN   9780470132586.
  12. ^ جرزيوا، م.؛ لاسوشا، دبليو؛ روتكوسكا-بيك، د. (2009). "التحقيق الهيكلي لمجمعات tetraperoxo لـ Mo(VI) و W(VI)" . مجلة كيمياء الحالة الصلبة . 182 (4): 973-982 . دوى : 10.1016/j.jssc.2009.01.009 .
  13. 1 2 3 روجر ف. سيبينيك وآخرون. "الموليبدينوم ومركبات الموليبدينوم" في موسوعة أولمان للتكنولوجيا الكيميائية 2005؛ وايلي-في سي إتش، فاينهايم. doi : 10.1002/14356007.a16_655
  14. "أنظمة التبريد المفتوحة ذات إعادة التدوير - GE Water" . gewater.com .
  15. "أنظمة التبريد المغلقة ذات إعادة التدوير - GE Water" . gewater.com .
  16. "التآكل المتأثر بالميكروبات في صناعة النفط والغاز في المراحل الأولية" .
  17. ^ بوروشوثامان، كيه كيه؛ كوبا، م. موراليداران، ج. (2012/11/01). “سلوك المكثف الفائق لـ α-MnMoO 4 nanorods على إلكتروليتات مختلفة”. نشرة بحوث المواد . 47 (11): 3348–3351 . دوى : 10.1016/j.materresbull.2012.07.027 .
  18. 1 2 سينثيلكومار، باسكار؛ سانكار، كاليموثو فيجايا؛ سيلفان، راماكريشنان كالاي؛ دانييل، ميريك. مانيكام ، ميناكشي (2012/12/05). “Nano α-NiMoO 4 كقطب كهربائي جديد للمكثفات الفائقة الكهروكيميائية”. RSC متقدم . 3 (2): 352-357 . دوى : 10.1039 / c2ra22743f . ISSN 2046-2069 . 
  19. كاي، داوبينغ؛ وانغ، داندان؛ ليو، بين؛ وانغ، يانرونغ؛ ليو، يوان؛ وانغ، لينغلينغ؛ لي، هان؛ هوانغ، هوي؛ لي، تشيوهونغ (26-12-2013). "مقارنة الأداء الكهروكيميائي لقضبان نانوية من NiMoO4 وكرات نانوية هرمية لتطبيقات المكثفات الفائقة". مجلة ACS للمواد والتطبيقات . 5 (24): 12905-12910 . doi : 10.1021/am403444v . ISSN 1944-8244 . PMID 24274769 .  
  20. شيا، شيفنغ؛ لي، وو؛ هاو، تشينغلي؛ وانغ، وينجوان؛ وانغ، شين (2013-06-01). "تخليق أحادي الخطوة لمركبات CoMoO4 / غرافين ذات خصائص كهروكيميائية محسّنة للمكثفات الفائقة". Electrochimica Acta . 99 : 253–261 . doi : 10.1016/j.electacta.2013.03.131 .
  21. لجنة المجلس الوطني للبحوث (الولايات المتحدة) المعنية بإنتاج النظائر الطبية دون استخدام اليورانيوم عالي التخصيب. (2009). "إنتاج واستخدام الموليبدينوم-99/التكنيتيوم-99م" . إنتاج النظائر الطبية دون استخدام اليورانيوم عالي التخصيب . واشنطن العاصمة: مطبعة الأكاديميات الوطنية.
  22. "ASTM D7126 – 15 طريقة الاختبار القياسية للقياس اللوني المباشر للسيليكا" . astm.org .
  23. أميرين، ماينارد أ.؛ أميرين، ماينارد أندرو؛ جوسلين، ماينارد ألكسندر (1970-01-01). نبيذ المائدة: تقنية إنتاجه . مطبعة جامعة كاليفورنيا. ص 760-761 . ISBN  978-0-520-01657-6.
  24. ماكدوغال، ريموند (2019-09-03). "أبرز المعادن من منطقة بانكروفت، أونتاريو، كندا" . الصخور والمعادن . 94 (5): 408-419 . doi : 10.1080/00357529.2019.1619134 . ISSN 0035-7529 . S2CID 201298402 .