Το μολυβδαίνιο είναι ένα αργυρόλευκο μέταλλο που είναι όλκιμο και είναι ιδιαίτερα ανθεκτικό στη διάβρωση. Έχει ένα από τα υψηλότερα σημεία τήξης όλων των αγνών στοιχείων - μόνο τα στοιχεία ταντάλιο και βολφράμιο έχουν υψηλότερα σημεία τήξης. Το μολυβδαίνιο είναι επίσης ένα μικροθρεπτικό συστατικό απαραίτητο για τη ζωή.
Ως μέταλλο μετάβασης, το μολυβδαίνιο σχηματίζει εύκολα ενώσεις με άλλα στοιχεία. Το μολυβδαίνιο περιλαμβάνει 1,2 μέρη ανά εκατομμύριο (ppm) του φλοιού της Γης κατά βάρος, αλλά δεν βρίσκεται ελεύθερα στη φύση. Το κύριο μετάλλευμα του μολυβδαινίου είναι ο μολυβδενίτης (διθειούχο μολυβδαίνιο), αλλά μπορεί επίσης να βρεθεί σε βουλφενίτη (μολυβδαινικό μόλυβδο) και σε πονελλίτη (μολυβδαινικό ασβέστιο).
Ανακτηθεί ως παραπροϊόν της εξόρυξης χαλκού ή βολφραμίου. Το μολυβδαίνιο εξορύσσεται κυρίως στις Ηνωμένες Πολιτείες, την Κίνα, τη Χιλή και το Περού. Η παγκόσμια παραγωγή είναι περίπου 200.000 τόνοι ετησίως, σύμφωνα με την Royal Society of Chemistry (RSC).
Μόνο τα γεγονότα
- Ατομικός αριθμός (αριθμός πρωτονίων στον πυρήνα): 42
- Ατομικό σύμβολο (στον περιοδικό πίνακα των στοιχείων): Mo
- Ατομικό βάρος (μέση μάζα του ατόμου): 95,96
- Πυκνότητα: 10,2 γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό
- Φάση σε θερμοκρασία δωματίου: Στερεό
- Σημείο τήξεως: 4,753 βαθμούς Φαρενάιτ (2,623 βαθμούς Κελσίου)
- Σημείο ζέσης: 8,382 βαθμούς F (4,639 βαθμούς C)
- Αριθμός ισοτόπων (άτομα του ιδίου στοιχείου με διαφορετικό αριθμό νετρονίων): 24 των οποίων οι χρόνοι ημίσειας ζωής είναι γνωστοί με αριθμούς μάζας από 86 έως 110.
- Τα πιο συνηθισμένα ισότοπα: Mo-98 (24,1 τοις εκατό); Μο-96 (16,7 τοις εκατό). Mo-95 (15,9%). Mo-92 (14,8 τοις εκατό); Μο-97 (9,6 τοις εκατό); Μο-100 (9,6 τοις εκατό). Mo-94 (9,2%).
Ανακάλυψη
Ο μαλακός μαύρος μεταλλικός μολυβδαίντης (σουλφίδιο του μολυβδαινίου) συχνά μπερδεύεται με γραφίτη ή μολύβδινο μετάλλευμα μέχρι το 1778, όταν η ανάλυση του γερμανικού χημικού Carl Scheele αποκάλυψε ότι δεν ήταν ούτε μία από αυτές τις ουσίες και ήταν στην πραγματικότητα ένα εντελώς νέο στοιχείο. Επειδή όμως η Scheele δεν διέθετε έναν κατάλληλο κλίβανο για να μειώσει το λευκό στερεό στο μέταλλο, θα ήταν ακόμα λίγα χρόνια πριν να αναγνωριστεί το στοιχείο, σύμφωνα με την Chemicool. Στην πραγματικότητα, ο Scheele έγινε αργότερα γνωστός ως "σκληρή τύχη Scheele" επειδή έκανε διάφορες χημικές ανακαλύψεις - συμπεριλαμβανομένου του οξυγόνου - αλλά η πίστωση δόθηκε πάντα σε κάποιον άλλο.
Για τα επόμενα χρόνια, οι επιστήμονες συνέχισαν να υποθέτουν ότι ο μολυβδαινίτης περιείχε ένα νέο στοιχείο, αλλά ακόμα αποδείχθηκε πολύ δύσκολο να εντοπιστεί, αφού κανείς δεν κατάφερε να το μειώσει σε μέταλλο. Μερικοί ερευνητές το μεταμόρφωσαν σε οξείδιο, όμως, όταν προστέθηκαν στο νερό, σχημάτισαν μολυβδένιο οξύ, αλλά το ίδιο το μέταλλο παρέμεινε φευγαλέο.
Τελικά, ο Σουηδός χημικός Peter Jacob Hjelm βάσισε το μολυβδικό οξύ με άνθρακα στο λινέλαιο για να σχηματίσει μια πάστα. Η πάστα επέτρεψε στενή επαφή μεταξύ του άνθρακα και του μολυβδενίτη. Στη συνέχεια, ο Hjelm θερμαίωσε το μείγμα σε ένα κλειστό χωνευτήρι για να παράγει το μέταλλο, το οποίο ονόμασε στη συνέχεια μολυβδαίνιο, μετά την ελληνική λέξη "μολυβδός", που σημαίνει μόλυβδος. Το νέο στοιχείο ανακοινώθηκε το φθινόπωρο του 1781, σύμφωνα με την Royal Society of Chemistry.
Χρησιμοποιεί
Το πιο εμπορικό μολυβδαίνιο χρησιμοποιείται στην παραγωγή κραμάτων, όπου προστίθεται για να αυξήσει τη σκληρότητα, τη δύναμη, την ηλεκτρική αγωγιμότητα και την ανθεκτικότητα στη φθορά και στη διάβρωση.
Μικρές ποσότητες μολυβδαινίου μπορούν να βρεθούν σε μια μεγάλη ποικιλία προϊόντων: βλήματα, τμήματα κινητήρων, τρυπάνια, λεπίδες πριονιών, ηλεκτρικά νήματα, προσθετικά λιπαντικών, μελάνια για κυκλώματα και προστατευτικά επιστρώματα σε λέβητες. Χρησιμοποιείται επίσης ως καταλύτης στη βιομηχανία πετρελαίου. Το μολυβδαίνιο παράγεται και πωλείται ως γκρι σκόνη και πολλά από τα προϊόντα του σχηματίζονται με συμπίεση της σκόνης υπό εξαιρετικά υψηλή πίεση, σύμφωνα με την Royal Society of Chemistry.
Λόγω του υψηλού σημείου τήξης του, το μολυβδαίνιο εκτελεί απίστευτα καλά κάτω από πολύ υψηλές θερμοκρασίες. Είναι ιδιαίτερα χρήσιμο σε προϊόντα που πρέπει να παραμείνουν λιπαρά κάτω από αυτές τις ακραίες θερμοκρασίες. Έτσι, σε περιπτώσεις όπου μερικά λιπαντικά και έλαια μπορεί να αποσυντεθούν ή να πιάσουν φωτιά, τα λιπαντικά με σουλφίδια του μολυβδαίνιου μπορούν να χειριστούν τη θερμότητα και να κρατήσουν τα πράγματα κινούμενα.
Οι οποίοι γνώριζαν?
- Το μολυβδαίνιο είναι το 54ο πιο κοινό στοιχείο του φλοιού της Γης.
- Το άτομο μολυβδαινίου έχει το μισό ατομικό βάρος και πυκνότητα ως βολφράμιο. Εξαιτίας αυτού, το μολυβδαίνιο αντικαθιστά συχνά το βολφράμιο στα κράματα χάλυβα, προσφέροντας το ίδιο μεταλλουργικό αποτέλεσμα με μόνο το μισό μέταλλο, σύμφωνα με την Encyclopaedia Britannica.
- Το "Big Bertha", το γερμανικό όπλο 43 τόνων που χρησιμοποιήθηκε στον Β 'Παγκόσμιο Πόλεμο, περιείχε μολυβδαίνιο και όχι σίδηρο ως βασικό συστατικό του χάλυβα λόγω του πολύ υψηλότερου σημείου τήξης του.
- Ο μολυβδαινίτης, ή μολυβδένια, είναι ένα μαλακό μαύρο ανόργανο που χρησιμοποιείται για να κάνει μολύβια. Το ορυκτό θεωρήθηκε ότι περιέχει μόλυβδο και συχνά συγχέεται με γραφίτη.
- Ο μολυβδαινίτης χρησιμοποιείται σε ορισμένα κράματα με βάση το νικέλιο, όπως τα Hastelloys - κατοχυρωμένα με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας κράματα, τα οποία είναι ιδιαίτερα ανθεκτικά στη θερμότητα και στη διάβρωση και σε χημικά διαλύματα.
Μικροθρεπτικά συστατικά
Το μολυβδαίνιο είναι ένα μικροθρεπτικό συστατικό απαραίτητο για τη ζωή, αλλά πάρα πολύ από αυτό είναι τοξικό.
Το μολυβδαίνιο υπάρχει σε δεκάδες ένζυμα. Ένα από αυτά τα σημαντικά ένζυμα είναι η αζώτωση, η οποία επιτρέπει την ανάληψη του αζώτου στην ατμόσφαιρα και τη μετατροπή σε ενώσεις που επιτρέπουν στα βακτήρια, τα φυτά, τα ζώα και τους ανθρώπους να συνθέτουν και να χρησιμοποιούν πρωτεΐνες.
Στον άνθρωπο, η κύρια λειτουργία του μολυβδαινίου είναι να χρησιμεύσει ως καταλύτης για τα ένζυμα και να συμβάλει στη διάσπαση των αμινοξέων στο σώμα, σύμφωνα με το Drweil.com. Στα φυτά, το μολυβδαίνιο είναι ένα απαραίτητο ιχνοστοιχείο απαραίτητο για τη σταθεροποίηση του νιτρογόνου και άλλες μεταβολικές διεργασίες.
Το μολυβδαίνιο έχει τη μοναδική ποιότητα να είναι λιγότερο διαλυτό σε όξινα εδάφη και πιο διαλυτό σε αλκαλικά εδάφη (είναι τυπικά το αντίθετο για άλλα μικροθρεπτικά συστατικά). Ως εκ τούτου, η διαθεσιμότητα του μολυβδαινίου στα φυτά είναι αρκετά ευαίσθητη στο pH και στις συνθήκες αποστράγγισης. Σε αλκαλικά εδάφη, για παράδειγμα, μερικά φυτά μπορούν να έχουν έως και 500 ppm μολυβδαίνιο, σύμφωνα με την Lenntech. Αντίθετα, άλλες εκτάσεις είναι άγονες λόγω έλλειψης μολυβδαινίου στο έδαφος.
Απαραίτητο για εξέλιξη
Μια άλλη ενδιαφέρουσα χρήση για το μολυβδαίνιο είναι ο ρόλος του στην επιστημονική έρευνα. Το μολυβδαίνιο είναι πολύ άφθονο στον ωκεανό σήμερα, αλλά ήταν πολύ λιγότερο σε παρελθόν. Αυτό του επιτρέπει να χρησιμεύσει ως ένας εξαιρετικός δείκτης της αρχαίας ωκεάνιας χημείας. Οι επιστήμονες στον τομέα της βιογεωλογίας, για παράδειγμα, μελετούν την ποσότητα του μολυβδαινίου σε αρχαία πετρώματα για να εκτιμήσουν πόση ποσότητα οξυγόνου μπορεί να υπήρχε στον ωκεανό ή / και στην ατμόσφαιρα κατά τη διάρκεια μιας συγκεκριμένης χρονικής περιόδου.
Πριν από μερικά χρόνια, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, Riverside, υποψιάστηκαν ότι οι ανεπάρκειες του οξυγόνου και του μολυβδαινίου ίσως ήταν υπεύθυνες για μια μεγάλη υστέρηση στην εξέλιξη. Ήξεραν ότι περίπου 2,4 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, υπήρξε αύξηση του οξυγόνου στην επιφάνεια της Γης και ότι το οξυγόνο ήταν σε θέση να φτάσει στην επιφάνεια του ωκεανού για να στηρίξει τους μικροοργανισμούς. Ωστόσο, η ποικιλία των ζωντανών οργανισμών παρέμεινε πολύ χαμηλή. Στην πραγματικότητα, τα ζώα δεν εμφανίστηκαν μέχρι σχεδόν 2 δισεκατομμύρια χρόνια αργότερα - ή περίπου 600 εκατομμύρια χρόνια πριν - σύμφωνα με το δελτίο τύπου της μελέτης στην Science Daily.
Όταν στερούνται μολυβδαίνιο, τα βακτήρια δεν μπορούν να μετατρέψουν το άζωτο σε μια μορφή χρήσιμη για τα ζωντανά πράγματα. Και αν τα βακτηρίδια δεν μπορούν να μετατρέψουν το άζωτο αρκετά γρήγορα, τότε οι ευκαρυώτες δεν μπορούν να ευδοκιμήσουν επειδή αυτές οι μονοκύτταρες μορφές ζωής δεν είναι σε θέση να μετατρέψουν το άζωτο από μόνα τους, σύμφωνα με το Science Daily.
Για τη μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature, οι ερευνητές μέτρησαν τα επίπεδα του μολυβδαινίου σε μαύρο σχιστόλιθο, έναν τύπο ιζηματογενούς βράχου πλούσιου σε οργανική ύλη και συχνά βρεθεί βαθιά στον ωκεανό. Αυτό τους βοήθησε να εκτιμήσουν πόσο μολυβδαίνιο μπορεί να έχει διαλυθεί στο θαλασσινό νερό όπου είχε σχηματιστεί το ίζημα.
Πράγματι, οι ερευνητές βρήκαν ισχυρές ενδείξεις ότι ο ωκεανός αυτή τη στιγμή είχε έλλειψη σημαντικού μολυβδαινίου. Αυτό θα είχε αρνητικό αντίκτυπο στην εξέλιξη των πρώιμων ευκαρυωτικών, που οι επιστήμονες πιστεύουν ότι έδωσαν όλα τα ζώα (συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων), τα φυτά, τους μύκητες και τα μονοκύτταρα ζώα, όπως οι protists.
