9. Загальна характеристика

VIB-підгрупи періодичної системи

VIB-підгрупу періодичної системи утворюють перехідні метали: Хром, Молібден і Вольфрам. У їх атомах добудовуються d-підрівні передостанніх рівнів. Електронна конфігурація атомів Хрому і Молібдену d⁵s¹, атома Вольфраму – d⁴s². Для Хрому і Молібдену спостерігається “проскок” одного електрона з ns- на (n-1)d-підрівень.

Хімічна взаємодія цих атомів здійснюється за рахунок втрати s-електронів зовнішнього рівня і d-електронів передостаннього. Макси-мальний ступінь окиснення елементів VIВ-підгрупи +6, але стійкі також сполуки Хрому, в яких його ступінь окиснення +2 чи +3. Для Молібдену і Вольфраму характерні в сполуках ступені окиснення +4 і +6; такі сполуки доволі стійкі і найбільш розповсюджені.

Металічні і особливо іонні радіуси Молібдену і Вольфраму близькі внаслідок лантаноїдного стиснення. Тому Молібден і Вольфрам схожі за фізичними і хімічними властивостями, але суттєво відрізняються від Хрому.

Як і інші d-елементи, Хром, Молібден і Вольфрам утворюють комп-лексні сполуки з координаційним числом 6 (рідше 4). У нижчому ступені окиснення для них характерні координаційні сполуки катіонного типу, на проміжному – катіонного і аніонного типу, а у вищому ступені окиснення – тільки аніонного типу.

10. Молібден

Вміст Молібдену у літосфері складає 3  10^-4 мас. %. У природі Моліб-ден зустрічається у вигляді молібденіту (молібденовий блиск) MoS₂ – мінералу чорного кольору.

Технологія отримання молібдену складна і залежить від складу руд, які переробляють. На першій стадії руду збагачують, а потім концентрати мо-лібдену переробляють в оксиди. Флотацією отримують концентрат MoS₂ (~ 70%), який потім обпалюють:

2MoS₂ + 7O₂  2MoO₃ + 4SO₂.

Із оксиду молібден отримують відновленням воднем при температурі 1123-1473 К:

MoO₃ + 3H₂  Mo + 3H₂O.

Молібден у чистому вигляді – сріблясто-білий метал. При звичайній температурі на повітрі не змінюється. Окиснюється лише при високих температурах. Молібден не розчиняється у хлоридній і розбавленій суль-фатній кислотах, але реагує з нітратною і концентрованою сульфатною кислотою (з останньою лише при нагріванні):

Mo + 3H₂SO₄  Н₂MoO₄ + 3SO₂ + 2H₂O.

У лугах Молібден практично не розчинний, але взаємодіє з окисниками у лужному середовищі (при сплавленні):

Mo + 3NaNO₃ + 2NaOH  Na₂MoO₄ + 3NaNO₂ + H₂O.

З киснем молібден утворює молібден(IV) оксид MoO₂ і молібден(VI) оксид MoO₃, а також оксиди Mo₈O₂₃ та Mo₉O₂₆.

У промислових масштабах MoO₃ одержують обпалюванням моліб-деніту. Молібден(VI) оксид одержують нагріванням металу в присутності кисню або в процесі тривалого прожарювання амоній молібдату:

2Mo + 3O₂  2MoO₃;

(NH₄)₂MoO₄  MoO₃ + 2NH₃ + H₂O.

Молібден(VI) оксид – кислотний оксид, який при взаємодії з лугами утворює солі молібденової кислоти – молібдати:

MoO₃ + 2KOH  K₂MoO₄ + H₂O.

Молібдатну кислоту H₂MoO₄ отримують дією сильних кислот на молібдати:

(NH₄)₂MoO₄ + H₂SO₄  (NH₄)₂SO₄ + H₂MoO₄.

Молібден(ІV) оксид MoO₂ отримують частковим відновленням MoO₃:

MoO₃ + H₂  MoO₂ + H₂O;

2MoO₃ + Mo  3MoO₂;

MoO₃ + CO  MoO₂ + CO₂.

Цей оксид не розчиняється у воді, належить до несолетворних оксидів. При температурах вище 973 К MoO₂ відновлюється воднем та вуглецем до металу:

MoO₂ + 2H₂  Mo + 2H₂O;

MoO₂ + 2C  Mo + CO.

При взаємодії з нітратною кислотою молібден(IV) оксид перетворю-ється в молібден(VI) оксид:

3MoO₂ + 2HNO₃  3MoO₃ + 2NO + H₂O.

Відомі сполуки Молібдену з Нітрогеном – молібден нітриди (MoN, Mo₂N, Mo₃N), з Карбоном – молібден карбіди (MoC, Mo₂C), а також з Сульфуром – молібден сульфіди (MoS₂, MoS₃).

Молібден схильний до реакцій комплексоутворення. Для нього най-більш типовим вважається координаційне число 6, але відомі сполуки, в яких координаційне число досягає 8. З низьким ступенем окиснення для Молібдену можливі комплекси катіонного типу [Mo₆Cl₈]Br₄, [MoCl₂(NH₃)₄]Cl, нейтральні [Mo(CO)₆], [MoCl₃(NH₃)₃] та аніонного типу Na₃[MoCl₆], K₂[MoOCl₅]. За високих ступенів окиснення Молібдену домінуючими є комплекси аніонного характеру H₂[MoF₆], K₃[MoF₈].

Біологічна роль Молібдену. У порівнянні з іншими біоелементами Мо-лібден необхідний живим організмам у значно менших кількостях. Однак за своїм впливом на фізіологічно-біохімічні процеси в живих організмах цей елемент посідає одне із провідних місць, оскільки сприяє вирішенню однієї із найважливіших проблем сільського господарства – проблеми азоту в землеробстві і проблеми білка в тваринництві.

Основна фізіологічна особливість Молібдену – здатність брати участь у процесі фіксації молекулярного азоту бульбочковими бактеріями рос-лин. У процесі біологічної фіксації атмосферного азоту головну роль відіграє фермент нітрогеназа, до складу якого входять Молібден і Ферум.

Не менш важливою групою біохімічних процесів, що протікають за безпосередньою участю Молібдену, є синтез нуклеїнових кислот і білків. Молібден, що міститься у клітинах рослин, взаємодіє з іншими елементами мінерального харчування (перш за все з Фосфором), що призводить до підвищення вмісту в рослинах білкового фосфору і сприятливо відобра-жається на синтезі нуклеїнових кислот.

Молібден позитивно впливає на вуглеводний обмін, синтез хлорофілу, каротину, аскорбінової кислоти, на інтенсивність окисно-відновних про-цесів у рослинах.

Молібден є компонентом ксантиноксидази – ферменту, який визначає рівень пуринового обміну в тваринному організмі та організмі людини. Пуринові основи беруть участь у побудові нуклеотидів, нуклеїнових кис-лот та інших біологічно активних сполук. У результаті інтенсифікації та-кого процесу утворюється значна кількість сечової кислоти і в організмі починають накопичуватись надлишкові солі.

Молібден позитивно впливає на синтез гемоглобіну, сприяє утворенню вітамінів С і В₁₂. У оптимальних кількостях він стимулює ріст, підвищує імунобіологічні захисні сили організму проти інфекційних захворювань.