موضوع مقاله: مولیبدن | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # مولیبدن | مقدمه: این نام از لاتین نوین molybdaenum گرفته شده‌است که بر اساس واژه یونان باستان (مولیبدوس)، به معنی سرب است، زیرا سنگ معدن آن با سنگ معدن سرب اشتباه گرفته شده بود. | ## بخش 1: مولیبدن | سنگ‌های معدنی مولیبدن در طول تاریخ شناخته شده بود، اما این عنصر در سال ۱۷۷۸ توسط کارل ویلهلم شیله کشف شد (یعنی تمایز آن به عنوان یک هویت جدید). مولیبدن به‌طور طبیعی به عنوان یک فلز خالص روی زمین وجود ندارد و فقط به شکل اکسیدهای مختلف در مواد معدنی یافت می‌شود. عنصر خالص آن، که یک فلز نقره‌ای و در حالت ریخته شده خاکستری رنگ است، ششمین ماده بر اساس دمای ذوب است. این عنصر به راحتی در آلیاژها کاربیدهای سخت و پایدار تشکیل می‌دهد و به همین دلیل بیشتر تولید جهانی این عنصر (حدود ۸۰٪) در آلیاژهای فولاد از جمله آلیاژهای با مقاومت بالا و ابرآلیاژها مصرف می‌شود. بیشتر ترکیبات مولیبدن حلالیت کمی در آب دارند، اما وقتی مواد معدنی حامل مولیبدن با اکسیژن و آب در تماس قرار بگیرند، یون مولیبدات حاصل کاملاً محلول است. در صنعت، از ترکیبات مولیبدن (حدود ۱۴٪ از تولید جهانی این عنصر) در کاربردهای فشار بالا و دمای بالا به عنوان رنگدانه و کاتالیست استفاده می‌شود. آنزیم‌های حامل مولیبدن تا حد زیادی متداول‌ترین کاتالیزورهای باکتریایی برای شکستن پیوند شیمیایی در نیتروژن مولکولی جو در فرایند تثبیت بیولوژیکی نیتروژن هستند. اکنون حداقل ۵۰ آنزیم مولیبدن در باکتری‌ها، گیاهان و جانوران شناخته شده‌است، اگرچه فقط آنزیم‌های باکتریایی و سیانوباکتریایی در تثبیت نیتروژن نقش دارند. ویژگی‌ها خواص فیزیکی مولیبدن در شکل خالص خود یک فلز خاکستری نقره ای با سختی موس ۵٫۵ و وزن اتمی استاندارد ۹۵٫۹۵ گرم بر مول است. در عناصر طبیعی، فقط تانتال، اسمیم، رنیوم، تنگستن و کربن دارای نقاط ذوب بالاتری هستند. مولیبدن در بین فلزات تجاری موجود در بازار یکی از کمترین ضرایب انبساط حرارتی را دارد. خواص شیمیایی مولیبدن یک فلز واسطه با الکترونگاتیویته ۱۶٫۲ در مقیاس پائولینگ است. اکسایش توده در دمای بالاتر از ۶۰۰ درجه سلسیوس رخ می‌دهد و در نتیجه تری‌اکسید مولیبدن ایجاد می‌شود. مانند بسیاری از فلزات انتقالی سنگین تر، مولیبدن تمایل کمی به تشکیل کاتیون در محلول آبی نشان می‌دهد، اگرچه کاتیون در شرایط کنترل شده دقیق، شناخته شده‌است. مولیبدن از نقطه ذوب بسیار بالایی برخوردار است بنابراین به صورت پودر خاکستری تولید و فروخته می‌شود. بسیاری از اقلام مولیبدن از طریق فشرده‌سازی پودر در فشار بسیار بالا تشکیل می‌شوند. در آلیاژهای فولادی برای افزایش مقاومت، سختی، رسانایی الکتریکی و مقاومت در برابر خوردگی و سایش استفاده می‌شود. مولیبدن بدون اینکه به میزان زیادی نرم یا منبسط شود می‌تواند دماهای خیلی بالا را تحمل کند، و این امر استفاده از آن را در محیط‌های با گرمای شدید مناسب کرده‌است، از جمله زره پوش نظامی، قطعات هواپیما ، کنتاکت‌های الکتریکی، موتورهای صنعتی و ساپورت رشته‌های لامپ. اکثر آلیاژهای فولاد با مقاومت بالا (به عنوان مثال، فولادهای 41xx) حاوی ۰٫۲۵٪ تا ۸٪ مولیبدن هستند. حتی با وجود این درصدهای کم، سالانه بیش از ۴۳۰۰۰ تن مولیبدن در ساخت فولادهای زنگ نزن، فولادهای ابزار، چدن‌ها و ابرآلیاژهای دمابالا مصرف می‌شود. مولیبدن همچنین در آلیاژهای فولاد به دلیل کمک به افزایش مقاومت در برابر خوردگی و قابلیت جوشکاری از ارزش بالایی برخوردار است. عامل افزایش مقاومت به خوردگی فولادهای زنگ نزن سری ۳۰۰ (به خصوص گرید ۳۱۶) و همچنین فولادهای سوپرآستنیتی وجود عنصر مولیبدن است. گاهی به علت چگالی کمتر و قیمت پایدارتر، از مولیبدن به جای تنگستن استفاده می‌شود. به عنوان مثال، سری 'M' از فولادهای تندبر مانند M2، M4 و M42 جایگزینی برای فولاد حاوی تنگستن سری 'T' است. از مولیبدن همچنین می‌توان به عنوان یک پوشش مقاوم در برابر شعله برای سایر فلزات استفاده کرد. اگرچه نقطه ذوب آن ۲۶۲۳ درجه سلسیوس است، اما مولیبدن در دمای بالاتر از ۷۶۰ درجه سلسیوس به سرعت اکسید می‌شود و برای استفاده در محیط‌های خلا مناسب تر است. به عنوان مثال، به دلیل مقاومت در برابر فلز روی مذاب، هم از آلیاژهای مولیبدن خالص و هم از مولیبدن-تنگستن (۷۰٪ / ۳۰٪) برای لوله‌کشی، همزن‌ها و پروانه‌های پمپ که با روی مذاب تماس پیدا می‌کنند، استفاده می‌شود. کاربردها به شکل عنصر خالص از پودر مولیبدن بعنوان کود برخی گیاهان مانند گل کلم استفاده می‌شود. از مولیبدن خالص در تحلیل کننده‌های NO , NO2، NOx در نیروگاه‌ها برای کنترل آلودگی استفاده می‌شود. در دمای ۳۵۰ درجه سلسیوس، این عنصر به عنوان یک کاتالیزور برای NO2/NOx عمل می‌کند و مولکول‌های NO را برای تشخیص توسط نور مادون قرمز تشکیل می‌دهد. ترکیبات (شامل ۱۴٪ از مصرف جهانی) مولیبدن دی سولفید (MoS2) به عنوان یک روانکار جامد و یک ماده ضد سایش فشار-بالا دما-بالا (HPHT) مصرف می‌شود. این ماده لایه‌های محکمی را روی سطوح فلزی تشکیل می‌دهد و یک ماده افزودنی رایج به روغن‌های فشار-بالا دما-بالا است (در صورت خرابی ناگهانی گریس، یک لایه نازک مولیبدنی از تماس قطعات روانکاری شده جلوگیری می‌کند). این ماده همچنین دارای خصوصیات نیمه رسانایی است و در کاربردهای الکترونیکی مزایایی نسبت به سیلیسیم متداول یا گرافین دارد. | ## بخش 2: مولیبدن | از MoS2 همچنین به عنوان کاتالیزور در هیدروکراکینگ فراورده‌های نفتی حاوی نیتروژن، گوگرد و اکسیژن استفاده می‌شود. مولیبدن دی‌سیلیسید (MoSi2) یک سرامیک رسانای الکتریکی است که کاربرد اصلی آن در ساخت المنت‌های حرارتی برای گرمایش است و در دماهای بیشتر از ۱۵۰۰ درجه سلسیوس در هوا کار می‌کند. برخی از نمونه‌ها کاتالیزورهای اکسایش انتخابی پروپیلن به اکرولین و اسید اکریلیک، و آموکسیداسیون پروپیلن به اکریلونیتریل هستند. ساخت کاتالیزورها و فرایند مناسب برای اکسایش انتخابی مستقیم پروپان به اسید اکریلیک در حال تحقیق است. از شیشه آهک سودا با روکش مولیبدن در سلول‌های خورشیدی CIGS (مس ایندیم گالیوم سلنید) به نام سلول‌های خورشیدی CIGS استفاده می‌شود. مولیبدن برای انسان مولیبدن در سبزیجات برگی، حبوبات، گوشت و بسیاری از غلات یافت می‌شود. بیشتر مولیبدن از طریق ادرار به عنوان مولیبدات در مقادیری که مستقیماً با میزان مصرف مرتبط است، دفع می‌شود؛ همچنین با صفرا از بین می‌رود. کمبود مولیبدن در انسان بسیار نادر است؛ این می‌تواند با مصرف طولانی مدت رژیم‌های غذایی حاوی غلظت بالای سولفات، مس یا تنگستن ایجاد شود. برای افرادی که در مناطقی با محتوای بسیار کم مولیبدن در خاک زندگی می‌کنند، افزایش میزان سرطان مری توصیف شده‌است.Blanco, A. انسان‌هایی که از طریق صنعت یا مناطقی با سطح مولیبدن طبیعی بالا مانند ارمنستان در معرض خطر هستند، سطح اسیداوریک پلاسما را افزایش داده و شیوع نقرس را افزایش می‌دهند.Jeffery, E. نقش مولیبدن در گیاهان و کشاورزی مولیبدن در دسته‌بندی عناصر گیاهی از نظر مصرف، در دسته عناصر کم مصرف یا ریزمغذی‌ها قرار می‌گیرد. هرچند مانند منگنز در مقابل سایر عناصر به نسبت کمتری برای رشد و نمو گیاه مورد نیاز است اما این عنصر نقشی حیاتی در تنظیم اعمال حیاتی گیاه ایفا می‌کند. مولیبدن در فهرست ریزمغذی‌ها آخرین عنصر است و کمترین عنصریست که در گیاه مورد استفاده قرار می‌گیرد. محدوده غلظت مولیبدن موجود در بافت گیاهان به صورت طبیعی بین ۱٫۵ تا ۰٫۳ ppm است، چیزی حدود ۲ تا ۱ میلی‌گرم در کیلوگرم اکثر گیاهان مورد بررسی. کمبود یا سمیت ناشی مولیبدن مسئله رایجی نیست اما در بین گیاهان شناخته شده کمبود این عنصر در بنت قنسول بسیار مشاهده می‌شود که مثل سایر عناصر قبل از اینکه اثرات سو مشاهده شود باید برطرف شود. مولیبدن خاک دامنه طبیعی غلظت مولیبدن در خاک‌های کشاورزی ۰/۸ تا ۳/۳ میلی‌گرم در کیلوگرم است. خاک‌های حاصل از سنگ‌های گرانیتی، صدف‌ها، تخته‌سنگ‌ها یا شیست‌های رس‌مانند اغلب مولیبدن زیادی دارند. سولفات و مولیبدات در طول جذب توسط ریشه‌ها شدیداً آنیون‌های رقیب هستند؛ مقادیر بالای سولفات احتمالاً با تضاد یونی و رقابت بر سر مکان جذب ریشه می‌تواند جذب آن را مهار کند؛ بنابراین اصلاحات خاکی حاوی سولفات مانند گچ و همچنین سینگل سوپرفسفات، جذب مولیبدن را کاهش می‌دهند.Marschner, P.. برخلاف اکثر عناصرغذایی گیاهان، با بالارفتن pH خاک، مولیبدن بیشتر در دسترس قرار می‌گیرد. اسیدیته ۶/۳۵ کافی در نظر گرفته می‌شود و در ۶/۰ یا پایین‌تر، کمبود می‌تواند رخ دهد. ترکیبات کلسیم در خاک آهکی چنین نیست؛ بنابراین با افزایش pH دردسترس بودن مولیبدن به‌طور مداوم افزایش می‌یابد و در برخی موارد آهک‌زدن به‌تنهایی برای اصلاح کمبود مولیبدن کافی است.Schulte, E. در این آنزیم‌ها مولیبدن بین سه حالت اکسیداسیون (۴+، ۵+، ۶+) شاتل می‌کند، درنتیجه واکنش‌های انتقال دو الکترون را کاتالیز می‌کند. 10.1016/C2009-0-63043-9.؛ ازجمله: نیتروژناز مجموعه آنزیم کلیدی است که برای همه میکروارگانیسم‌های تثبیت‌کننده نیتروژن منحصربه فرد است. آنزیم نیتروژناز که کاهش N2 به NH3 را کاتالیز می‌کند، یکی از معدود آنزیم‌هایی است که برای فعالیت کاتالیزوری کاملاً به Mo متکی است.9. نیترات ردوکتاز آنزیمی است که اولین مرحله در کاهش نیترات نیتروژن (کاهش نیترات به نیتریت) به اشکال آلی درون گیاه را کاتالیز می‌کند و تصور می‌شود که منعکس‌کننده میزان فعالیت نیتروژن در برگ‌ها باشد.Gerik, T. doi:10.1016/S0065-2113(08)60503-9 در طی کاهش نیترات، الکترون‌ها مستقیماً از مولیبدن به نیترات منتقل می‌شوند. فعالیت نیترات ردوکتاز در برگ‌های گیاهان دارای کمبود مولیبدن کم است؛ اما می‌تواند به راحتی در عرض چند ساعت توسط نفوذ به بخش‌های برگ با مولیبدن القا شود.Marschner, P.. گزانتین دهیدروژناز گزانتین دهیدروژناز یک متالوفلاوپروتئین همودیمری است که هر زیرواحد آن حاوی یک Moco است. گزانتین دهیدروژناز اکسیداسیون هیپوگزانتین به گزانتین و گزانتین به اسیداوریک را کاتالیز می‌کند. آنزیم در کاتابولیسم پورین‌ها و درنتیجه، در مسیر بیوسنتز اوریدها که محصولات اکسیداسیون پورین‌ها هستند، نقش دارد. در حبوباتی مانند سویا و لوبیای چشم بلبلی که اوریدها شایع‌ترین ترکیبات نیتروژنه تشکیل‌شده در گره‌های ریشه هستند، گزانتین دهیدروژناز نقش کلیدی در متابولیسم نیتروژن ایفا می‌کند. در سیتوزول گره‌ها پورین‌ها (مانند گزانتین) به اسیداوریک، پیش ماده آورید، اکسید می‌شوند. علاوه بر تخریب پورین، گزانتین دهیدروژناز همچنین ممکن است در فعل و انفعالات گیاه-پاتوژن، مرگ سلولی مرتبط با پاسخ بیش ازحد حساس و پیری طبیعی نقش داشته باشد.Marschner, P.. | ## بخش 3: مولیبدن | آلدهید اکسیداز آلدهید اکسیداز با توجه به توالی اسیدهای آمینه شباهت زیادی به گزانتین دهیدروژناز دارد و حاوی Moco است. آلدهید اکسیداز تبدیل آلدهید آبسیزیک به آبسیزیک اسید (ABA) که آخرین مرحله در بیوسنتز آبسیزیک اسید است، را کاتالیز می‌کند. آبسیزیک اسید یک فیتوهورمون است که در فرایندهای رشدونمو و پاسخ به استرس‌های زیستی و غیرزیستی نقش دارد. گیاهان دارای کمبود مولیبدن به دلیل تأثیر بر بیوسنتز ABA، به استرس دمای پایین و غرقاب حساستر هستند. سولفیت اکسیداز در مقایسه با سایر آنزیم‌های حاوی مولیبدن در گیاهان، سولفیت اکسیداز کوچکتر و ساده‌تر است و فقط Moco را به عنوان مرکز اکسایش مجدد خود در اختیار دارد. سولفیت اکسیداز با استفاده از O2، اکسیداسیون سولفیت به سولفات را در داخل پراکسی‌زوم‌ها کاتالیز می‌کند. سولفیت یک متابولیت سمی است که وقتی گیاهان در معرض گاز دی‌اکسیدگوگرد قرار می‌گیرند یا در طی تجزیه اسیدهای آمینه حاوی گوگرد، تولید می‌شود؛ بنابراین سولفیت اکسیداز نقش مهمی در حفاظت از گیاهان در برابر آسیب‌های ناشی از دی‌اکسیدگوگرد دارد.Marschner, P.. از آنجایی که مولیبدن به میزان زیادی با نیتروژن همراه است علائم کمبود آن هم گاهی شبیه به علائم کمبود نیتروژن است. مولیبدن تنها ریزمغذی متحرک درون گیاه است و علائم کمبود آن معمولاً از برگ‌های پیر و گاهی میانی گیاه شروع به نمایان شدن می‌کند که بعداً به سمت ساقه‌ها و برگ‌های جوانتر نیز پیش می‌رود. بسته به گونه‌های گیاهی و منبع نیتروژن، میزان کمبود بحرانی مولیبدن بین ۰/۱ و ۱/۰ میکروگرم در گرم وزن خشک برگ متفاوت است. در بذرها غلظت مولیبدن بسیار متغیر است اما به‌طور کلی در حبوبات بسیار بیشتر از غیرحبوبات است. مولیبدن در میان عناصر ضروری منحصر به فرد است زیرا بذرهای طبیعی برخی گیاهان می‌توانند بیش از مقدار مورد نیاز گیاه نسل بعدی مولیبدن ذخیره کنند. در گونه‌های دولپه‌ای، کاهش شدید اندازه و بی‌نظمی در تشکیل تیغه برگ موسوم به Whiptail، معمولی‌ترین علامت ظاهری ناشی از نکروز موضعی در بافت و تمایز ناکافی دسته‌های آوندی در مراحل اولیه رشد است. در صورت کمبود شدید کلروز حاشیه ای و نکروز در برگ‌های بالغ با غلظت نیترات بالا نیز رخ می‌دهد. ترکیبی از آهک‌زنی و تأمین مولیبدن اغلب منجر به جذب لوکس و غلظت بسیار بالای مولیبدن در قسمت‌های رویشی شاخه‌ها و بذرها می‌شود.Marschner, P.. از آنجایی که جهت تبدیل نیترات به آمونیوم به مولیبدن نیاز است استفاده از کودهای نیتراته علائم کمبود مولیبدن را زودتر از مصرف کودهای آمونیوم دار نمایان می‌کند. تحقیقات نشان داده‌است میزان سولفات زیاد در خاک جذب مولیبدن از خاک را مختل می‌کند. سمیت ناشی از مولیبدن در گیاهان یک ویژگی منحصر به فرد از تغذیه مولیبدن، تغییر گسترده بین کمبود بحرانی و غلظت سمعیت است که ممکن است تا ۱۰۰۰۰ برابر (به‌عنوان مثال ۰/۱ تا ۱۰۰۰ میکروگرم مولیبدن در گرم وزن خشک) متفاوت باشد. مولیبدنوز غلظت زیاد اما غیررسمی مولیبدن در گیاهان علوفه‌ای ممکن است برای جانوران به ویژه برای نشخوارکنندگان که نسبت به غلظت‌های بیش ازحد مولیبدن حساس هستند، خطرناک باشد. غلظت‌های مولیبدن بیش از ۵ تا ۱۰ میلی‌گرم در کیلوگرم وزن خشک علوفه می‌تواند باعث ایجاد سمیت شناخته شده به عنوان مولیبدنوز یا ترشک شود. علائم سمیت شامل کاهش رشد، کم خونی، بی‌اشتهایی، اسهال و ضعف همراه با تحلیل رفتن نخاع است. از اثر مهارکننده سولفات روی میزان جذب مولیبدات می‌توان برای کاهش غلظت مولیبدن در گیاهان به سطوح غیر سمی استفاده کرد؛ یا برای خود گیاهان یا برای نشخوارکنندگان.Marschner, P.. کودهای محتوی مولیبدن در بیشتر خاک‌ها، آهک‌زنی برای افزایش pH خاک می‌تواند غلظت مولیبدات در دسترس را افزایش داده و کمبودها را برطرف کند. اثربخشی پایین خاک در مقایسه با مولیبدن محلول‌پاشی شده ممکن است نشان‌دهنده تثبیت مولیبدن در خاک باشد، با این حال، اغلب نتیجه اختلال در جذب توسط ریشه‌ها نیز است.Marschner, P.. اما در خاک‌هایی که آهک‌زنی عملی نیست و غلظت مولیبدن کم است، می‌توان از کودهای مولیبدن استفاده کرد. می‌تواند برروی خاک پخش شده یا با آن مخلوط شود، با محلول‌پاشی استفاده کرد یا در تیمار بذر قرار داد.Reicks, S. تیمارهای بذری که شامل کود مولیبدن هستند، اغلب در مناطقی که کمبود مولیبدن دارند استفاده می‌شوند. نشان داده شده‌است که استفاده از مولیبدن تری‌اکسید به میزان ۱۵۰ گرم در هکتار دارای فعالیت باقی مانده تا ۵ سال است. غلظت Mo در لجن فاضلاب به دلیل آلوده شدن به فاضلاب‌های صنعتی معمولاً بیشتر از خاک است. میانگین غلظت Mo در لجن فاضلاب که در چهار تحقیق گزارش شد، حدود ۱۲ میلی‌گرم در کیلوگرم است. نانوکود مولیبدن نانوتکنولوژی با بهبود کارایی نهاده‌های کشاورزی و کنترل هدفمند رهاسازی مواد مغذی، نقش مؤثری در افزایش بهره‌وری محصولات پایدار دارد. مطالعات نشان داده‌اند که کاربرد نانو-مولیبدن در گندم زمستانه می‌تواند وزن خشک ریشه، ساقه و برگ‌ها و همچنین عملکرد دانه را نسبت به کودهای معمولی افزایش دهد. این کود همچنین نرخ فتوسنتز، هدایت روزنه‌ای و تعرق گیاه را بهبود می‌بخشد و تجمع مولیبدن در دانه و پارامترهای رشد مرتبط با کلروفیل را افزایش می‌دهد. | ## جمع‌بندی | این یافته‌ها نانو-مولیبدن را به عنوان جایگزینی بالقوه برای کودهای مولیبدن معمولی، به ویژه در خاک‌های اسیدی، معرفی می‌کنند.