钼：结构，性质，化合价，功能 - 化学 - 2025

的钼（Mo）的是一种属于第6族，周期表第5周期的过渡金属。它具有电子配置（Kr）4d ⁵ 5s ¹；原子序数为42，平均原子质量为95.94 g / mol。它具有7种稳定同位素：⁹² Mo，⁹⁴ Mo，⁹⁵ Mo，⁹⁶ Mo，⁹⁷ Mo，⁹⁸ Mo和¹⁰⁰ Mo；同位素⁹⁸ Mo所占的比例更大

它是一种白色金属，具有银色外观，化学性质类似于铬。实际上，两者都是同一族的金属元素，铬位于钼上方；也就是说，钼较重并且具有较高的能级。

来源：通过Wikimedia Commons通过化学元素的高分辨率图像（http://images-of-elements.com/molybdenum.php）

钼并非自然存在，而是作为矿物质的一部分，其中最丰富的是钼（MoS ₂）。此外，它与其他含硫矿物有关，也可从中获得铜。

在第一次世界大战期间，它的使用有所增加，因为它替代了钨，钨由于钨的大量开采而稀缺。

特点

钼的特点是耐用性强，耐腐蚀，熔点高，可延展并耐高温。它被认为是一种难熔金属，因为它的熔点高于铂（1772摄氏度）。

它还具有一系列附加特性：其原子的结合能高，蒸气压低，热膨胀系数低，热导率高且电阻低。

所有这些性质和特性使钼具有多种用途和应用，其中最引人注目的是与钢形成合金。

另一方面，它是生命必不可少的微量元素。在细菌和植物中，钼是参与固定和利用氮的多种酶中的辅助因子。

钼是氧转移酶活性的辅助因子，该酶从水中转移氧原子，同时转移两个电子。这些酶包括灵长类动物黄嘌呤氧化酶，其功能是将黄嘌呤氧化为尿酸。

它可以从几种食物中获得，包括：花椰菜，菠菜，大蒜，全谷物，荞麦，小麦胚芽，小扁豆，向日葵种子和牛奶。

发现

钼不是自然界中分离出来的，因此在许多复杂物中，钼在古代就与铅或碳混淆了。

1778年，瑞典化学家兼药剂师卡尔·威廉（Carl Wilhelm）设法鉴定出钼是一种独特的元素。威廉用硝酸处理了辉钼矿（MoS ₂），得到了一种酸性化合物，他在其中鉴定出了钼。

后来，在1782年，彼得·雅各布·赫尔姆（Peter Jacob Hjelm）使用威廉的酸化合物通过碳还原反应成功分离出了不纯的钼。

结构体

钼的晶体结构是什么？它的金属原子在大气压下采用以人体为中心的立方晶体系统（bcc）。在较高的压力下，钼原子会压缩形成更密集的结构，例如面心立方（fcc）和六边形（hcp）。

它的金属结合力很强，同时也是熔点最高（2623ºC）的固体之一。这种结构强度是由于钼富含电子，其晶体结构相当致密，并且比铬重。这三个因素使它能够增强它所参与的合金。

另一方面，比金属钼的结构更重要的是其化合物的结构。钼的特征是能够形成双核（Mo-Mo）或多核（Mo-Mo-Mo-···）化合物。

它也可以与其他分子配位形成通式为MoX ₄至MoX _8的化合物。在这些化合物中，氧桥（Mo-O-Mo）或硫（Mo-S-Mo）的存在很常见。

物产

出现

固体银白色。

熔点

2,623°C（2,896 K）。

沸点

4,639°C（4,912 K）。

融合焓

32 kJ /摩尔

汽化焓

598 kJ /摩尔

蒸汽压力

在3,000 K时为3.47 Pa。

莫氏硬度

5.5

水溶性

钼化合物难溶于水。但是，钼酸根离子MoO ₄ ^-2是可溶的。

腐蚀

它耐腐蚀，是最能抵抗盐酸作用的金属之一。

氧化作用

在室温下不会生锈。要快速生锈，需要的温度必须高于600ºC。

巴伦西亚斯

钼的电子构型为4d ⁵ 5s ¹，因此具有六个价电子。取决于结合的原子，金属可能会失去所有电子并具有+6（VI）的化合价。例如，如果它与负电性氟原子（MoF ₆）形成键。

但是，它可能会丢失1-5个电子。因此，它的化合价范围从+1（I）到+5（V）。当它仅失去一个电子时，它离开5s轨道，其构型变为4d ⁵。4d轨道的五个电子需要高度酸性的介质和类电子物种才能离开Mo原子。

在其六价态中，最常见的是六价态？+4（IV）和+6（VI）。Mo（IV）具有4d ²构型，而Mo（VI）。

对于Mo ⁴⁺，尚不清楚为什么它比例如Mo ³⁺更稳定（Cr ³⁺就是这种情况）。但是对于Mo ^6+，可能会失去这六个电子，因为稀有气体k变成了等电子。

氯化钼

下面列出了从（II）到（VI）的一系列不同价态或氧化态的氯化钼：

-二氯化钼（MoCl ₂）。黄色固体。

-三氯化钼（MoCl ₃）。暗红色固体。

-四氯化钼（MoCl ₄）。纯黑色。

-五氯化钼（MoCl ₅）。稳定的深绿色。

-六氯化钼（MoCl ₆）。固体棕色。

身体功能

钼是生命中必不可少的微量元素，因为它作为辅酶存在于多种酶中。氧转移酶使用钼作为辅因子来实现其通过一对电子从水中转移氧的功能。

氧转移酶包括：

• 黄嘌呤氧化酶。
• 醛氧化酶，可氧化醛类。
• 肝脏中的胺和硫化物。
• 亚硫酸盐氧化酶，可氧化肝脏中的亚硫酸盐。
• 硝酸还原酶。
• 植物中存在的亚硝酸盐还原酶。

黄嘌呤酶

黄嘌呤氧化酶催化灵长类中嘌呤分解代谢的最终步骤：将黄嘌呤转化为尿酸，然后尿酸被排出体外。

黄嘌呤氧化酶具有FAD作为辅酶。另外，非血红素铁和钼也参与催化作用。酶的作用可通过以下化学方程式描述：

黄嘌呤+ H ₂ O + O ₂ =>尿酸+ H ₂ O ₂

钼充当钼蝶呤的辅助因子（Mo-co）。黄嘌呤氧化酶主要存在于肝脏和小肠，但由于免疫技术的应用，其已被定位在乳腺，骨骼肌和肾脏中。

黄嘌呤氧化酶被用于治疗痛风的药物别嘌醇抑制。2008年，药物非布索坦的商业化开始在治疗该疾病方面取得了更好的成绩。

醛氧化酶

醛氧化酶位于细胞质中，存在于植物界和动物界。该酶催化醛氧化成羧酸。

细胞色素P ₄₅₀和单胺氧化酶（MAO）的中间体也催化氧化。

由于其广泛的特异性，醛氧化酶可以氧化许多药物，主要在肝脏中发挥作用。酶对醛的作用可通过以下方式概述：

醛+ H ₂ O + O ₂ =>羧酸+ H ₂ O ₂

亚硫酸氧化酶

亚硫酸盐氧化酶参与亚硫酸盐向硫酸盐的转化。这是降解含硫化合物的最终步骤。酶催化的反应按照以下流程进行：

SO ₃ ^-2 + H ₂ O + 2（细胞色素C）被氧化=> SO ₄ ^-2 + 2（细胞色素C）被还原+ 2 H ⁺

由于人类的基因突变导致的酶缺乏会导致过早死亡。

亚硫酸盐是一种神经毒性化合物，因此亚硫酸盐氧化酶的低活性会导致精神疾病，智力低下，精神退化并最终导致死亡。

在铁代谢中和作为牙齿的成分

钼参与铁的代谢，促进其肠道吸收和红细胞的形成。此外，它是牙齿珐琅质的一部分，与氟化物一起有助于预防蛀牙。

不足

与美国钼含量高的地区相比，钼摄入不足与中国和伊朗地区食管癌的发病率更高有关。

在植物中的重要性

硝酸还原酶是一种在植物中起着至关重要作用的酶，因为它与亚硝酸还原酶一起参与了硝酸盐向铵的转化。

这两种酶需要辅因子（Mo-co）才能运作。硝酸还原酶催化的反应概述如下：

硝酸盐+电子给体+ H ₂ O =>亚硝酸盐+氧化电子给体

硝酸盐氧化还原过程发生在植物细胞的细胞质中。前一反应的产物亚硝酸盐被转移到质体中。亚硝酸还原酶作用于亚硝酸盐，产生氨。

铵用于合成氨基酸。另外，植物利用钼将无机磷转化为有机磷。

有机磷存在于许多生物功能分子中，例如：ATP，6-磷酸葡萄糖，核酸，磷脂等。

钼缺乏症主要影响十字花科，豆类，一品红和报春花的种类。

在花椰菜中，缺乏钼会限制叶片的宽度，减少植物的生长和花朵的形成。

用途与应用

催化剂

-是石油，石化产品和煤制液体脱硫的催化剂。催化剂配合物包含固定在氧化铝上并被钴和镍活化的MoS ₂。

-钼酸盐与铋形成络合物，用于丙烯，氨和空气的选择性氧化。因此，它们形成了丙烯腈，乙腈和其他化学物质，它们是塑料和纤维工业的原料。

同样，钼酸铁催化甲醇选择性氧化为甲醛。

颜料

-钼参与颜料的形成。例如，钼铬是通过铬酸铅，钼酸铅和硫酸铅的共沉淀而形成的。

这是一种在各种温度下均稳定的浅色颜料，以亮红色，橙色或红黄色出现。它用于制备油漆和塑料，以及橡胶和陶瓷产品。

钼酸盐

-钼酸盐是腐蚀抑制剂。钼酸钠已被用作铬酸盐的替代品，以在宽pH范围内抑制回火钢的腐蚀。

-用于水冷却器，空调和加热系统。钼酸盐还用于抑制液压系统和汽车工程中的腐蚀。另外，在油漆中使用抑制腐蚀的颜料。

-钼酸盐由于其高熔点，低热膨胀系数和高导热性的特性，被用于生产照明行业使用的胶带和线。

-用于半导体主板；在电力电子领域；玻璃熔化电极 高温炉室和阴极，用于涂覆太阳能电池和平面屏幕。

-此外，钼酸盐还用于蓝宝石加工领域中所有常规工艺的坩埚生产中。

钢合金

-钼与耐高温高压钢合金一起使用。这些合金用于建筑业以及飞机和汽车零件的制造。

钼酸盐即使浓度低至2％，也能使其与钢的合金具有很高的耐腐蚀性。

其他用途

-钼酸盐用于航空航天工业；在液晶显示屏的制造中；在水处理中，甚至在激光束的应用中。

-钼酸二硫化物本身就是一种良好的润滑剂，并且在润滑剂与金属的相互作用中具有极高的耐压性能。

润滑剂在金属表面形成结晶层。因此，即使在高温下，金属与金属之间的摩擦也可以减小到最小。

参考文献

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