تويت
المولبدينوم هو معدن فضي أبيض قابل للتشكيل وله مقاومة عالية للتآكل، كما أن له واحدة من أعلى نقاط الانصهار من بين كل العناصر النقية؛ إذ لا يسبقه سوى عنصرا التنتالوم والتنجستن، المولبدينوم هو أيضًا مغذٍ دقيق -Micronutrient ضروري للحياة.
مثل باقي المعادن الانتقالية، يشكل المولبدينوم بسهولة مركبات مع عناصر أخرى، يكون المولبدينوم 1.2 جزء من المليون من قشرة الأرض وزنا، ولكنه لا يوجد حرا في الطبيعة، خام المولبدينوم الرئيس هو المولبدينايت (ثاني كبريتيد المولبدينوم)، كما يمكن إيجاده أيضًا في صورة ولفينايت (رصاص المولبديت) وباويلايت (كالسيوم المولبديت).
يمكن الحصول على المولبدينوم ناتجًا ثانويًّا عند استخراج النحاس أو التنجستن.
يُستخرج المولبدينوم أساسًا في الولايات المتحدة والصين وتشيلي وبيرو، ويبلغ الإنتاج السنوي العالمي حوالي 200,000 طن طبقا للجمعية الملكية للكيمياء.
حقائق مجردة
العدد الذري لعنصر المولبدنيوم
الاكتشاف:
كان كثيرا ما يحدث الخلط بين معدن المولبدينايت (كبريتيد المولبدينوم) وبين الجرافيت أو خام الرصاص وذلك حتى عام 1778 عندما أظهر تحليلٌ للكيميائي الألماني كارل شيلى أنها لم تكن أيًّا من هذين العنصرين؛ وأنه في الواقع هو عنصر جديد، ولكن شيلي لم يكن يمتلك فرنًا مناسبًا لاختزال المادة الصلبة البيضاء إلى معدن، لذا فقد استغرقت بضعة سنوات في التعرف على العنصر، هذا وفقًا لكيميكول.
في الواقع، فإن شيلي أصبح يُعرف بعد ذلك باسم »شيلي سيء الحظ «لأنه قام بعدد من الاكتشافات الكيميائية – بما في ذلك الأكسجين- إلا أن الفضل دائمًا ما كان يُنسب إلى شخص آخر.
في السنوات اللاحقة، استمر العلماء في افتراض أن المولبدينايت تحتوي على عنصر جديد، ولكنه ظل صعبًا في التحديد لأنه لم يتمكن أحد من اختزاله إلى معدن؛ إلا أن بعض الباحثين تمكنوا من تحويله إلى أكسيد والذي عند إضافته إلى الماء، يتكون حمض المولبديك، ولكن المعدن نفسه استمر لغزا.
في النهاية، خلط الكيميائي السويدي بيتر جيكوب حمض المولبديك مع الكربون في زيت بذور الكتان ليكون عجينة، والتي سمحت بالاتصال المباشر بين الكربون والمولبدينايت، بعد ذلك سخن جيكوب الخليط في بوتقة مغلقة لينتج المعدن، والذي أطلق عليه مولبدينوم من الكلمة اليونانية »مولبدوس« والتي تعني رصاص، وقد اُعلن عن المعدن الجديد خريف عام 1781 طبقًا للجمعية الملكية للكيمياء.
الاستخدامات
يُستخدم معظم المولبدينوم التجاري في إنتاج السبائك، إذ يُضاف إليها ليزيد من الصلابة والقوة، والتوصيلية الكهربائية، ومقاومة التآكل والتعرية.
يمكن العثور على كميات قليلة من المولبدينوم في عدد كبير من المنتجات مثل: الصواريخ وأجزاء المحركات، والمثقاب ونصل المنشار، وأسلاك المسخنات الكهربية، وإضافات التشحيم، والحبر الخاص بألواح الدوائر الكهربية، وطلاء الحماية في الغلايات، كما يُستخدم محفزًا في الصناعات البترولية، ويُنتج المولبدينوم ويُباع في صورة مسحوق رمادي، وتُشكل معظم منتجاته من خلال ضغط المسحوق تحت ضغط عالٍ جدا، وهذا طبقًا للجمعية الملكية للكيمياء.
بسبب درجة انصهاره العالية؛ فإن المولبدينوم يؤدي بشكل جيد تحت درجات الحرارة المرتفعة للغاية، المولبدينوم مفيد خاصة في المنتجات التي تحتاج التشحيم تحت درجات حرارة مرتفعة؛ لذا ففي الحالات التي قد يحترق فيها المُشحم أو الزيت، فإن مشحمات كبريتيد المولبدينوم يمكنها تحمل الحرارة والمحافظة على حركة الأشياء.
من كان يعرف؟
يعد المولبدينوم من العناصر الغذائية الدقيقة الضرورية للحياة، لكنَ الكثير منه قد يكون سامّا.
يوجد المولبدينوم في العشرات من الإنزيمات، وأحد هذه الإنزيمات الهامة هو النيتروجينيز والذي يسمح بامتصاص النيتروجين من الغلاف الجوي وتحويله إلى مركبات تسمح للبكتريا والنباتات والحيوانات والبشر بتصنيع البروتينات واستخدامها.
في البشر: الوظيفة الأساس للمولبدينوم هي العمل محفزًّا للإنزيمات؛ كما يساعد في تكسير الأحماض الأمينية في الجسم، وفي النباتات: المولبدينوم هو عنصر شحيح، لكنه ضروري لتثبيت النيتروجين والعمليات الأيضية الأخرى.
يتمتع المولبدينوم بخاصية فريدة وهي كونه أقل ذوبانا في التربة الحمضية؛ وأكثر ذوبانا في التربة القاعدية (أي أنه عكس باقي المغذيات الدقيقة)؛ لذلك فإن توفر المولبدينوم للنبات حساس جدًّا لمقياس الأس الهيدروجيني pH ولظروف التصريف، مثلًا في التربة القاعدية قد تمتص بعض النباتات إلى 500 جزء في المليون من المولبدينوم، هذا طبقًا إلى لينتيك، وفي المقابل، نجد بعض الأراضي قاحلةً بسبب غياب المولبدينوم من التربة.
ضروري للتطور
أحد الاستخدامات الهامة الأخرى للمولبدينوم هو دوره في البحث العلمي.
المولبدينوم وفير جدا في المحيطات حاليًا، ولكنه كان أقل كثيرًا في الماضي؛ هذا يسمح للمولبدينوم بالعمل مؤشرًا رائعًا لكيمياء المحيطات قديمًا.
على سبيل المثال يدرس علماء الجيولوجيا الحيوية كمية المولبدينوم في الصخور القديمة؛ للمساعدة في تقدير كمية الأكسجين التي كانت موجودة في المحيط والغلاف الجوي أو في أحدهما أثناء فترة تاريخية معينة.
منذ عدة سنوات، شك بعض الباحثين من جامعة كاليفورنيا في أن نقص الأكسجين والمولبدينوم قد يكون مسؤولًا عن تأخر كبير في التطور.
الباحثون يعرفون أنه منذ حوالي 2.4 مليار سنة، كانت هناك زيادة في الأكسجين على سطح الأرض؛ وأن هذا الأكسجين قد تمكن من الوصول إلى سطح المحيط ليدعم الكائنات الدقيقة؛ إلا أن تنوع الكائنات الحية قد كان قليلًا جدا.
في الواقع، لم تظهر الحيوانات حتى 2 مليار سنة بعدها (أو منذ حوالي 600 مليون سنة مضت) طبقًا لدراسة صحفية في ساينس ديلي Science Daily.
عند حرمان البكتريا من المولبدينوم؛ فإنها لا تتمكن من تحويل النيتروجين إلى صورة مفيدة للكائنات الحية، وإذا لم تتمكن البكتريا من تحويل النيتروجين بالسرعة الكافية، فإن الكائنات عديدة الخلية لن تتمكن من الازدهار؛ لأن هذه الكائنات أحادية الخلية لم تتمكن من تحويل النيتروجين وحدها، وهذا طبقا لساينس ديلي Science Daily-.
في الدراسة التي نُشرت في مجلة نيتشر Nature-، قاس الباحثون مستويات المولبدينوم في الطَفل الأسود، وهو نوع من الصخور الترسيبية الغنية بالمواد العضوية والموجود عادة في عمق المحيط، هذا ساعدهم على تقدير كمية المولبدينوم التي كانت ذائبة في مياه المحيط حين تكونت هذه الصخور.
في الحقيقة: وجد الباحثون أدلة قوية على أن المحيط في ذلك الوقت كان يفتقر إلى المولبدينوم ذي الأهمية، وكان لهذا تأثيرًا سلبيًّا على تطور الجيل الأول من حقيقيات النوى؛ والتي يعتقد العلماء أنها أدت إلى ظهور كل الحيوانات (بما في ذلك البشر) والنباتات والفطريات والحيوانات أحادية الخلية مثل الطلائعيات.
مثل باقي المعادن الانتقالية، يشكل المولبدينوم بسهولة مركبات مع عناصر أخرى، يكون المولبدينوم 1.2 جزء من المليون من قشرة الأرض وزنا، ولكنه لا يوجد حرا في الطبيعة، خام المولبدينوم الرئيس هو المولبدينايت (ثاني كبريتيد المولبدينوم)، كما يمكن إيجاده أيضًا في صورة ولفينايت (رصاص المولبديت) وباويلايت (كالسيوم المولبديت).
يمكن الحصول على المولبدينوم ناتجًا ثانويًّا عند استخراج النحاس أو التنجستن.
يُستخرج المولبدينوم أساسًا في الولايات المتحدة والصين وتشيلي وبيرو، ويبلغ الإنتاج السنوي العالمي حوالي 200,000 طن طبقا للجمعية الملكية للكيمياء.
حقائق مجردة
- العدد الذري (عدد البروتونات في النواة): 42
- الرمز الذري (على الجدول الدوري للعناصر): Mo
- الوزن الذري (الكتلة المتوسطة للذرة): 95.96
- الكثافة: 10.2 غرام لكل سنتيمتر مكعب
- الحالة عند حرارة الغرفة: صلب
- درجة الانصهار: 4753 درجة فهرنهايت (2623 درجة مئوية)
- درجة الغليان: 8382 درجة فهرنهايت (4639 درجة مئوية)
- عدد النظائر (ذرات لنفس العنصر ولكن بأعداد نيوترونات مختلفة): 24 نظير معروف فترة عمر النصف لها وتتراوح أعدادها الكتلية من 86 إلى 110.
- أكثر النظائر شيوعًا هي Mo-98 (21.1 في المائة)، وMo-96 (16.7 في المائة)، Mo-95 (15.9 في المائة)، Mo-92 (14.8 في المائة)، Mo-97 (9.6 في المائة)، Mo100 (9.6 في المائة)،Mo-94 (9.2 في المائة).
العدد الذري لعنصر المولبدنيوم
الاكتشاف:
كان كثيرا ما يحدث الخلط بين معدن المولبدينايت (كبريتيد المولبدينوم) وبين الجرافيت أو خام الرصاص وذلك حتى عام 1778 عندما أظهر تحليلٌ للكيميائي الألماني كارل شيلى أنها لم تكن أيًّا من هذين العنصرين؛ وأنه في الواقع هو عنصر جديد، ولكن شيلي لم يكن يمتلك فرنًا مناسبًا لاختزال المادة الصلبة البيضاء إلى معدن، لذا فقد استغرقت بضعة سنوات في التعرف على العنصر، هذا وفقًا لكيميكول.
في الواقع، فإن شيلي أصبح يُعرف بعد ذلك باسم »شيلي سيء الحظ «لأنه قام بعدد من الاكتشافات الكيميائية – بما في ذلك الأكسجين- إلا أن الفضل دائمًا ما كان يُنسب إلى شخص آخر.
في السنوات اللاحقة، استمر العلماء في افتراض أن المولبدينايت تحتوي على عنصر جديد، ولكنه ظل صعبًا في التحديد لأنه لم يتمكن أحد من اختزاله إلى معدن؛ إلا أن بعض الباحثين تمكنوا من تحويله إلى أكسيد والذي عند إضافته إلى الماء، يتكون حمض المولبديك، ولكن المعدن نفسه استمر لغزا.
في النهاية، خلط الكيميائي السويدي بيتر جيكوب حمض المولبديك مع الكربون في زيت بذور الكتان ليكون عجينة، والتي سمحت بالاتصال المباشر بين الكربون والمولبدينايت، بعد ذلك سخن جيكوب الخليط في بوتقة مغلقة لينتج المعدن، والذي أطلق عليه مولبدينوم من الكلمة اليونانية »مولبدوس« والتي تعني رصاص، وقد اُعلن عن المعدن الجديد خريف عام 1781 طبقًا للجمعية الملكية للكيمياء.
الاستخدامات
يُستخدم معظم المولبدينوم التجاري في إنتاج السبائك، إذ يُضاف إليها ليزيد من الصلابة والقوة، والتوصيلية الكهربائية، ومقاومة التآكل والتعرية.
يمكن العثور على كميات قليلة من المولبدينوم في عدد كبير من المنتجات مثل: الصواريخ وأجزاء المحركات، والمثقاب ونصل المنشار، وأسلاك المسخنات الكهربية، وإضافات التشحيم، والحبر الخاص بألواح الدوائر الكهربية، وطلاء الحماية في الغلايات، كما يُستخدم محفزًا في الصناعات البترولية، ويُنتج المولبدينوم ويُباع في صورة مسحوق رمادي، وتُشكل معظم منتجاته من خلال ضغط المسحوق تحت ضغط عالٍ جدا، وهذا طبقًا للجمعية الملكية للكيمياء.
بسبب درجة انصهاره العالية؛ فإن المولبدينوم يؤدي بشكل جيد تحت درجات الحرارة المرتفعة للغاية، المولبدينوم مفيد خاصة في المنتجات التي تحتاج التشحيم تحت درجات حرارة مرتفعة؛ لذا ففي الحالات التي قد يحترق فيها المُشحم أو الزيت، فإن مشحمات كبريتيد المولبدينوم يمكنها تحمل الحرارة والمحافظة على حركة الأشياء.
من كان يعرف؟
- المولبدينوم هو العنصر الرابع والخمسين وفرةً في قشرة الأرض.
- ذرة المولبدينوم لها نصف الوزن الذري ونصف كثافة التنجستن؛ لذلك فإن المولبدينوم كثيرا ما يستبدل بالتنجستن في سبائك الصلب، إذ يوفر نفس التأثير الفلزي بنصف الكمية فقط، طبقا للموسوعة البريطانية.
- احتوى مدفع بيغ بيرثا Big Bertha الألماني الذي بلغ وزنه 43 طنّا في الحرب العالمية الثانية على المولبدينوم بدلا من الحديد مكون رئيسًا في الصلب الخاص به.
- المولبدينايت أو المولبدينا هو معدن أسود لدن كان يُستخدم سابقا في صناعة الأقلام الرصاص، حين كان يُعتقد أنه يحتوي على الرصاص كما كان يحدث خلط بينه وبين الجرافيت.
- يُستخدم المولبدينايت في بعض سبائك النيكل مثل سبائك الهاستلوي، وهي سبائك مسجلة شديدة المقاومة للحرارة والتآكل والمحاليل الكيميائية.
يعد المولبدينوم من العناصر الغذائية الدقيقة الضرورية للحياة، لكنَ الكثير منه قد يكون سامّا.
يوجد المولبدينوم في العشرات من الإنزيمات، وأحد هذه الإنزيمات الهامة هو النيتروجينيز والذي يسمح بامتصاص النيتروجين من الغلاف الجوي وتحويله إلى مركبات تسمح للبكتريا والنباتات والحيوانات والبشر بتصنيع البروتينات واستخدامها.
في البشر: الوظيفة الأساس للمولبدينوم هي العمل محفزًّا للإنزيمات؛ كما يساعد في تكسير الأحماض الأمينية في الجسم، وفي النباتات: المولبدينوم هو عنصر شحيح، لكنه ضروري لتثبيت النيتروجين والعمليات الأيضية الأخرى.
يتمتع المولبدينوم بخاصية فريدة وهي كونه أقل ذوبانا في التربة الحمضية؛ وأكثر ذوبانا في التربة القاعدية (أي أنه عكس باقي المغذيات الدقيقة)؛ لذلك فإن توفر المولبدينوم للنبات حساس جدًّا لمقياس الأس الهيدروجيني pH ولظروف التصريف، مثلًا في التربة القاعدية قد تمتص بعض النباتات إلى 500 جزء في المليون من المولبدينوم، هذا طبقًا إلى لينتيك، وفي المقابل، نجد بعض الأراضي قاحلةً بسبب غياب المولبدينوم من التربة.
ضروري للتطور
أحد الاستخدامات الهامة الأخرى للمولبدينوم هو دوره في البحث العلمي.
المولبدينوم وفير جدا في المحيطات حاليًا، ولكنه كان أقل كثيرًا في الماضي؛ هذا يسمح للمولبدينوم بالعمل مؤشرًا رائعًا لكيمياء المحيطات قديمًا.
على سبيل المثال يدرس علماء الجيولوجيا الحيوية كمية المولبدينوم في الصخور القديمة؛ للمساعدة في تقدير كمية الأكسجين التي كانت موجودة في المحيط والغلاف الجوي أو في أحدهما أثناء فترة تاريخية معينة.
منذ عدة سنوات، شك بعض الباحثين من جامعة كاليفورنيا في أن نقص الأكسجين والمولبدينوم قد يكون مسؤولًا عن تأخر كبير في التطور.
الباحثون يعرفون أنه منذ حوالي 2.4 مليار سنة، كانت هناك زيادة في الأكسجين على سطح الأرض؛ وأن هذا الأكسجين قد تمكن من الوصول إلى سطح المحيط ليدعم الكائنات الدقيقة؛ إلا أن تنوع الكائنات الحية قد كان قليلًا جدا.
في الواقع، لم تظهر الحيوانات حتى 2 مليار سنة بعدها (أو منذ حوالي 600 مليون سنة مضت) طبقًا لدراسة صحفية في ساينس ديلي Science Daily.
عند حرمان البكتريا من المولبدينوم؛ فإنها لا تتمكن من تحويل النيتروجين إلى صورة مفيدة للكائنات الحية، وإذا لم تتمكن البكتريا من تحويل النيتروجين بالسرعة الكافية، فإن الكائنات عديدة الخلية لن تتمكن من الازدهار؛ لأن هذه الكائنات أحادية الخلية لم تتمكن من تحويل النيتروجين وحدها، وهذا طبقا لساينس ديلي Science Daily-.
في الدراسة التي نُشرت في مجلة نيتشر Nature-، قاس الباحثون مستويات المولبدينوم في الطَفل الأسود، وهو نوع من الصخور الترسيبية الغنية بالمواد العضوية والموجود عادة في عمق المحيط، هذا ساعدهم على تقدير كمية المولبدينوم التي كانت ذائبة في مياه المحيط حين تكونت هذه الصخور.
في الحقيقة: وجد الباحثون أدلة قوية على أن المحيط في ذلك الوقت كان يفتقر إلى المولبدينوم ذي الأهمية، وكان لهذا تأثيرًا سلبيًّا على تطور الجيل الأول من حقيقيات النوى؛ والتي يعتقد العلماء أنها أدت إلى ظهور كل الحيوانات (بما في ذلك البشر) والنباتات والفطريات والحيوانات أحادية الخلية مثل الطلائعيات.