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| モリブデン | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 発音 | / m ə ˈ l ɪ b d ə n ə m / ( mə- LIB -də-nəm ) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 外観 | グレーメタリック | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 標準原子量 A r °(Mo) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 周期表におけるモリブデン | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 原子番号 ( Z ) | 42 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| グループ | グループ6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 期間 | 期間5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ブロック | dブロック | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 電子配置 | [クロ] 4d 5 5s 1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 殻あたりの電子数 | 2、8、18、13、1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 物理的特性 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| STPでの フェーズ | 固体 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 融点 | 2896 K (2623 °C、4753 °F) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 沸点 | 4912 K (4639 °C、8382 °F) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 密度（20℃） | 10.223 g/cm3 [ 3] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 液体の場合（ mp） | 9.33グラム/ cm3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 融解熱 | 37.48 kJ/モル | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 気化熱 | 598 kJ/モル | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| モル熱容量 | 24.06 J/(モル·K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
蒸気圧
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| 原子特性 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 酸化状態 | 共通: +4, +6 −4, ? −2, [4] −1, [4] 0, ? +1, [4] +2, [4] +3, [4] +5 [4] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 電気陰性度 | ポーリングスケール: 2.16 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| イオン化エネルギー |
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| 原子半径 | 経験的: 午後139時 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 共有結合半径 | 154±5時 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| その他のプロパティ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 自然発生 | 原始的な | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 結晶構造 | 体心立方(bcc) ( cI2 ) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 格子定数 |  | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 熱膨張 | 5.10 × 10 −6 /K（20℃）[3] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 熱伝導率 | 138 W/(m⋅K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 熱拡散率 | 54.3 mm 2 /s（300 K時）[5] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 電気抵抗率 | 53.4 nΩ⋅m（20℃） | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 磁気秩序 | 常磁性体[6] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| モル磁化率 | +89.0 × 10 -6 cm 3 /mol (298 K) [7] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ヤング率 | 329GPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| せん断弾性係数 | 126GPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 体積弾性率 | 230GPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 音速の 細い棒 | 5400 m/s ( 室温で) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ポアソン比 | 0.31 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| モース硬度 | 5.5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ビッカース硬度 | 1400～2740MPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ブリネル硬度 | 1370～2500MPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| CAS番号 | 7439-98-7 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 歴史 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 発見 | カール・ヴィルヘルム・シェーレ（1778） | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 最初の隔離 | ピーター・ヤコブ・イェルム（1781） | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| モリブデンの同位体 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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モリブデンは元素記号 Mo（新ラテン語の molybdaenumに由来）、原子番号42である。名前は鉛を意味する古代ギリシア語の Μόλυβδος molybdosに由来しており、その鉱石が鉛鉱石と混同されたためである。[10]モリブデン鉱物は歴史を通じて知られていたが、この元素は1778年にカール・ヴィルヘルム・シェーレによって（他の金属の鉱物塩から新しい存在として区別する意味で）発見された。この金属は1781年にピーター・ヤコブ・イェルムによって初めて単離された。[11]
モリブデンは地球上では自由金属として自然には存在せず、鉱物では酸化状態でのみ存在します。灰色がかった銀色の金属であるこの自由元素は、あらゆる元素の中で6番目に高い 融点を持っています。合金中では硬く安定した炭化物を容易に形成するため、この元素の世界生産量のほとんど（約80%）は、高強度合金や超合金を含む鋼合金に使用されています。
ほとんどのモリブデン化合物は水への溶解度が低い。モリブデン含有鉱物を酸素と水の下で加熱すると、モリブデン酸イオンMoOが得られる。2−4
...非常に溶けやすい塩を形成します。工業的には、モリブデン化合物（元素の世界生産量の約 14%）は顔料や触媒として使用されます。
モリブデン含有酵素は、生物学的窒素固定のプロセスにおいて大気中の窒素分子の化学結合を切断する最も一般的な細菌触媒である。細菌、植物、動物で少なくとも50種のモリブデン酵素が現在知られているが、窒素固定に関与しているのは細菌とシアノバクテリアの酵素のみである。ほとんどの窒素固定酵素には鉄モリブデン補因子FeMocoが含まれており、これにはMo(III)またはMo(IV)が含まれていると考えられている。[12] [13]対照的に、他のすべてのモリブデン含有酵素では、Mo(VI)とMo(IV)がモリブドプテリンと錯体を形成している。[14]モリブデンは、ヒトを含むすべての高等真核生物にとって必須の元素である。海綿動物の一種であるTheonella conicaは、モリブデンを過剰に蓄積することで知られている。[15]
特徴
物理的特性
純粋なモリブデンは銀灰色の金属で、モース硬度は5.5、標準原子量は95.95 g/molです。[16] [17]融点は2,623 °C（4,753 °F）で、天然元素の中で6番目に高く、タンタル、オスミウム、レニウム、タングステン、炭素のみがより高い融点を持っています。[10]商業的に使用されている金属の中で最も低い熱膨張係数を持っています。[18]
化学的性質
モリブデンはポーリングスケールで電気陰性度が2.16の遷移金属である。室温では酸素や水と目に見えて反応しないが、ハロゲンや過酸化水素によって攻撃される。モリブデンの弱い酸化は300℃（572℉）で始まり、600℃を超えるとバルク酸化が起こり、三酸化モリブデンとなる。多くのより重い遷移金属と同様に、モリブデンは水溶液中で陽イオンを形成する傾向がほとんどないが、Mo 3+陽イオンは注意深く制御された条件下で形成されることが知られている。[19]
気体モリブデンは二原子分子Mo 2から構成されています。この分子は一重項で、結合軌道に2つの不対電子と5つの通常の結合を持ちます。その結果、6重結合が形成されます。[20] [21]
同位体
モリブデンには、原子量が81から119までの39の同位体と、13の準安定核異性体が知られています。7つの同位体は天然に存在し、原子量は92、94、95、96、97、98、100です。これらの天然同位体のうち、モリブデン100のみが不安定です。[8]
モリブデン98は最も豊富な同位体で、モリブデン全体の24.14%を占める。モリブデン100の半減期は約10 19 年で、二重ベータ崩壊してルテニウム100になる。モリブデンの不安定同位体はすべてニオブ、テクネチウム、ルテニウムの同位体に崩壊する。合成放射性同位体の中で最も安定しているのは93 Moで、半減期は4,839年である。[9]
モリブデン同位体の最も一般的な用途は、核分裂生成物であるモリブデン-99です。これは、医療のさまざまな画像診断アプリケーションで使用される核異性体である、短寿命のガンマ線放出娘放射性同位体テクネチウム-99mの親放射性同位体です。 [22] 2008年、デルフト工科大学は、モリブデン-98に基づくモリブデン-99の製造に関する特許を申請しました。[23]
化合物
モリブデンは、酸化数−4および−2から+6の化合物を形成する。より高い酸化数は、その陸生での発生と生物学的役割に関連性が高く、中程度の酸化数は金属クラスターと関連していることが多く、非常に低い酸化数は典型的には有機モリブデン化合物と関連している。モリブデンとタングステンの化学的性質は強い類似性を示す。例えば、モリブデン(III)の相対的希少性は、クロム(III)化合物の普及とは対照的である。最も高い酸化数はモリブデン(VI)酸化物(MoO 3 )で見られ、通常の硫黄化合物は二硫化モリブデンMoS 2である。[24]
商業の観点から最も重要な化合物は二硫化モリブデン（MoS
2）および三酸化モリブデン（MoO
3）黒色の二硫化物が主な鉱物である。これを空気中で焙煎すると三酸化物が得られる。[24]
- 2モーゼ
2+ 7 0 10 ...
2→ 2モー
3+ 4ソ
2
高温で揮発する三酸化物は、事実上すべての他のモリブデン化合物および合金の原料です。モリブデンにはいくつかの酸化状態があり、最も安定しているのは +4 と +6 です (左の表で太字で示されています)。
モリブデン(VI)酸化物は強アルカリ水に溶け、モリブデン酸塩(MoO 4 2− )を形成する。モリブデン酸塩はクロム酸塩よりも弱い酸化剤である。モリブデン酸塩は、より低いpH値で凝縮して[Mo 7 O 24 ] 6−や[Mo 8 O 26 ] 4−などの構造的に複雑なオキシアニオンを形成する傾向がある。ポリモリブデン酸塩は他のイオンを取り込んでポリオキソメタレートを形成することがある。[28]濃青色のリン含有ヘテロポリモリブデン酸塩P[Mo 12 O 40 ] 3−は、リンの分光検出に用いられる。[29]
モリブデンの幅広い酸化状態は、様々なモリブデン塩化物に反映されている。[24]
- モリブデン(II)塩化物MoCl 2は、六量体Mo 6 Cl 12および関連する二価イオン[Mo 6 Cl 14 ] 2-として存在します。
- モリブデン(III)塩化物MoCl 3 は暗赤色の固体で、陰イオン三陰イオン錯体[MoCl 6 ] 3-に変換されます。
- モリブデン(IV)塩化物MoCl 4 は、高分子構造をとる黒色の固体です。
- モリブデン(V)塩化物MoCl 5は二量体構造をとる暗緑色の固体です。
- モリブデン(VI)塩化物MoCl 6は黒色の固体で、モノマーであり、室温でゆっくりとMoCl 5とCl 2に分解します。 [30]
これらの酸化状態へのアクセス可能性はハロゲン化物対イオンに大きく依存する。モリブデン(VI)フッ化物は安定しているが、モリブデンは安定した六塩化物、五臭化物、四ヨウ化物を形成しない。[31]
クロムや他の遷移金属と同様に、モリブデンはMo 2 (CH 3 COO) 4や[Mo 2 Cl 8 ] 4−などの四重結合を形成します。[24] [32]酪酸およびパーフルオロ酪酸二量体であるMo 2 (O 2 CR) 4およびRh 2 ( O 2 CR) 4のルイス酸特性が報告されています。[33]
酸化状態0およびそれ以下の状態は、モリブデンヘキサカルボニルMo(CO) 6などのように一酸化炭素を配位子として用いることで可能となる。[24] [26]
歴史
モリブデンが現在抽出される主な鉱石である輝水鉛鉱は、以前はモリブデナと呼ばれていました。モリブデナはグラファイトと混同され、グラファイトのように使用されることが多かったです。グラファイトと同様に、モリブデナイトは表面を黒くしたり、固体潤滑剤として使用できます。[34]モリブデナがグラファイトと区別できた後でも、一般的な鉛鉱石PbS（現在は方鉛鉱と呼ばれる）と混同されていました。この名前は、鉛を意味する古代ギリシャ語の Μόλυβδος molybdosに由来しています。[18] （ギリシャ語自体は、アナトリアのルウィ語とリディア語からの借用語であると提案されています。）[35]
14世紀の日本刀（ 1330年頃製作）には意図的にモリブデンが鋼と合金化されていたと伝えられているが、この技術は広く使われることはなく、後に失われてしまった。[36] [37] 1754年に西洋ではベングト・アンダーソン・クヴィストがモリブデン鉱のサンプルを検査し、鉛を含まず、したがって方鉛鉱ではないことを突き止めた。[38]
1778年までにスウェーデンの化学者カール・ヴィルヘルム・シェーレはモリブデナは（実際）方鉛鉱でも黒鉛でもないと断言した。[39] [40]シェーレはモリブデナは別の新しい元素の鉱石であり、モリブデンはそれが含まれる鉱物にちなんでモリブデンと名付けられ、そこから分離できる可能性があると正しく提唱した。ピーター・ヤコブ・イェルムは1781年に炭素と亜麻仁油を使ってモリブデンの分離に成功した。 [18] [41]
次の世紀の間、モリブデンは工業的に利用されなかった。モリブデンは比較的希少で、純粋な金属を抽出するのは難しく、必要な冶金技術は未熟だった。[42] [43] [44]初期のモリブデン鋼合金は硬度の向上に大きな期待が寄せられていたが、合金を大規模に製造する努力は、結果の一貫性のなさ、脆くなりやすい傾向、再結晶化によって妨げられた。1906年、ウィリアム・D・クーリッジはモリブデンを延性にする特許を申請し、高温炉の加熱要素やタングステンフィラメント電球の支持体としての用途につながった。酸化物の形成と劣化を防ぐには、モリブデンを物理的に密封するか不活性ガス中に保持する必要がある。[45] 1913年、フランク・E・エルモアは鉱石からモリブデン鉱を回収するフロス浮選法を開発した。浮選法は今でも主要な分離法である。[46]
第一次世界大戦中、モリブデンの需要が急増した。モリブデンは装甲板にも、高速度鋼のタングステンの代替品としても使われた。一部のイギリスの戦車は75 mm（3インチ）のマンガン鋼板で保護されていたが、これは効果がなかった。マンガン鋼板は、はるかに軽い25 mm（1.0インチ）のモリブデン鋼板に置き換えられ、速度、機動性、防御力が向上した。[18]ドイツ軍もモリブデンを添加した鋼を、超重榴弾砲ビッグバーサなどの重砲に使用した。[47]これは、従来の鋼は1トン砲弾の推進剤の温度で溶けてしまうためである。[48]戦後、需要は急落したが、冶金学の進歩により平時の用途が広範囲に開発されるようになった。第二次世界大戦では、モリブデンは再び鋼合金のタングステンの代替品として戦略的に重要になった。[49]
発生と生成
モリブデンは地殻中で54番目に多い元素で平均1.5ppm、海洋中では25番目に多い元素で平均10ppbである。宇宙で42番目に多い元素である。[18] [50]ソ連のルナ24号ミッションは、月のクリシウムの海から採取された輝石の破片の中にモリブデンを含む粒子（1×0.6μm）を発見した。[51]地殻中のモリブデンの比較的希少性は、多くの水不溶性鉱石に濃縮されていることで相殺され、銅と同じように硫黄と結合していることが多い。モリブデンはウルフェナイト（PbMoO 4）やパウエル石（CaMoO 4 ）などの鉱物に見られるが、商業的に供給される主な供給源はモリブデン輝水鉛鉱（Mo S 2）である。モリブデンは主鉱石として採掘されるほか、銅やタングステンの採掘の副産物としても回収される。[10]
2011年の世界のモリブデン生産量は25万トンで、最大の生産国は中国（9万4000トン）、米国（6万4000トン）、チリ（3万8000トン）、ペルー（1万8000トン）、メキシコ（1万2000トン）となっている。総埋蔵量は1000万トンと推定され、主に中国（430万トン）、米国（270万トン）、チリ（120万トン）に集中している。大陸別に見ると、世界のモリブデン生産量の93％が北米、南米（主にチリ）、中国でほぼ均等に分配されている。残りはヨーロッパとその他のアジア（主にアルメニア、ロシア、イラン、モンゴル）で生産されている。[52]
モリブデン鉱石の処理では、まず鉱石を空気中で700℃（1,292℉）の温度で焙焼する。この処理により、ガス状の二酸化硫黄とモリブデン（VI）酸化物が得られる。[24]
得られた酸化物は通常、アンモニア水で抽出され、モリブデン酸アンモニウムが得られます。
モリブデン鉱中の不純物である銅は、この段階で硫化水素処理によって分離される。[24]モリブデン酸アンモニウムは二モリブデン酸アンモニウムに変換され、固体として単離される。この固体を加熱すると三酸化モリブデンが得られる。[53]
粗三酸化物は、1,100 °C (2,010 °F) で昇華させることによりさらに精製できます。
金属モリブデンは、酸化物を水素で還元することによって生成されます。
鉄鋼生産用のモリブデンは、鉄を添加したアルミノテルミット反応によって還元され、フェロモリブデンが生成される。一般的な形態のフェロモリブデンには60%のモリブデンが含まれている。[24] [54]
モリブデンは2009年8月時点で1トンあたり約3万ドルの価値があった。1997年から2003年にかけて1トンあたり1万ドルかそれに近い価格を維持し、2005年6月には1トンあたり103,000ドルのピークに達した。[55] 2008年、ロンドン金属取引所はモリブデンを商品として取引すると発表した。[56]
鉱業
1885年に開採されたノルウェー南部のクナベン鉱山は、モリブデンを専門に生産した最初の鉱山でした。1973年に閉鎖されましたが、2007年に再開され[57]、現在は年間10万キログラム（98ロングトン、110ショートトン）の二硫化モリブデンを生産しています。コロラド州（ヘンダーソン鉱山やクライマックス鉱山など）[58]やブリティッシュコロンビア州の大規模な鉱山は、モリブデン輝水鉛鉱を主産物として産出する一方、ユタ州のビンガムキャニオン鉱山やチリ北部のチュキカマタ鉱山などの多くの斑岩銅鉱床は、銅鉱山の副産物としてモリブデンを産出しています。
アプリケーション
合金
生産されるモリブデンの約86％は冶金に使用され、残りは化学用途に使用されます。推定される世界の使用量は、構造用鋼35％、ステンレス鋼25％、化学薬品14％、工具鋼および高速度鋼9％、鋳鉄6％、モリブデン元素金属6％、超合金5％です。[59]
モリブデンは極端な温度にも耐えることができ、膨張したり軟化したりしないため、軍用装甲、航空機部品、電気接点、産業用モーター、電球のフィラメントの支持部など、高熱の環境で有用である。[18] [60]
ほとんどの高強度鋼合金（例えば41xx鋼）には0.25%～8%のモリブデンが含まれています。[10]このような少量であっても、ステンレス鋼、工具鋼、鋳鉄、高温超合金には毎年43,000トン以上のモリブデンが使用されています。[50]
モリブデンは、その高い耐食性と溶接性から鋼合金にも使用されています。[50] [52]モリブデンは、タイプ300ステンレス鋼（具体的にはタイプ316）の耐食性を高め、特にスーパーオーステナイト系ステンレス鋼（合金AL-6XN、254SMO、1925hMoなど）でその効果を発揮します。モリブデンは格子ひずみを増加させ、表面から鉄原子を溶解するために必要なエネルギーを増加させます。[矛盾]モリブデンは、フェライト系（グレード444など）[61]およびマルテンサイト系（1.4122および1.4418など）ステンレス鋼の耐食性を高めるためにも使用されます。[要出典]
モリブデンは密度が低く、価格が安定しているため、タングステンの代わりに使用されることがあります。[50]一例として、M2、M4、M42などの高速度鋼の「M」シリーズが、タングステンを含む「T」シリーズの代替として使用されています。モリブデンは他の金属の耐火コーティングとしても使用できます。モリブデンの融点は2,623℃（4,753℉）ですが、760℃（1,400℉）を超えると急速に酸化するため、真空環境での使用に適しています。[60]
TZM（Mo（約99%）、Ti（約0.5%）、Zr（約0.08%、および若干のC）は、1,300℃（2,370℉）を超える温度で溶融フッ化物塩に耐える耐腐食性モリブデン超合金です。純粋なMoの約2倍の強度を持ち、より延性と溶接性に優れていますが、テストでは、溶融塩炉で使用される標準共晶塩（ FLiBe）および塩蒸気の腐食に1100時間耐え、腐食が非常に少なかったため測定が困難でした。[62] [63] TZM合金は、高温高圧下での優れた機械的特性のため、軍事産業で広く使用されています。[64]魚雷エンジン、ロケットノズル、ガスパイプラインのバルブ本体として使用され、極端な熱応力と機械的応力に耐えることができます。[65] [66]また、原子力用途では放射線シールド としても使用されます。 [67]
鉄を含まないモリブデン系合金の用途は限られている。例えば、溶融亜鉛に対する耐性があるため、純モリブデンとモリブデン・タングステン合金（70%/30%）は、溶融亜鉛と接触する配管、撹拌機、ポンプの羽根車に使用されている。[68]
純粋な元素の応用
- モリブデン粉末はカリフラワーなどの植物の肥料として使われています。[50]
- モリブデン元素は、公害防止のために発電所のNO、NO 2、NO x分析装置に使用されています。350℃（662℉）で、この元素はNO 2 /NO xの触媒として働き、赤外線で検出できるNO分子を形成します。[69]
- モリブデン陽極は、マンモグラフィーなどの特殊な用途の低電圧X線源でタングステンの代わりに使用されています。[70]
- 放射性同位体モリブデン-99は医療用画像診断に使用されるテクネチウム-99mを生成するために使用される[71]同位体はモリブデン酸塩として取り扱われ、保管される。[72]
複合アプリケーション
- 二硫化モリブデン（MoS 2 ）は固体潤滑剤や高圧高温（HPHT）耐摩耗剤として使用されます。金属表面に強力な膜を形成し、HPHTグリースによく添加されます。グリースが破損した場合でも、モリブデンの薄い層が潤滑部品の接触を防ぎます。[73]
- 少量のコバルトと組み合わせると、MoS 2は石油の水素化脱硫（HDS）の触媒としても使用されます。水素の存在下で、この触媒は原料から窒素、特に硫黄を除去するのに役立ちます。そうでなければ、下流の触媒を汚染することになります。HDSは、産業界における触媒の最大規模の用途の1つです。[74]
- モリブデン酸化物は有機化合物の選択的酸化のための重要な触媒である。汎用化学品であるアクリロニトリルとホルムアルデヒドの生産はMoO xベースの触媒に依存している。[53]
- 二珪化モリブデン（MoSi 2）は導電性セラミックであり、主に空気中で1500℃以上の温度で動作する加熱素子に使用されます。 [75]
- 三酸化モリブデン（MoO 3 ）はエナメルと金属の間の接着剤として使用されます。 [39]
- モリブデン酸鉛（ウルフェナイト）はクロム酸鉛と硫酸鉛と共沈殿して、セラミックやプラスチックに使用される明るいオレンジ色の顔料です。[76]
- モリブデン系混合酸化物は化学産業において多用途の触媒である。例としては、一酸化炭素の酸化、プロピレンからアクロレインおよびアクリル酸への酸化、プロピレンからアクリロニトリルへのアンモ酸化のための触媒などがある。 [77] [78]
- モリブデンの炭化物、窒化物、リン化物は菜種油の水素化処理に使用できる。[79]
- 七モリブデン酸アンモニウムは生物学的染色に使用されます。[80]
- モリブデンコーティングされたソーダ石灰ガラスは、CIGS（銅インジウムガリウムセレン化物）太陽電池（ CIGS太陽電池と呼ばれる）に使用されます。
- リンモリブデン酸は薄層クロマトグラフィー[81]や組織化学におけるトリクローム染色[82]で使用される染色剤である。
生物学的役割
Mo含有酵素
モリブデンはほとんどの生物にとって必須の元素です。2008年の研究論文では、地球の初期の海洋におけるモリブデンの不足が真核生物（すべての植物と動物を含む）の進化に大きな影響を与えた可能性があると推測されています。[83]
少なくとも50種のモリブデン含有酵素が同定されており、そのほとんどは細菌中に存在する。[84] [85]これらの酵素には、アルデヒド酸化酵素、亜硫酸酸化酵素、キサンチン酸化酵素などがある。[18] 1つの例外を除き、タンパク質中のMoはモリブドプテリンと結合してモリブデン補因子を生成する。唯一の例外は窒素固定酵素で、これは化学式Fe 7 MoS 9 CのFeMoco補因子を使用する。 [86]
機能面では、モリブデン酵素は窒素、硫黄、炭素を調節する過程で特定の小分子の酸化と時には還元を触媒します。[87]一部の動物と人間では、プリン異化のプロセスであるキサンチンの尿酸への酸化は、モリブデン含有酵素であるキサンチンオキシダーゼによって触媒されます。キサンチンオキシダーゼの活性は、体内のモリブデンの量に正比例します。モリブデンの濃度が極端に高いと、この傾向が逆転し、プリン異化やその他のプロセスを阻害する可能性があります。モリブデン濃度は、タンパク質合成、代謝、成長にも影響します。[88]
Moはほとんどの窒素固定酵素の成分である。モリブデン酵素の中で、窒素固定酵素はモリブドプテリンを欠いている点で独特である。[89] [90]窒素固定酵素は大気中の窒素からアンモニアを生成する反応を触媒する。
モリブデン酸はMoO42−として体内に運ばれる。[88]
人間の代謝と欠乏
モリブデンは必須微量元素である。[92]哺乳類のモリブデン依存性酵素は4つ知られており、いずれも活性部位にプテリンベースのモリブデン補因子（Moco）を有する。亜硫酸酸化酵素、キサンチン酸化還元酵素、アルデヒド酸化酵素、ミトコンドリアアミドキシム還元酵素である。[93]モリブデンが極度に欠乏している人は亜硫酸酸化酵素の機能が低下しており、食品中の亜硫酸塩に対して毒性反応を起こしやすい。[94] [95]人体には体重1キログラムあたり約0.07 mgのモリブデンが含まれており、[96]肝臓と腎臓では濃度が高く、椎骨では濃度が低い。[50]モリブデンは人間の歯のエナメル質にも存在し、虫歯の予防に役立つ可能性がある。[97]
急性毒性はヒトでは見られず、毒性は化学状態に大きく依存する。ラットの研究では、一部のモリブデン化合物の平均致死量（LD 50）は180 mg/kgと低いことが示されている。[98]ヒトの毒性データは入手できないが、動物実験では、モリブデンを1日10 mg以上慢性的に摂取すると、下痢、成長遅延、不妊、低出生体重、痛風を引き起こす可能性があることが示されており、肺、腎臓、肝臓にも影響を及ぼす可能性がある。[99] [100] タングステン酸ナトリウムはモリブデンの競合阻害剤である。食事中のタングステンは組織内のモリブデン濃度を低下させる。[50]
中国北部からイランにかけての地理的帯状地域では土壌中のモリブデン濃度が低いため、全般的に食事中のモリブデン欠乏症につながり、食道がんの発生率の上昇と関連している。[101] [102] [103]土壌中のモリブデンの供給量が多い米国と比較すると、これらの地域に住む人々は食道 扁平上皮がんのリスクが約16倍高い。[104]
モリブデン欠乏症は、モリブデンを補充しない完全静脈栄養（完全静脈栄養）を長期間受けた結果としても報告されている。モリブデン補因子欠乏症とほぼ同じように、亜硫酸塩と尿酸の血中濃度が上昇する。この原因による純粋なモリブデン欠乏症は主に成人に発生するため、神経学的影響は先天性補因子欠乏症の場合ほど顕著ではない。[105]
乳児に見られる先天性モリブデン補因子欠乏症は、モリブデン補因子を合成できない病気です。モリブデン補因子は、モリブデンを使用するすべての既知のヒト酵素の活性部位でモリブデンと結合する、前述の複素環式分子です。この欠乏により、亜硫酸塩と尿酸のレベルが上昇し、神経障害を引き起こします。[106] [107]
排泄
モリブデンのほとんどは尿中にモリブデン酸塩として人体から排泄されます。さらに、食事によるモリブデン摂取量が増えると、尿中へのモリブデン排泄量も増加します。少量のモリブデンは胆汁を通じて糞便中に体外に排泄されます。また、少量は汗や髪の毛からも失われます。[108] [109]
過剰と銅の拮抗作用
モリブデンの高濃度は体内の銅の吸収を妨げ、銅欠乏症を引き起こす可能性がある。モリブデンは血漿タンパク質が銅に結合するのを防ぎ、尿中に排泄される銅の量も増加させる。モリブデンを高濃度で摂取した反芻動物は下痢、発育不全、貧血、無色毛症（毛の色素が失われる）に悩まされる。これらの症状は、食事や注射による銅のサプリメントで緩和できる。[110]実質的な銅欠乏症は、過剰な硫黄によって悪化する可能性がある。[50] [111]
銅の減少または欠乏は、治療目的でテトラチオモリブデン酸アンモニウム化合物によって意図的に誘発されることもある。この化合物では、鮮やかな赤色の陰イオンであるテトラチオモリブデン酸が銅キレート剤である。テトラチオモリブデン酸は、動物の銅中毒の治療に初めて治療的に使用された。その後、ヒトの遺伝性銅代謝障害であるウィルソン病の治療薬として導入され、腸内での銅の吸収と競合し、排泄を増加させる作用がある。また、銅イオンに依存する膜転座プロセスを阻害することにより、血管新生を阻害する効果があることも判明している。[ 112]これは、癌、加齢性黄斑変性症、および血管の病的な増殖を伴うその他の疾患の治療法の研究にとって有望な道である。[113] [114]
一部の放牧家畜、特に牛では、土壌の pH が中性からアルカリ性の場合、 牧草地の土壌中のモリブデン過剰によって下痢 (下痢) が発生することがあります (涙液分泌異常を参照)。
マンモグラフィー
モリブデンターゲットは、乳房のような軟部組織の画像化に最適な17～20 keVのエネルギー範囲でX線を生成するため、マンモグラフィーに使用されています。[115] [116]モリブデンから放出される特性X線は、異なる種類の組織間で高いコントラストを提供し、乳房組織の微小石灰化やその他の微妙な異常を効果的に視覚化することができます。 [117]このエネルギー範囲では、放射線量を最小限に抑えながら画像品質を最大限に高めることができるため、モリブデンターゲットは乳がんのスクリーニングに特に適しています。 [ 118 ]
食事に関する推奨事項
2000 年、当時の米国医学研究所 (現在の米国医学アカデミー、NAM) はモリブデンの推定平均必要量 (EAR) と推奨食事摂取量 (RDA) を更新しました。EAR と RDA を確立するのに十分な情報がない場合、代わりに適正摂取量(AI) として指定された推定値が使用されます。
モリブデンのAI は、男女ともに 6 か月齢までの乳児には 1 日あたり 2 マイクログラム(μg)、7 か月齢から 12 か月齢までは 1 日あたり 3 μg と定められています。年長児および成人の場合、モリブデンの 1 日の RDA は、1 歳から 3 歳までは 17 μg、4 歳から 8 歳までは 22 μg、9 歳から 13 歳までは 34 μg、14 歳から 18 歳までは 43 μg、19 歳以上は 45 μg と定められています。これらの RDA はすべて男女ともに有効です。14 歳から50 歳までの妊娠中または授乳中の女性の場合、1 日の RDA はモリブデン 50 μg と高くなります。
安全性に関しては、NAMは十分な証拠がある場合にビタミンとミネラルの許容上限摂取量（UL）を設定しています。モリブデンの場合、ULは2000μg/日です。EAR、RDA、AI、ULを総称して食事摂取基準（DRI）と呼びます。[119]
欧州食品安全機関（ EFSA ）は、これらの情報を食事摂取基準値と呼んでおり、RDAの代わりに人口基準摂取量（PRI）、EARの代わりに平均必要量を使用している。AIとULは米国と同様に定義されている。15歳以上の女性と男性の場合、AIは65μg/日に設定されている。妊娠中および授乳中の女性のAIは同じである。1～14歳の小児の場合、AIは年齢とともに15μg/日から45μg/日まで増加する。成人のAIは米国のRDAよりも高いが[120]、一方で欧州食品安全機関は同じ安全性の問題を検討し、ULを米国の値よりもはるかに低い600μg/日に設定した。[121]
ラベリング
米国の食品および栄養補助食品の表示目的では、1食分あたりの量は1日の摂取量のパーセント（％DV）として表されます。モリブデンの表示目的では、1日の摂取量の100％は75μgでしたが、2016年5月27日現在、45μgに改訂されました。[122] [123]成人の新旧1日摂取量の表は、Reference Daily Intakeに掲載されています。
食料源
1日当たりの平均摂取量は120～240μgで、食事推奨量よりも高い。[99]豚肉、羊肉、牛レバーにはそれぞれ約1.5ppmのモリブデンが含まれている。その他の重要な食事源としては、インゲン豆、卵、ヒマワリの種、小麦粉、レンズ豆、キュウリ、穀物などがある。[18]
予防
鉱業や金属加工で発生するモリブデンの粉塵や煙は、特に摂取した場合（副鼻腔に閉じ込められ、その後飲み込まれた粉塵を含む）有毒である可能性がある。 [98]低レベルでも長時間曝露すると、目や皮膚に炎症を起こす可能性がある。モリブデンとその酸化物を直接吸入または摂取することは避けるべきである。[124] [125] OSHA規制では、1日8時間あたりのモリブデンの最大許容曝露量を5 mg/m 3と規定している。60～600 mg/m 3の慢性曝露は、疲労、頭痛、関節痛などの症状を引き起こす可能性がある。[126] 5000 mg/m 3のレベルで、モリブデンは直ちに生命と健康に危険を及ぼす。[127]
参照
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文献
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズにはモリブデンに関連するメディアがあります。
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- ビデオ周期表のモリブデン（ノッティンガム大学）
- 鉱物と探査 – 2009 年世界モリブデン生産者地図
- 「山を掘る」ポピュラーメカニクス、1935年7月、63～64ページ
- 世界のモリブデン情報サイト
- CDC – NIOSH 化学物質の危険性に関するポケットガイド