نقش عنصر مولیبدن در خاک و گیاه

نقش و جایگاه مولیبدن در خاک و گیاه

مقدمه :
این عنصر در سال 1778 توسط Carl Wilhelm Scheele دانشمند سوئدی کشف شد اما تا چند سال پس از آن، مولیبدنیت تنها در حد آزمایشگاهی کار می شد. نخستین کاربرد اصلی مولیبدن در جنگ جهانی اول بود. در آن زمان مولیبدن به فولاد افزوده می شد و نتیجه آن تولید فولادهای مقاوم در حرارت های بالا بود که در زره پوش ها و موتور هواپیماها استفاده می شد.
بقیه در ادامه مطلب

نام مولیبدنیم Molybdenum از واژه یونانی (Molybdos) به معنی شبیه سرب گرفته شده است. زیرا مولیبدنیم به صورت آزاد درطبیعت یافت نمی‌شود. فراوانی مولیبدنیم در پوسته زمین 007/0% می باشد.
مولیبدنیم فلزی است به رنگ سفید متمایل به خاکستری یا سفید- نقره‌ای با نماد Mo، عدد اتمی 42، وزن مخصوص 22/10 گرم بر سانتی متر مکعب، سختی 5/5 در مقیاس موس، خیلی سخت، دارای بیشترین نقطه ذوب در بین عناصر، نقطه جوش 4612 درجه سانتیگراد و نقطه ذوب 2617 درجه سانتی گراد. مولیبدنیم در گروه 6(VI) جدول تناوبی به عنوان Transition Metals بوده و در دوره 5 قرار دارد.
عنصر مولیبدنیم بعنوان یک عنصر انتقالی دارای ظرفیت های 2،3،4،5،6 بوده و دارای خاصیت کالکوفیلی و سیدروفیلی است.
در حالت توده ای این عنصر دارای خواص فلزی تیپیک و رنگ سفید نقره ای درخشنده بوده و درحالت پودری مولیبدن به رنگ خاکستری تیره است.
مولیبدن جلای خود را در هوا حفظ می کند. این عنصر ممکن است براثر اکسیداسیون الکترولیتی غیر فعال شده و به ماده غیر فعال شیمیایی تبدیل شود. پس از گرم کردن در مدت زمان طولانی با دمای 600 درجه سانتی گراد تصفیه شده و اکسید اسیون سریع رخ می دهد. مولیبدن در حضور اکسیژن در دمای 500 تا 600 درجه سانتی گراد می سوزد. این عنصر به آرامی توسط بخار اکسید می شود و توسط گاز فلوئور سرد و کلر و برم گرم خورده می شود. اسیدهای رقیق و اسید هیدروکلریک غلیظ تأثیر کمی روی مولیبدن می گذارند.
اسید نیتریک غلیظ به آرامی این عنصر را حل می نماید اما سریع سطح فلز را غیر فعال ساخته و از واکنش بیشتر جلوگیری می نماید.این عنصر توسط مخلوط اسید نیتریک غلیظ و اسید هیدروفلوئوریک غلیظ حل می شود. مولیبدن تحت تأثیر محلولهای بازی و هیدروکسیدهای فلزات قلیایی گداخته قرار نمی گیرد. اگر چه نمکهای اکسید کننده گداخته مانند پروکسید سدیم، نیترات یا پرکلرات سدیم یا پتاسیم فلز را به سرعت حل می نماید. این عنصر در هنگام حرارت دادن با کربن، بر، نیتروژن و سیلیس واکنش داده و آلیاژهای فراوانی تولید می نماید. مولیبدن به مقادیر کم، در سختی فولاد اثر دارد.
مولیبدن در انواع کاتالیزورها بخصوص در ترکیب با کبالت در گوگرد زدایی نفت کاربرد دارد. مولیبدن از نظر زیستی یک فلز فعال است که در عملکرد آنزیم های احیا کننده نیتروژن به آمونیاک و نیترات نقش دارد.
مولیبدنیم 6 ایزوتوپ پایدار و 12 ایزوتوپ رادیواکتیو دارد. Mo99 در ژنراتورها استفاده می‌شود که ایجاد Tc99 برای صنعت ایزوتوپ هسته‌ای می‌کند.
کانیهای متشکله مولیبدنیم به سهولت در محلول‌ها تجزیه می‌شوند و همراه با فلزات سنگین حتی در محلول‌های حقیقی به شکل سولفور ته‌نشین می‌شوند.
مولیبدن دومین عضو گروه 6 جدول تناوبی است. این عنصر بعنوان یک عنصر انتقالی دارای ظرفیت های 2،3،4،5،6 می باشد. در حالت توده ای این عنصر دارای خواص فلزی تیپیک و رنگ سفید نقره ای درخشنده می باشد. حالت پودری مولیبدن به رنگ خاکستری تیره است.
خواص فیزیکی مولیبدن شدیداً به روش تولید و تصفیه این عنصر بستگی دارد. بعنوان مثال چگالی نسبی این عنصر بین 01/9 تا 22/10 اندازه گیری شده است.
مولیبدن به صورت خالص در طبیعت یافت نمی شود.
•مولیبدنیت Molybdenite
کانی اصلی و اقتصادی مولیبدنیم، مولیبدنیت با فرمول (MoS2) می‌باشد. این عنصر عموماً بصورت مولیبدنیت در طبیعت رخ می دهد. متوسط تمرکز مولیبدن در پوسته زمین تقریباً 4 – 10 % می باشد. مقادیر ناچیزی از این عنصر نیز به همراه فلزات دیگر که خواص شیمیایی مشابه دارند، یافت می شود.
•ولفنیت Wolfnite
این کانی با فرمول (PbMoO4) که در منطقه اکسیداسیون کانسارهای مولیبدن دیده می‌شود.
•پوولیت Powellite
این کانی با فرمول (CaMoO4) که در منطقه اکسیداسیون کانسارهای سولفیدی مولیبدن در بسیاری از مناطق دنیا یافت شده است. پوولیت یک مولیبدات کلسیم است که از مولیبدنیت در کانسارهای حاوی شئیلیت CaWO4 تشکیل می شود. در این کانی تنگستن تا 10 درصد می تواند جایگزین مولیبدن گردد.
•فری مولیبدنیت molybdenite Feri-
این کانی با فرمول (Fe MOP12. 8 H2O ) محصول اکسیداسیون مولیبدنیت در حضور آهن Ш (سه ظرفیتی) می باشد. مولیبدنیت منبع اولیه اقتصادی مولیبدن می باشد. در صورت افزایش تقاضا جهت مولیبدن منابع دیگر همچون ولفنیت، پوولیت و فرعی مولیبدیت ممکن است از اهمیت تجاری برخوردار گردند.
•مولیبدیت Molybdite :
مولیبدیت با فرمول شیمیایی(MoO3) نشان داده می شود.
سایر کانیهای مولیبدن شامل آکرماتیت، بلونزیت، چیلاژیت، ائوسیت، ایلسمانیت، ژوردیسیت، کواک و نییت، لیندگرنیت و پانریت می باشد. کانیهای اخیرالذکر از اهمیت تجاری برخوردار نیستند.
اهمیت مولیبدن در تغذیه گیاهان زراعی و باغی :
مولیبدن که در پوسته زمین و خاک‌ها به مقدار بسیار اندک وجود دارد به مقدار بسیار کمی‌نیز مورد نیاز گیاه است. مقدار مولیبدن در کرة خاکی به طور متوسط 3/2 میلی گرم درکیلوگرم برآورده شده است که تقریبا 10 درصد آن قابل استفاده گیاهی است. جذب سطحی مولیبدن به pH خاک بستگی دارد و در pH حدود 7 یا بالاتر کم است اما با پائین آمدن pH زیاد می‌شود. بعبارت دیگر کمبود مولیبدن بیشتر در خاک‌های اسیدی دیده می‌شود و از این جهت با دیگر عناصر کم مصرف که کمبود آن‌ها بیشتر در خاک‌های قلیائی دیده می‌شود، تفاوت دارد. بعبارت دیگر کمبود این عنصر در خاک‌های خشک و نیمه خشک مشاهده نشده است. فسفات می‌تواند جانشین مولیبدن در سطح کلوئیدها گردد به همین دلیل کاربرد زیاد کودهای فسفری جذب مولیبدن بوسیله گیاه را افزایش می‌دهد. اما کاربرد زیاد سولفات ها اثر کاهش دهنده برجذب مولیبدن بوسیله گیاه دارد. در خاک‌هائی که در مرز کمبود مولیبدن هستند کاربرد بیش از حد کودهای سولفات دار ممکن است موجب کمبود مولیبدن گردد. از گیاهانی که به دادن کود مولیبدن واکنش نشان می‌دهند بقولات، خانواده کلم، گندمیان مرتعی و چند نوع سبزی هستند. مسمومیت گیاهی ناشی از مولیبدن زیاد مشاهده نشده است. زیادی مولیبدن، مخصوصاً برای دام‌هائی که چرا می‌کنند مسمومیت زا است. مولیبدنوسیس یک بیماری گاوی است که در واقع به دلیل عدم تعادل مولیبدن و مس در جیره غذائی نشخوار کننده ایجاد می‌شود. مسمومیت مولیبدن باعث توقف رشد و تغییر شکل استخوآن‌های دام می‌شود. این عارضه را می‌توان با خوراندن سولفات مس به دام یا دادن سولفات مس به خاک برطرف نمود..
نقش‌ مولیبدن‌ در تغذیه‌ انسان‌ و دام‌ :
کمبود مولیبدن در انسان مشاهده نشده است و در مورد حیوانات نیز تشخیص کمبود آن مشکل است. آنچه در مورد مولیبدن مهم است، مسمومیت این عنصر برای حیوانات نشخوار کننده است. شیر و فرآورده های لبنی، دانه‌های حبوبات، گوشت و دانه‌های غلات منابع عمده مولیبدن هستند. مقدار جذب روزانه مولیبدن در افراد بالغ 80 تا 350 میکروگرم در روز تخمین زده شده است.
پراکندگی‌ جغرافیایی‌مولیبدن در جهان :
مولیبدن یکی از عناصر ضروری برای رشد گیاهان است اما غلظت این عنصر در بافتهای گیاهی بسیار کم است. با این وجود استفاده از کودهای حاوی مولیبدن موجب افزایش فاحشی در برخی نقاط شده است. در آمریکا، کمبود مولیبدن در گیاهانی دیده می‌شود که بر روی خاک‌هائی با مواد مادری حاوی مولیبدن بسیار کم رشد کرده اند. این خاک‌ها معمولاً اسیدی بوده اما آهک دهی تنها، در این خاک‌ها، تا زمانی که همراه مولیبدن مصرف نشوند، افزایش عملکردی را موجب نشده است. در برخی خاک‌های اسیدی، آهک دهی تنها، موجب افزایش حلالیت مولیبدن بومی‌خاک تا یک سطح مناسب شده است. زیادی مولیبدن در خاک تاثیری بر رشد گیاهان ندارد، اما زیادی غلظت این عنصر در علوفه بر متابولیسم مس در حیوانات تاثیر می‌گذارد. کمبود مولیبدن در گیاهان و کمبود مس ناشی از مولیبدن در جانوران در مناطق جغرافیائی خاصی از جهان گزارش شده است. گیاهان با کمبود مولیبدن معمولاً در مناطقی با خاک‌های اسیدی و با زهکشی خوب دیده میشود. گیاهان با زیادی غلظت مولیبدن اغلب در مناطقی خاک‌های آلی و زهکشی ضعیف ، که غالبا قلیائی هستند، دیده می‌شود. پراکندگی جغرافیائی خاک‌هائی که مبتلا به کمبود یا بیش بود مولیبدن هستند، تابعی از مقدار این عنصر در مواد مادری است. مواد مادری غنی از مولیبدن ، خاک‌هائی با مولیبدن کافی برای گیاهان می‌سازند. در خاک‌هائی با زهکشی ضعیف که از مواد مادری فقیر از لحاظ مولیبدن تشکیل شده باشند، بیماری مولیبدنوسیس کمتر است.
مکانیسم‌های‌ جذب‌ و انتقال مولیبدن در گیاهان : ‌
مولیبدن به صورت مولیبدات جذب گیاه می‌شود. سولفات با مولیبدات رقابت می‌کند و جذب آن را کاهش می‌دهد، اما فسفات در کوتاه مدت جذب مولیبدن را افزایش می‌دهد. با توجه به این دو پدیده، مولیبدن ظاهرا به صورت فعال جذب می‌شود اما دلیل قانع کننده ای در این مورد وجود ندارد. در باره چگونگی انتقال مولیبدن در گیاه اطلاعات زیادی در دست نیست. احتمال دارد انتقال آن در آوندهای چوبی به صورت مولیبدات یا کمپلکس با اسیدهای آمینه و مواد قندی انجام گیرد. از سوی دیگر ، قدرت جابجائی مولیبدن در گیاه نسبتاً خوب است و به همین دلیل این عنصر بیشتر در آوندهای آبکشی و سلول‌های پارانشیمی‌متمرکز می‌شود. به علت ناچیز بودن مقدار مولیبدن قابل جذب در خاک، غلظت آن معمولاً در بافت‌های گیاهی کم است. اما برخلاف دیگر عناصر کم مصرف، زیادی جذب مولیبدن فقط در صورتی در گیاه ایجاد مسمومیت می‌کند که غلظتش چند صد برابر غلظت معمولی باشد.