酸化モリブデン(VI)

[酸化]][[モリブデン]：特性、用途、安全性

[酸化]]モリブデン] (MoO3)、別名三[[酸化モリブデンは、モリブデンと酸素から構成される重要な化合物です。モリブデン化合物のなかでもっとも大量に生産されており、様々な産業において欠かせない役割を担っています。

物理的特性と構造

[酸化]]モリブデン]は、通常、明るい黄色の結晶性固体として存在します。気相では、[モリブデン原子を中心とし、3つの酸素原子と二重結合を形成した構造をとります。しかし、固相では状況が異なり、歪んだMoO6八面体が辺を共有することで鎖状構造を形成、さらに酸素原子を介してこれらの鎖が結びつき、層状構造を構築します。モリブデン中心は、架橋していない酸素原子と短いMo-O結合を形成しています。この独特の構造が、酸化[[モリブデン]の様々な特性に影響を与えています。

合成方法

工業的には、[モリブデン]]の主要鉱石である二硫化モリブデン]の焙焼によって[酸化モリブデン]が大量に生産されています。この工程では、二硫化[モリブデンを高温で空気と反応させることで、酸化モリブデン]と二[[酸化硫黄(SO2)が生成します。

反応式は以下の通りです。

2MoS2 + 7O2 → 2MoO3 + 4SO2

一方、実験室レベルでは、[モリブデン]]酸ナトリウム水溶液に過塩素酸を加えることでも合成可能です。この反応では、モリブデン酸ナトリウムが酸化モリブデン]二[[水和物に変化します。

Na2MoO4 + H2O + 2HClO4 → MoO3(H2O)2 + 2NaClO4

二水和物は容易に脱水を起こし、一水和物になります。いずれも明るい黄色をしています。

化学的性質

[酸化]]モリブデン]は[[水にわずかに溶解し、モリブデン酸を生成します。塩基性溶液では、モリブデン酸イオンとして溶解します。

用途

[酸化]]モリブデン]の最も重要な用途は、金属[[モリブデンの原料となることです。高温下で水素と反応させることで、金属モリブデンを得ることができます。

MoO3 + 3H2 → Mo + 3H2O

金属モリブデンは、その優れた耐食性と強度から、合金添加物として鉄鋼や耐食性合金の製造に不可欠です。

さらに、[酸化]]モリブデン]は触媒としても広く利用されています。例えば、[アクリロニトリルの生産において、プロピレンとアンモニアの酸化反応の共触媒として機能します。また、その層状構造とMo(VI)/Mo(V)の酸化還元反応の容易さから、電気化学デバイスやディスプレイへの応用も期待されています。近年では、抗菌剤への応用も研究されており、高分子に担持することで抗菌効果を発揮することが示唆されています。酸化モリブデン]が[[水と接触することで水素イオン(H+)を発生させ、バクテリアを殺菌するメカニズムと考えられています。しかし、環境中での長期的な抗菌効果や、触媒の清浄性の維持については、さらなる研究が必要です。

安全性と法規制

[酸化]]モリブデン]を含む[[モリブデン化合物は、労働安全衛生法で規制されています。具体的には、労働安全衛生法第57条、労働安全衛生法施行令第18条の2による通知対象物質であり、さらに三酸化モリブデンは令和2年有害物ばく露作業報告対象物質にも指定されています。取り扱いには、適切な安全対策が不可欠です。

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