金日光教授：【永不忘当年钱老劝导我们“用当代科学传承《黄帝内经》医理和建立《中药本草》科学药理标准”的教导】• 三十六

最近不少群友说，非常赞成钱老等先辈们有关《内经》“谷精微”里，有5+11生命核心元素群的看法，但是在11个生命动力阴阳精中，有一个元素钼是在元素周期表第二个长周期里10个元素之一，于是向我说这是很奇怪的事为什么？

这是我也预料到的事情，因为当年钱老在世时也议论过11中前10个是第一个长周期里含有d轨道电子的所有10个元素，而在第二个长周期10个元素里，为什么唯独钼离子，必须作为阳精之一加到生命动力元素群里面？

当年，钱老是在美国最好的朋友鲍林（Pauling）是量子化学之父之下，也向他学过量子化学，所以这个问题议论起来好说多了。

当时北化大考虑到第二个长周期的d电子比第一长周期的d电子离原子核远一点，所以连d电子也有可能离开原子核，其中钼原子的d电子排布正好是在d（5），即半充满状态，这使钼还能像个第一长周期里d（5）元素的样子，既能形成非常稳定的正八面体，上下金字塔络合结构，又能有效地聚焦宇宙双势能，以至使d电子非常活跃，作为价电子还能离开钼原子，甚至把空气里相当稳定的氮分子（N₂）催化激活，引起化学反应，使氮进入生命体里（称固氮作用），所以钱老也说钼离子足以成为生命动力源阴阳精之一。

钼有强烈的化学作用，同它的电子排布有密切的关系。

钼是在第二个长周期中的一种重要的过渡金属元素，其电子排布在不同价态下会有所变化。

以下是一些常见钼离子的电子排布详情：

在零价态下，钼的电子排布式为[Kr]4d⁵5s¹。这种排布表示钼原子失去了5个d电子和1个s电子，形成稳定的氩气型电子排布。

钼的二价离子 Mo²⁺失去一个s电子，电子排布式为[Kr]4d⁴5s⁰。这表明Mo²⁺保留了4个d电子和1个完整的s轨道。

三价钼离子Mo³⁺失去1个s电子和1个d电子，电子排布式为[Kr] 4d³5s⁰。这留下了3个d电子和一个空的s轨道。

四价钼离子Mo⁴⁺失去2个s电子，电子排布式为[Kr]4d²5s⁰。这表示Mo⁴⁺保留了2个d电子和1个空的s轨道。

五价钼离子Mo⁵⁺失去三个s电子和两个d电子，电子排布式为[Kr]4d¹5s⁰。这留下了1个d电子和1个空的s轨道。

六价钼离子Mo⁶⁺失去四个s电子，电子排布式为[Kr]4d⁰5s⁰。这表示Mo⁶⁺完全失去了s和d电子，形成了1个氖型电子排布。

以上电子排布式是基于钼的原子序数为42，并根据价态不同而失去相应数量的d和s电子。这些排布式有助于理解钼在不同化学环境中的化学行为和反应性，具体见下。

主要表现在钼的生物学重要性和其独特的化学性质。钼是一种过渡金属，位于元素周期表的第五周期，Ⅵ b族，即铬分族。它的特殊化学性质使其在生物体中发挥着不可或缺的作用，尤其是在固氮酶中。

固氮酶是一类能够将大气中的氮气转化为氨的酶，氨是植物生长所需的重要氮肥。

固氮酶由两种蛋白质组成：铁蛋白和钼铁蛋白。只有这两种蛋白质同时存在时，固氮酶才能发挥功能。钼铁蛋白中含有的钼是固氮酶活性所必需的，因为它能够促进电子的传递，从而帮助氮气的固定过程。

如硝酸还原酶和 nitrogenase（氮酶），这些酶在植物的氮代谢中起着关键作用。钼还能够增强植物的抗氧化能力，提高植物的光合作用效率，从而提高作物的产量和品质。

因此，钼离子在许多生命体中的存在是由于其生物学功能，包括氮的固定和转化，以及作为多种酶的辅助因子，这些过程对生命的正常运行至关重要。

DS说，在生命体中，元素周期表第二个长周期（即第四周期，包含从钾到氪的元素）中，钼（Mo）是唯一被广泛利用并具有明确生物学功能的过渡金属元素。

这种现象可以从以下几个角度解释：

(1)氧化还原灵活性

钼能以多种氧化态（+2至+6）存在，尤其是+4和+6态在生理条件下稳定。这种特性使其能参与复杂的电子传递反应，这是其他第四周期过渡金属（如铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌）难以替代的。

(2)配位化学的适应性

钼的配位环境可灵活调整，能与硫、氧等生物配体形成稳定的复合物（如钼蝶呤辅因子，Mo-MPT），这是其参与酶活性中心的关键。

(3) 对比其它第四周期元素

铁（Fe）、铜（Cu）、锌（Zn）等更多参与第一过渡系（第三周期）的生物学功能（如血红蛋白、超氧化物歧化酶等）。

其它第四周期元素（如铷、锶、钇等）要么化学性质不匹配（如过于惰性或过于活泼），要么缺乏合适的生物配体。

(1)钼的地球丰度与溶解性

钼以钼酸盐（MoO₄²⁻）形式存在于水体中，溶解度较高，容易被生物利用。相比之下，同周期的锆（Zr）、铌（Nb）等元素极难溶解，生物几乎无法摄取。

(2)古环境的选择压力

钼在早期海洋中可能因氧化还原条件变化（如大氧化事件）而富集，被早期生命“选中”并保留至今。

(1)关键酶的依赖

钼是多种关键酶的必需辅因子，例如：

固氮酶（某些细菌中）：催化大气氮（N₂）还原为氨（NH₃）。

黄嘌呤氧化酶/脱氢酶：参与嘌呤代谢。

亚硫酸盐氧化酶：解毒亚硫酸盐。

硝酸盐还原酶：参与氮循环。

(2)不可替代性

这些反应需要钼的高价态（如Mo⁶⁺→Mo⁴⁺）和特定的电子传递能力，其他元素难以模拟。

(1)早期生命的化学选择

钼可能在生命起源时因其化学性质被“固定”为关键元素，后续进化未找到更优替代方案（即“进化冻结”假说）。

(2)功能冗余的缺乏

其它第四周期元素（如钨，W）虽化学性质类似，但钨的丰度更低且还原性更强，仅在极端环境中被某些古菌使用（如高温厌氧菌的醛铁氧还蛋白氧化酶）。

(1)毒性或干扰

例如镉（Cd）、银（Ag）等具有强毒性，难以整合到生物分子中。

(2)功能重叠

许多第四周期元素的功能已被第一过渡系元素（如铁、铜）更高效地实现，无需重复进化。

1. 钒（V）的争议

某些固氮酶可能使用钒替代钼，但钒的生物学作用远不如钼广泛。

2. 钨（W）的极端环境作用

钨与钼同族（VI B族），但因其偏好低氧环境，仅限少数微生物使用。

今天先说到此。