Molibdeno: ottenimento, composti, usi

Il molibdeno è un metallo di transizione di colore bianco argenteo appartenente Gruppo 6 e al 5° Periodo che ha configurazione elettronica [Kr] 4d5 5s1.

In natura è presente nella molibdenite prevalentemente sotto forma di solfuro MoS2 di aspetto simile al solfuro di piombo e alla grafite. Fino al XVIII secolo i composti del molibdeno venivano confusi con quelli del piombo o del carbonio infatti il nome molibdeno deriva dal greco μολύβδος che significa piombo.

Il chimico svedese Carl Wilhelm Scheele nel 1778 analizzando questo minerale comprese che non si trattava né di galena né di grafite . Era infatti  un composto contenente un altro elemento di cui non conosceva l’identità. Un altro chimico svedese Peter Jacob Hjelm che nel 1781 isolò il molibdeno da un suo ossido.

Ottenimento

A livello industriale il molibdeno è ottenuto dalla reazione tra disolfuro di molibdeno e ossigeno a 700°C:

2 MoS2 + 7 O2 → 2 MoO3 + 4 SO2

Il molibdeno infatti allo stato metallico si ottiene per riduzione dell’ossido in corrente di idrogeno. Il processo è fatto in due stadi, il primo a 600-700 ºC per l’elevata volatilità di MoO3 e il secondo intorno a 1000 ºC:

MoO3 + H2 → MoO2 + H2O

MoO2 + 2 H2 → Mo + 2 H2O

Il molibdeno è un metallo moderatamente reattivo. Non reagisce infatti con l’ossigeno a temperatura ambiente ma solo a temperature superiori a 600°C:

2 Mo + 3 O2 → 2 MoO3

Non si solubilizza in acido cloridrico, fluoridrico, ammoniaca, idrossido di sodio ma solo, a caldo, in acido solforico o acido nitrico concentrati.

I numeri di ossidazione più comuni del molibdeno sono +4 e +6, ma può presentare numero di ossidazione -2, zero nel molibdeno esacarbonile, e +1,+2,+3,+4,+5 e +6.

Il molibdeno forma composti, detti molibdati, in cui ha numero di ossidazione + 6.

Composti

L’ossoanione ha formula MoO42- o Mo2O72- costituito da due tetraedri con un ossigeno in comune come, ad esempio, il molibdato di sodio Na2MoO4 o di ammonio (NH4)2Mo2O7.

Il molibdato è precipitato come trisolfuro in HCl 0.4 M:

MnO42-(aq) + 3 S2-(aq) + 8 H+(aq) → MnS3(s) + 4 H2O(l)

Il molibdato di ammonio reagisce con l’acido solfidrico per dare tetratiomolibdato di ammonio

(NH4)2MoO4 (aa) + H2S(aq) → (NH4)2MoS4(s)  + 4 H2O(l)

Il molibdeno si lega agli alogeni per dare sali come fluoruri, cloruri, bromuri e ioduri .Si lega all’ossigeno per dare il monossido, il diossido e il triossido, allo zolfo per dare disolfuro e trisolfuro, all’azoto per dare il nitruro.

Il molibdato di ferro (III) Fe2(MoO4)3 è usato quale catalizzatore per l’ossidazione del metanolo in metanale.

Il molibdato di bismuto (III) Bi2(MoO4)3  è usato come catalizzatore per l’ossidazione selettiva del propene che, in presenza di ossigeno dà l’acroleina CH2=CHCHO e in presenza di ossigeno e ammoniaca dà l’acrilonitrile CH2=CHCN.

Il disolfuro di molibdeno è usato come lubrificante solido e come catalizzatore  per l’idrocracking delle frazioni del petrolio contenenti azoto, zolfo e ossigeno.

Usi

Il molibdeno ha un elevato punto di fusione di 2623°C . Quindi è usato per produrre elettrodi per forni di fusione di vetro, per alcune parti di missili e di aeromobili e nel campo nucleare.

L’uso principale del molibdeno è nella produzione di leghe ad alta resistenza. Se si trova in quantità compresa tra 0.25 e 8% si ottengono acciai ad alta resistenza.

In lega con il nichel e il cromo forma leghe resistenti al calore e alla corrosione  adatte a sopportare carichi elevati e con elevato carico di rottura.

I pigmenti a base di molibdeno hanno colori che variano tra il giallo intenso e l’arancione vivo e vengono usati nelle vernici e negli inchiostri. L’arancio di molibdeno costituito da cromatosolfato e molibdato di piombo è dotato di ottimo potere coprente e viene impiegato, oltre che nelle vernici e inchiostri anche nella tempera e nei colori a olio.

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