Molibdeno

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Molibdeno
   

42
Mo
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
   

niobio ← molibdeno → tecnezio

Aspetto
Aspetto dell'elemento
Aspetto dell'elemento
metallico argenteo
Linea spettrale
Linea spettrale dell'elemento
Linea spettrale dell'elemento
Generalità
Nome, simbolo, numero atomicomolibdeno, Mo, 42
Seriemetalli di transizione
Gruppo, periodo, blocco6 (VIB), 5, d
Densità10 280 kg/m³
Durezza5,5
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Configurazione elettronica
Termine spettroscopico7S3
Proprietà atomiche
Peso atomico95,94
Raggio atomico (calc.)136 pm
Raggio covalente136 pm
Configurazione elettronica[Kr]4d55s1
e per livello energetico2, 8, 18, 13, 1
Stati di ossidazione2,3,4,5,6 (acido forte)
Struttura cristallinacubica a corpo centrato
Proprietà fisiche
Stato della materiasolido
Punto di fusione2 896 K (2 623 °C)
Punto di ebollizione4 912 K (4 639 °C)
Volume molare9,38×10−6 /mol
Entalpia di vaporizzazione598 kJ/mol
Calore di fusione32 kJ/mol
Tensione di vapore3,47 Pa a 3000 K
Altre proprietà
Numero CAS7439-98-7
Elettronegatività2,16 (scala di Pauling)
Calore specifico250 J/(kg·K)
Conducibilità elettrica18,7×106 S/m
Conducibilità termica138 W/(m·K)
Energia di prima ionizzazione684,3 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione1560 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione2618 kJ/mol
Energia di quarta ionizzazione4480 kJ/mol
Isotopi più stabili
isoNATDDMDEDP
92Mo14,84% Mo è stabile con 50 neutroni
93Mosintetico 4000 anniε0,40593Nb
94Mo9,25% Mo è stabile con 52 neutroni
95Mo15,92% Mo è stabile con 53 neutroni
96Mo16,68% Mo è stabile con 54 neutroni
97Mo9,55% Mo è stabile con 55 neutroni
98Mo24,13% Mo è stabile con 56 neutroni
99Mosintetico 65,94 oreβ1,35799Tc
100Mo9,63% 7,8×1018 anni2β-3,034100Ru
iso: isotopo
NA: abbondanza in natura
TD: tempo di dimezzamento
DM: modalità di decadimento
DE: energia di decadimento in MeV
DP: prodotto del decadimento

Il molibdeno è l'elemento chimico di numero atomico 42 (gruppo 6 della tavola periodica) e il suo simbolo è Mo. È il secondo elemento del gruppo 6 del sistema periodico (collocato tra il cromo e il tungsteno); fa quindi parte del blocco d, ed è un elemento di transizione della seconda serie ( periodo). Il nome molibdeno deriva dal latino moderno molybdaenum, a sua volta coniato sul termine greco μόλυβδος (mólybdos), piombo, dato che i suoi minerali vennero inizialmente confusi con quelli del piombo.[1]

Caratteristiche[modifica | modifica wikitesto]

Il molibdeno è un metallo di colore grigio argenteo, molto duro (5,5 su scala Mohs)[2] e alto fondente (2623 °C), il più alto tra gli elementi del 5° periodo, e ha uno tra i più bassi coefficienti di dilatazione termica.[3] In piccola quantità ha un effetto indurente sull'acciaio. Come elemento è anche piuttosto elettronegativo (2,16 sulla scala Pauling).

Il molibdeno è importante come oligoelemento in quanto presente in alcuni enzimi di piante, batteri e animali, tra cui la xantina ossidasi e alcune nitrogenasi.[4][5]

Applicazioni[modifica | modifica wikitesto]

Oltre due terzi del molibdeno prodotto sono impiegati nelle leghe metalliche. L'uso del molibdeno è cresciuto notevolmente durante la seconda guerra mondiale, quando fu necessario trovare alternative al tungsteno per produrre acciaio di elevata durezza.

Ancora oggi il molibdeno è usato per produrre leghe ad alta durezza e acciai resistenti alle alte temperature. Leghe speciali contenenti molibdeno, come per esempio le Hastelloy sono notoriamente molto resistenti al calore e alla corrosione. Il molibdeno è usato nella produzioni di parti di aerei e missili, nonché nei filamenti e nelle protesi dentarie.

Produzione mondiale di molibdeno a partire dal 1900

Il solfuro di molibdeno è un buon lubrificante, specialmente alle alte temperature. È usato come semiconduttore anche in applicazioni elettroniche (thin-film transistor, TFT). Il solfuro e ossido di molibdeno trova uso anche come catalizzatore nell'industria petrolchimica, specialmente in catalizzatori usati per rimuovere lo zolfo dal petrolio e dai suoi derivati[6]. I catalizzatori di ossido a base di molibdeno sono utilizzati per reazioni di ossidazione selettiva; le applicazioni tipiche sono l'ossidazione del propano, del propilene o dell'acroleina all'acido acrilico[7][8][9][10]. Inoltre viene utilizzato come lubrificante nelle scioline. È utilizzato anche per i rivestimenti[11], specchi speciali[12][13] e celle solari[14].

L'isotopo 99Mo è impiegato nell'industria e nella medicina nucleare. Infatti è un precursore del tecnezio, elemento alla base di molti radiofarmaci.

I pigmenti a base di molibdeno hanno colori che variano tra il giallo intenso e l'arancione vivo e vengono usati nelle vernici, negli inchiostri e nei manufatti di plastica e di gomma.

Storia[modifica | modifica wikitesto]

Il molibdeno (dal greco μόλυβδος mólybdos, "simile al piombo") non si trova puro in natura e i composti reperibili venivano confusi, fino al XVIII secolo, con composti di carbonio o piombo. Nel 1778 Carl Wilhelm Scheele capì che il molibdeno era un elemento diverso dalla grafite e dal piombo e riuscì a isolare l'ossido del metallo dalla molibdenite, un minerale. Nel 1782 Hjelm isolò un estratto impuro di molibdeno riducendo l'ossido con carbonio.
Dapprima il molibdeno fu poco usato e rimase confinato nei laboratori fino al tardo XIX secolo. Poi la Schneider and Co, una compagnia francese, provò a usare il molibdeno come agente legante per l'acciaio delle piastre di corazzatura e scoprì le sue utili proprietà.
Dal molibdeno deriva inoltre la lista del molibdeno, elenco di richieste di materie prime e di materiali bellici che Benito Mussolini inviò alla Germania di Adolf Hitler come condizione per l'entrata dell'Italia nella seconda guerra mondiale; la lista venne presa come esagerazione dato che la richiesta italiana di molibdeno superava la produzione mondiale annua.

Disponibilità[modifica | modifica wikitesto]

Il molibdeno si trova in minerali come la wulfenite (PbMoO4) o la powellite (CaMoO4), ma la principale sorgente commerciale di molibdeno è la molibdenite (MoS2). Il molibdeno è estratto come minerale primario, cioè esistono miniere di molibdeno, ed è anche recuperato come sottoprodotto dell'estrazione del rame. Il molibdeno è presente nel minerale in concentrazioni che vanno dallo 0,01% allo 0,5%. Circa la metà di tutto il molibdeno estratto nel mondo proviene dagli Stati Uniti, in cui la Phelps Dodge Corporation è il principale fornitore.

La missione russa Luna 24 scoprì un singolo granulo (0,6 μm) di molibdeno puro in un frammento di pirosseno prelevato dal Mare Crisium sulla Luna.

Ruolo biologico[modifica | modifica wikitesto]

Tracce di molibdeno, in ragione di poche parti per milione, sono reperibili nelle piante e negli animali: il molibdeno è un oligonutriente necessario a molte forme di vita. Suoli poveri di molibdeno possono essere del tutto sterili e non permettere la crescita delle piante, in cui il molibdeno è coinvolto nei processi di azotofissazione e di riduzione dei nitrati. Infatti è presente nell'enzima batterico nitrogenasi, che da azoto atmosferico ed equivalenti riducenti genera molecole di ammoniaca.

Negli animali e nell'uomo sono stati identificati tre enzimi che hanno assoluto bisogno di molibdeno per il loro corretto funzionamento:

Gli alimenti più ricchi in molibdeno sono le crucifere, i legumi e certi cereali. In certi animali, integrare la dieta con piccole quantità di molibdeno aiuta la crescita.

Isotopi[modifica | modifica wikitesto]

Il molibdeno ha sei isotopi stabili e circa due dozzine di radioisotopi, di cui la gran parte ha emivita dell'ordine dei secondi. Il 99Mo è usato per creare 99Tc per l'industria degli isotopi nucleari. Il mercato per i prodotti del 99Mo ha un valore complessivo stimato dell'ordine di 100 milioni di dollari l'anno.

Precauzioni[modifica | modifica wikitesto]

La polvere e i composti di molibdeno, come il triossido di molibdeno e i molibdati solubili in acqua possono essere leggermente tossici se respirati o ingeriti. I manuali di laboratorio riportano che il molibdeno, comparato con gli altri metalli pesanti, ha tossicità relativamente bassa. Difficilmente si osservano casi di tossicità acuta da molibdeno negli esseri umani, perché la dose necessaria è eccezionalmente elevata. È più probabile un'intossicazione cronica da molibdeno per esposizione in miniere, negli impianti di raffinazione o negli impianti chimici, ma a oggi non sono mai stati riportati casi simili. Mentre i composti solubili del molibdeno sono considerati leggermente tossici, quelli insolubili come il disolfuro di molibdeno usato per lubrificare sono considerati non tossici.

In ogni caso, catene di eventi ambientali legati al molibdeno possono provocare gravi conseguenze sulla salute. Nel 1996 in Svezia un aumento delle piogge acide vicino a Uppsala provocò una moria delle piante di cui si cibavano le renne della campagna circostante; questo spinse le renne affamate ad avventurarsi nei campi coltivati ad avena per sfamarsi. Purtroppo gli agricoltori, per riparare il terreno dalle piogge acide, avevano sparso molto calcare sui campi, alterandone il contenuto di alcuni elementi in traccia, fra cui il cadmio. Così l'avena, cresciuta su campi ricchi di oligoelementi, aveva concentrato nei suoi semi grandi quantità di molibdeno: quando le renne se ne cibarono il rapporto rame/molibdeno del loro fegato venne gravemente alterato, causando negli animali magrezza, decolorazione del pelo, ulcere, diarrea, convulsioni, cecità, osteoporosi e malattie cardiache.

Negli Stati Uniti il regolamento OSHA specifica che la massima esposizione al molibdeno in una giornata lavorativa di 8 ore durante una settimana di 40 ore non deve essere maggiore di 15 milligrammi per metro cubo. Il NIOSH invece consiglia un limite di esposizione di 5 000 mg per metro cubo.

Composti del molibdeno[modifica | modifica wikitesto]

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ Lide, David R. (a cura di), Molybdenum, in CRC Handbook of Chemistry and Physics, vol. 4, Chemical Rubber Publishing Company, 1994, p. 18, ISBN 978-0-8493-0474-3.
  2. ^ (EN) Molybdenum - Strength - Hardness - Elasticity - Crystal Structure, su Material Properties, 2 novembre 2020. URL consultato il 2 febbraio 2023.
  3. ^ John Emsley, Nature's building blocks : an A-Z guide to the elements, Oxford University Press, 2001, ISBN 0-19-850341-5, OCLC 46984609. URL consultato il 2 febbraio 2023.
  4. ^ (EN) Ragnar Bjornsson, Frank Neese e Richard R. Schrock, The discovery of Mo(III) in FeMoco: reuniting enzyme and model chemistry, in JBIC Journal of Biological Inorganic Chemistry, vol. 20, n. 2, 1º marzo 2015, pp. 447–460, DOI:10.1007/s00775-014-1230-6. URL consultato il 2 febbraio 2023.
  5. ^ (EN) Casey Van Stappen, Roman Davydov e Zhi-Yong Yang, Spectroscopic Description of the E 1 State of Mo Nitrogenase Based on Mo and Fe X-ray Absorption and Mössbauer Studies, in Inorganic Chemistry, vol. 58, n. 18, 16 settembre 2019, pp. 12365–12376, DOI:10.1021/acs.inorgchem.9b01951. URL consultato il 2 febbraio 2023.
  6. ^ Efecto del método de preparación de catalizadores de MoO3/Al2O3 para la desulfuración oxidativa de un diesel modelo (PDF), in Superf. vacío, vol. 28, n. 2, 2016.
  7. ^ Surface chemistry of phase-pure M1 MoVTeNb oxide during operation in selective oxidation of propane to acrylic acid. Journal of Catalysis (PDF), in Journal of Catalysis, vol. 285, 2011, pp. 48-60. URL consultato il 9 maggio 2017 (archiviato dall'url originale il 30 ottobre 2016).
  8. ^ (EN) Kinetic studies of propane oxidation on Mo and V based mixed oxide catalysts. PhD Thesis. (PDF), 2011.
  9. ^ Multifunctionality of Crystalline MoV(TeNb) M1 Oxide Catalysts in Selective Oxidation of Propane and Benzyl Alcohol, in ACS Catalysis, vol. 3, n. 6, 2013, pp. 1103-1113.
  10. ^ The reaction network in propane oxidation over phase-pure MoVTeNb M1 oxide catalysts (PDF), in Journal of Catalysis, vol. 311, pp. 369-385. URL consultato il 9 maggio 2017 (archiviato dall'url originale il 15 febbraio 2016).
  11. ^ Method for depositing a coating, US20110318490A1.
  12. ^ Multilayer-Spiegel für den EUV-Spektralbereich, EP2864825B1.
  13. ^ Substrat aus einer Aluminium-Silizium-Legierung oder kristallinem Silizium, Metallspiegel, Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung, DE102009040785 A1.
  14. ^ Advanced cpv solar cell assembly process, US20160056318 A1.

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

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Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]

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