El molibdeno es un elemento químico de número atómico 42 que se encuentra en el grupo 6 de la tabla periódica de los elementos y se simboliza como Mo.
El molibdeno es un metal esencial desde el punto de vista biológico y se utiliza sobre todo en aceros aleados.
Es un metal plateado; tiene el sexto punto de fusión más alto entre los elementos. El molibdeno no se encuentra como metal libre en la naturaleza, sino en varios estados de oxidación en los minerales. Industrialmente, los compuestos de molibdeno se emplean en aplicaciones de alta presión y alta temperatura, como pigmentos y catalizadores.
La mayoría de los compuestos de molibdeno tienen baja solubilidad en agua, pero el ion de molibdato MoO4-2 es soluble y se forma cuando los minerales que contienen molibdeno están en contacto con el oxígeno y el agua. Algunas teorías recientes sugieren que la liberación de oxígeno era importante en la eliminación de molibdeno de un mineral en una forma soluble en los océanos primitivos, donde se utiliza como catalizador de los organismos unicelulares. Esta secuencia puede haber sido importante en la historia de la vida, porque las enzimas que contienen molibdeno se convirtieron en los catalizadores más importantes utilizados por algunas bacterias para descomponer en átomos las moléculas de nitrógeno. Esto, a su vez permitió al nitrógeno impulsar biológicamente la fertilización de los océanos, y por lo tanto el desarrollo de organismos más complejos.
Al menos 50 enzimas que contienen molibdeno son conocidas en bacterias y animales, aunque solo las enzimas de bacterias y cianobacterias están involucradas en la fijación de nitrógeno. Debido a las diversas funciones del resto de las enzimas, el molibdeno es un elemento necesario para la vida en organismos superiores, aunque no en todas las bacterias.
Características principales thumb|left|Muestra de molibdeno en polvo. Propiedades físicas El molibdeno es un metal de transición de color blanco plateado y muy duro; además, tiene uno de los puntos de fusión más altos de entre todos los elementos. En pequeñas cantidades, se emplea en distintas aleaciones de acero para endurecerlo o hacerlo más resistente a la corrosión. Por otra parte, el molibdeno es el único metal de la segunda serie de transición al que se le ha reconocido su esencialidad desde el punto de vista biológico; se encuentra en algunas enzimas con distintas funciones, concretamente en oxotransferasas (función de transferencia de electrones), como la xantina oxidasa, y en nitrogenasas (función de fijación de nitrógeno molecular). Es uno de los pocos metales que resisten adecuadamente el ácido clorhídrico, siendo el tántalo el más fuerte ante este medio corrosivo en específico. La adición de cantidades mínimas del metal afectan a la resistencia a las soluciones clorhídricas que normalmente afectan a los aceros (incluso a los inoxidables). A veces con un porcentaje mínimo de 2% de Mo en masa, los aceros adquieren la resistencia necesaria para operar en ambientes marinos. El aumento del molibdeno en los aceros inoxidables aumenta su tenacidad y sobre todo su resistencia al ataque de los compuestos de cloro.
En su forma pura, como metal blanco plateado es el molibdeno con una dureza de Mohs de 5,5. Tiene un punto de fusión de 2623 °C. De los elementos naturales, solo el tántalo, el osmio, el renio, el wolframio y el carbono tienen puntos de fusión más alto. El molibdeno solo se oxida rápidamente a temperaturas superiores a 600 °C (débil oxidación comienza a 300 °C). Su coeficiente de dilatación es uno de los más bajos entre los metales utilizados comercialmente. Su resistencia a tracción hace que los cables de molibdeno aumenten de 10 a 30GPa cuando disminuye su diámetro de 50-100nm a 10nm.
Propiedades químicas Estados de oxidación del molibdeno. −2Na2[Mo2(CO)10] 0Mo(CO)6 +1Na[C6H6Mo] +2MoCl2 +3Na3[Mo(CN)]6 +4MoS2 +5MoCl5 +6MoF6 El molibdeno es un metal de transición con una electronegatividad de 1,8 en la escala de Pauling y una masa atómica de 95,94g/mol. No reacciona con oxígeno o agua a temperatura ambiente. A temperaturas elevadas, se forma el óxido de molibdeno (VI):
2 Mo + 3 O2 → 2 MoO3
El molibdeno tiene varios estados de oxidación (ver tabla). Un ejemplo es la inestabilidad del molibdeno (III) y del wolframio (III) en comparación con la estabilidad de cromo (III). El estado de oxidación es más común en el molibdeno (VI) (MoO3) mientras que el compuesto de óxido de azufre normal es el disulfuro de molibdeno (MoS2).
El óxido de molibdeno (VI) es soluble en bases y contribuye en la formación de molibdatos (MoO42−). Los molibdatos son menos oxidantes que los cromatos, pero muestran una tendencia similar cuando forman oxoaniones complejos por condensación en los valores de pH más bajos, como [Mo7O24]6− y [Mo8O26]4−. Los polimolibdatos pueden incorporar otros iones en su estructura, formando polioxometalatos. El fósforo que contiene heteropolimolibdato P[Mo12O40]3− se utiliza para la detección de espectroscopia en el fósforo. La amplia gama de estados de oxidación del molibdeno se refleja en diversos cloruros de molibdeno:
Cloruro de molibdeno (II) MoCl2 (sólido de color amarillo) Cloruro de molibdeno (III) MoCl3 (sólido de color rojo oscuro) Cloruro de molibdeno (IV) MoCl4 (sólido de color negro) Cloruro de molibdeno (V) MoCl5 (sólido de color verde oscuro) Cloruro de molibdeno (VI) MoCl6 (sólido de color marrón)
La estructura del MoCl2 se compone de Mo6Cl84+ se compone de cuatro iones de cloruro que tienden a compensar la carga eléctrica.
Como el cromo y algunos otros metales de transición, el molibdeno es capaz de formar enlaces cuádruples, como en Mo2(CH3COO)4. Este compuesto se puede transformar en Mo2Cl84− que también tiene un enlace cuádruple.
El estado de oxidación 0 es posible con el monóxido de carbono como ligando, como en el molibdeno hexacarbonilo, Mo(CO)6.
Aplicaciones Aproximadamente las dos terceras partes del molibdeno consumido se emplean en aleaciones. El uso del molibdeno se remonta a la Primera Guerra Mundial, cuando hubo una fuerte demanda de wolframio, que lo hizo escasear, y se necesitaban aceros muy resistentes. El molibdeno se utiliza pues en aleaciones de alta resistencia y que soporten temperaturas y corrosiones sumamente altas. Estas aleaciones se usan en la construcción y en piezas de aviones y automóviles. El molibdeno se usa como catalizador en la industria petrolera. En concreto, es útil para la eliminación de azufre. El molibdeno es un componente importante de los catalizadores de alto rendimiento para la oxidación selectiva de propano, propileno o acroleína en ácido acrílico. El 99Mo se emplea en la industria de isótopos nucleares. Se emplea en distintos pigmentos (con un color anaranjado), para pinturas, tintes, plásticos y compuestos de caucho. El disulfuro de molibdeno (MoS2) es un buen lubricante por sí mismo y brinda propiedades de tolerancia de presiones extremas a los lubricantes al reaccionar con el metal, de manera que se forma una capa cristalina en la superficie de este. Gracias a ello, el contacto metal-metal, destructivo a largo plazo, se reduce al mínimo y se puede emplear a altas temperaturas. El molibdeno se emplea en determinadas aplicaciones electrónicas, como en las capas de metal conductoras en los transistores TFT (Thin Film Transistor).
Historia El molibdeno no se encuentra libre en la naturaleza y los compuestos que se pueden encontrar fueron confundidos con otros compuestos de otros elementos (carbono o plomo) hasta el . En 1778 Carl Wilhelm Scheele hizo reaccionar el mineral molibdenita (MoS2) con ácido nítrico obteniendo un compuesto con propiedades ácidas al que llamó "acidum molibdenae" (la palabra molibdeno proviene del griego "molybdos" que quiere decir "como el plomo", puesto que era confundido con este elemento). En 1782 Hjelm aisló el metal impuro mediante la reducción del anterior compuesto con carbono. El molibdeno se usó muy poco, y solo dentro del laboratorio, hasta finales del , cuando una empresa lo utilizó como agente aleante y observó las buenas propiedades de estas aleaciones con molibdeno.
Durante mucho tiempo no había un uso industrial para el molibdeno. La compañía francesa Schneider Electric hizo la primera armadura de placas de acero de molibdeno en 1894. Hasta la Primera Guerra Mundial, la mayoría de las fábricas de armaduras también utilizan aleaciones de molibdeno. En la Primera Guerra Mundial, algunos tanques británicos estaban protegidos por 75mm de planchas de manganeso, pero esto resultó ser ineficaz. Las placas de manganeso fueron sustituidas por 25mm de planchas de molibdeno. Este cambio permitió más velocidad, y maniobrabilidad. La alta demanda de molibdeno en las guerras mundiales y la fuerte disminución después de la guerra tuvo una gran influencia sobre los precios y la producción de molibdeno.
Abundancia y obtención thumb|Molibdenita en cristal. La principal fuente de molibdeno es el mineral molibdenita (MoS2). También se puede encontrar en otros minerales, como la wulfenita (PbMoO4) y la powellita (CaMoO4). El molibdeno se obtiene de la minería de sus minerales y como subproducto de la minería del cobre, siendo esta última el principal modo de explotación comercial; el molibdeno está presente en las minas en un rango de entre un 0,01 y un 0,5%. Aproximadamente la mitad de la producción mundial de molibdeno se localiza en Estados Unidos.
Los mayores productores del mundo de materiales de molibdeno son los Estados Unidos, China, Chile, Perú y Canadá. El molibdeno es un mineral extraído, y también se recupera como un subproducto de la extracción de cobre y wolframio. Las grandes explotaciones mineras en Colorado extraen molibdenita como su producto principal, mientras que muchos depósitos de pórfidos de cobre, como la mina Bingham Canyon en Utah y la mina de Chuquicamata, en el norte de Chile producen molibdeno como subproducto de la minería del cobre. La mina Knaben en el sur de Noruega se abrió en 1885, convirtiéndose en la primera mina de molibdeno. Se mantuvo abierta hasta 1973.
El molibdeno es el 54.º elemento más abundante en la corteza terrestre y el 25.º elemento más abundante en los océanos, con un promedio de 10ppm.
La molibdenita se calienta a una temperatura de 700 °C y el sulfuro se oxida en óxido de molibdeno (VI) por vía aérea:
2 MoS2 + 7 O2 → 2 MoO3 + 4 SO2
El mineral oxidado se calienta a 1100 °C para sublimar el óxido, o crear lixiviados con el amoníaco, que reacciona con el óxido de molibdeno (VI) para formar molibdatos solubles en agua:
MoO3 + 2 NH4OH → (NH4)2(MoO4) + H2O
La molibdenita de cobre es menos soluble en amoniaco. Para eliminarlo completamente desde la solución, es precipitado con sulfuro de hidrógeno.
El molibdeno puro es producido por la reducción del óxido con hidrógeno, mientras que el molibdeno que se usa para la producción de acero se reduce por la reacción aluminotérmica con la adición de hierro para producir ferromolibdeno. Una forma común de ferromolibdeno contiene 60% de molibdeno.
El molibdeno tiene un valor de aproximadamente $30000 por tonelada en agosto de 2009. Se mantenía un precio en o cerca de $10000 por tonelada entre 1997 y 2003, y alcanzó, debido al aumento de la demanda, un máximo de $103000 por tonelada en junio de 2005. En 2008, la Bolsa de Metales de Londres anunció que el molibdeno se negocia como uno de los productos básicos en el intercambio.
+ Producción mundial en 2019, en toneladas por año 1. 130.000 2. 56.000 3. 43.600 4. 30.400 5. 16.600 6. 5.000 7. 3.900 8. 3.500 9. 2.800 10. 1.800
Fuente: USGS.</small>
Papel biológico Es el único elemento de la segunda serie de transición al que se le ha reconocido su esencialidad. El molibdeno se encuentra en la naturaleza en el rango de las partes por millón (ppm). Se encuentra en una cantidad importante en el agua de mar en forma de molibdatos (MoO42-), y los seres vivos pueden absorberlo fácilmente de esta forma.