Molibdeno
Proprietà e composti del molibdeno
Il molibdeno, il cui nome deriva dal greco e significa simile al piombo, fu identificato da C.W. Scheele nel 1778 nel minerale molibdenite, ma fu ottenuto allo stato di elevata purezza solo nel 1910.
In natura, dove non si trova libero ma in composti corrispondenti ai suoi stati di ossidazione +4 e +6, non è un elemento molto abbondante, poiché costituisce circa il 2·10-4 % della crosta terrestre.
Il suo minerale principale è la molibdenite, MoS2.
Il molibdeno elementare è un metallo grigio-argenteo che presenta valori particolarmente elevati di temperatura di fusione, densità, durezza, modulo di elasticità e conducibilità elettrica.
Allo stato compatto si ossida all'aria formando il triossido solo a elevata temperatura, non viene attaccato dagli acidi diluiti e dagli alcali caustici fusi, e resiste inoltre all'attacco della maggior parte dei metalli fusi.
Si discioglie invece nell'acqua regia, nelle miscele di acido nitrico concentrato con acidi fluoridrico e solforico, negli alcali caustici fusi in presenza di ossidanti quali nitrati, clorati e perossidi, e nell'acido fosforico.
Con gli alogeni, e in particolare con il fluoro, reagisce facilmente in condizioni opportune, mentre con zolfo, fosforo, arsenico, carbonio, silicio, germanio e boro reagisce solamente a temperature elevate.
Molibdeno
Composti del molibdeno
Numerosi sono gli ossidi e gli idrossidi noti, ma i più importanti sono il diossido e il triossido.
Il diossido di molibdeno (MoO2) si può preparare per ossidazione del metallo con vapor acqueo a 800°C:
Mo + 2 H2O → MoO2 + 2 H2
È un solido bruno-violetto, insolubile negli acidi non ossidanti, ma solubile in acido nitrico concentrato che ossida il molibdeno dallo stato +4 a quello +6 con formazione di polimolibdati.
Il triossido di molibdeno (MoO3) è un solido bianco che può essere preparato per ossidazione con aria del disolfuro o del metallo; ha caratteristiche acide e con le basi forma molibdati e polimolibdati.
Sono noti i solfuri Mo2S3, MoS4, Mo2S5, MoS2, MoS3. Il disolfuro di molibdeno MoS2 (molibdenite), è tra questi il più importante per i suoi impieghi come lubrificante solido e come additivo per oli e grassi lubrificanti, e perché costituisce il principale minerale del molibdeno. È un solido nero, di aspetto e di proprietà meccaniche simili a quelle della grafite, che può essere preparato per sintesi diretta dagli elementi. Chimicamente è molto stabile, poiché si ossida all'aria solo al di sopra dei 400 °C, e viene disciolto solo dagli acidi ossidanti a caldo.
Il trisolfuro di molibdeno MoS3, si ottiene in forma idrata come precipitato bruno inviando H2S in una soluzione acida di molibdati.
Sono noti numerosi alogenuri di molibdeno corrispondenti agli stati di ossidazione da +2 a +6. Sono generalmente composti assai reattivi, e in presenza di acqua o di ossigeno formano idrossialogenuri od ossoalogenuri.In assoluto il più importante è il pentacloruro di molibdeno MoCl5, che viene utilizzato per la preparazione di altri composti e di catalizzatori: è un solido nero, molto reattivo, con struttura dimera (Mo2Cl10) allo stato cristallino, mentre allo stato di vapore o in soluzione è in forma monomerica.
Esistono diversi carburi (Mo2C e MoC) e nitruri (Mo2N e MoN) di molibdeno, ottenibili in genere per reazione diretta tra gli elementi a temperature molto elevate e in atmosfera inerte; sono composti di durezza molto elevata.
Leghe a base di molibdeno possono venire indurite superficialmente, in seguito alla formazione di un film di nitruro, per trattamento con ammoniaca gassosa a circa 1000°C.
Utilizzo del molibdeno
Il molibdeno metallico puro è impiegato nella fabbricazione di giunzioni vetro-metallo (per esempio supporti di filamenti di lampade a incandescenza), parti di forni elettrici e in generale parti di apparecchiature funzionanti a elevate temperature ed eventualmente in contatto con metalli fusi. Circa l'80% del molibdeno viene però utilizzato come componente di leghe ferrose: in particolare negli acciai legati l'aggiunta di molibdeno aumenta la durezza, la resistenza alla corrosione e all'abrasione e la tenacità a caldo.
Il molibdeno è un componente indispensabile anche di acciai speciali, quali gli acciai inossidabili al cromo-nichel, gli acciai impiegati per la fabbricazione degli utensili ad alta velocità e le turbine a gas per motori a reazione. Composti inorganici e organici di molibdeno sono impiegati come catalizzatori di processi chimici e petrolchimici, come componenti di pigmenti e coloranti per vernici e ceramiche, come inibitori di corrosione e come ritardanti di fiamma; il disolfuro di molibdeno è utilizzato come lubrificante.
Metodo di produzione del molibdeno
Il minerale molibdenite, arricchito fino a un tenore in molibdeno di circa il 50%, viene arrostito all'aria alla temperatura di circa 600°C. Si ottiene in tal modo il triossido di molibdeno cosiddetto tecnico, prodotto utilizzato come tale nei processi metallurgici del molibdeno. Per altri impieghi (in particolare quelli chimici) il triossido viene purificato per sublimazione a circa 1000°C, fino a un titolo del 99,95. Per ottenere il metallo, il triossido puro viene ridotto con idrogeno a temperatura tra 600 e 1100°C: si ottiene molibdeno sotto forma di una polvere grigia opaca, che viene sinterizzata a elevate temperature e quindi formata in lamine o fili.
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