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Molibdeno,  42 Mo
Fragmento cristalino de molibdeno y cubo de 1cm3.jpg
Molibdeno
Pronunciación/ M ə l ɪ b d ə n ə m / ( mə- LIB -dən-əm )
Aparienciagris metalizado
Peso atómico estándar A r, estándar (Mo) 95,95 (1) [1]
Molibdeno en la tabla periódica
HidrógenoHelio
LitioBerilioBoroCarbónNitrógenoOxígenoFlúorNeón
SodioMagnesioAluminioSilicioFósforoAzufreCloroArgón
PotasioCalcioEscandioTitanioVanadioCromoManganesoHierroCobaltoNíquelCobreZincGalioGermanioArsénicoSelenioBromoCriptón
RubidioEstroncioItrioCirconioNiobioMolibdenoTecnecioRutenioRodioPaladioPlataCadmioIndioEstañoAntimonioTelurioYodoXenón
CesioBarioLantanoCerioPraseodimioNeodimioPrometeoSamarioEuropioGadolinioTerbioDisprosioHolmioErbioTulioIterbioLutecioHafnioTantalioTungstenoRenioOsmioIridioPlatinoOroMercurio (elemento)TalioDirigirBismutoPolonioAstatineRadón
FrancioRadioActinioTorioProtactinioUranioNeptunioPlutonioAmericioCurioBerkelioCalifornioEinstenioFermioMendelevioNobelioLawrencioRutherfordioDubniumSeaborgioBohriumHassiumMeitnerioDarmstadtiumRoentgenioCopérnicoNihoniumFlerovioMoscoviumLivermoriumTennessineOganesson
Cr
↑
Mo
↓
W
niobio ← molibdeno → tecnecio
Número atómico ( Z )42
Grupogrupo 6
Períodoperíodo 5
Cuadra  bloque d
Configuración electronica[ Kr ] 4d 5 5s 1
Electrones por capa2, 8, 18, 13, 1
Propiedades físicas
Fase en  STPsólido
Punto de fusion2896  K (2623 ° C, 4753 ° F)
Punto de ebullición4912 K (4639 ° C, 8382 ° F)
Densidad (cerca de  rt )10,28 g / cm 3
cuando es líquido (a  mp )9,33 g / cm 3
Calor de fusión37,48  kJ / mol
Calor de vaporización598 kJ / mol
Capacidad calorífica molar24,06 J / (mol · K)
Presión de vapor
P  (Pa)1101001 k10 k100 k
en  T  (K)274229943312370742124879
Propiedades atómicas
Estados de oxidación−4, −2, −1, 0, +1, [2] +2, +3, +4 , +5, +6 (un óxido fuertemente ácido )
ElectronegatividadEscala de Pauling: 2,16
Energías de ionización
  • 1 °: 684,3 kJ / mol
  • 2do: 1560 kJ / mol
  • 3ro: 2618 kJ / mol
Radio atómicoempírico: 139  pm
Radio covalente154 ± 5 ​​pm
Líneas espectrales de molibdeno
Otras propiedades
Ocurrencia naturalprimordial
Estructura cristalinacentrada en el cuerpo cúbico (BCC)
Velocidad de sonido varilla fina5400 m / s (a  ta )
Expansión térmica4,8 µm / (m⋅K) (a 25 ° C)
Conductividad térmica138 W / (m⋅K)
Difusividad térmica54,3 mm 2 / s (a 300 K) [3]
Resistividad electrica53,4 nΩ⋅m (a 20 ° C)
Orden magnéticoparamagnético [4]
Susceptibilidad magnética molar+89,0 × 10 −6  cm 3 / mol (298 K) [5]
El módulo de Young329 GPa
Módulo de corte126 GPa
Módulo de volumen230 GPa
Relación de Poisson0,31
Dureza de Mohs5.5
Dureza Vickers1400-2740 MPa
Dureza Brinell1370-2500 MPa
Número CAS7439-98-7
Historia
DescubrimientoCarl Wilhelm Scheele (1778)
Primer aislamientoPeter Jacob Hjelm (1781)
Isótopos principales del molibdeno
IsótopoAbundanciaVida media ( t 1/2 )Modo de decaimientoProducto
92 meses14,65%estable
93 mesessyn4 × 10 3  yε93 Nb
94 meses9,19%estable
95 meses15,87%estable
96 meses16,67%estable
97 meses9,58%estable
98 meses24,29%estable
99 mesessyn65,94 horasβ -99m Tc
γ-
100 meses9,74%7,8 × 10 18  yβ - β -100 Ru
Categoría Categoría: Molibdeno
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El molibdeno es un elemento químico con el símbolo Mo y número atómico 42. El nombre es de Neo-América molybdaenum , que se basa en griego antiguo Μόλυβδος molybdos , lo que significa plomo , ya que sus minerales se confundieron con minerales de plomo. [6] Los minerales de molibdeno se conocen a lo largo de la historia, pero el elemento fue descubierto (en el sentido de diferenciarlo como una nueva entidad de las sales minerales de otros metales) en 1778 por Carl Wilhelm Scheele . El metal fue aislado por primera vez en 1781 por Peter Jacob Hjelm . [7]

El molibdeno no se produce de forma natural como metal libre en la Tierra; se encuentra solo en varios estados de oxidación en minerales. El elemento libre, un metal plateado con un tinte gris, tiene el sexto punto de fusión más alto de cualquier elemento. Forma fácilmente carburos duros y estables en las aleaciones y, por esta razón, la mayor parte de la producción mundial del elemento (aproximadamente el 80%) se utiliza en aleaciones de acero , incluidas las aleaciones de alta resistencia y las superaleaciones .

La mayoría de los compuestos de molibdeno tienen baja solubilidad en agua, pero cuando los minerales que contienen molibdeno entran en contacto con el oxígeno y el agua, el ion molibdato resultante MoO2−
4es bastante soluble. Industrialmente, los compuestos de molibdeno (aproximadamente el 14% de la producción mundial del elemento) se utilizan en aplicaciones de alta presión y alta temperatura como pigmentos y catalizadores .

Las enzimas que contienen molibdeno son, con mucho, los catalizadores bacterianos más comunes para romper el enlace químico en el nitrógeno molecular atmosférico en el proceso de fijación biológica de nitrógeno . Actualmente se conocen al menos 50 enzimas de molibdeno en bacterias, plantas y animales, aunque solo las enzimas bacterianas y cianobacterianas participan en la fijación de nitrógeno. Estas nitrogenasas contienen un cofactor de hierro-molibdeno FeMoco , que se cree que contiene Mo (III) o Mo (IV). [8] [9] Esto es distinto del Mo (VI) completamente oxidado que se encuentra complejado con molibdopterina.en todas las demás enzimas portadoras de molibdeno, que realizan una variedad de funciones cruciales. [10] La variedad de reacciones cruciales catalizadas por estas últimas enzimas significa que el molibdeno es un elemento esencial para todos los organismos eucariotas superiores , incluidos los humanos.

Características [ editar ]

Propiedades físicas [ editar ]

En su forma pura, el molibdeno es un metal gris plateado con una dureza de Mohs de 5,5 y un peso atómico estándar de 95,95 g / mol. [11] [12] Tiene un punto de fusión de 2.623 ° C (4.753 ° F); de los elementos naturales, solo el tantalio , el osmio , el renio , el tungsteno y el carbono tienen puntos de fusión más altos. [13] Tiene uno de los coeficientes de expansión térmica más bajos entre los metales de uso comercial. [14]

Propiedades químicas [ editar ]

El molibdeno es un metal de transición con una electronegatividad de 2,16 en la escala de Pauling. No reacciona visiblemente con el oxígeno o el agua a temperatura ambiente. La oxidación débil del molibdeno comienza a 300 ° C (572 ° F); la oxidación en masa se produce a temperaturas superiores a 600 ° C, lo que produce trióxido de molibdeno . Como muchos metales de transición más pesados, el molibdeno muestra poca inclinación a formar un catión en solución acuosa, aunque el catión Mo 3+ se conoce bajo condiciones cuidadosamente controladas. [15]

Isótopos [ editar ]

Artículo principal: Isótopos de molibdeno

Hay 35 isótopos conocidos de molibdeno, que varían en masa atómica de 83 a 117, así como cuatro isómeros nucleares metaestables . Siete isótopos se producen de forma natural, con masas atómicas de 92, 94, 95, 96, 97, 98 y 100. De estos isótopos naturales, sólo el molibdeno-100 es inestable. [dieciséis]

El molibdeno-98 es el isótopo más abundante y comprende el 24,14% de todo el molibdeno. El molibdeno-100 tiene una vida media de aproximadamente 10 19 años  y sufre una doble desintegración beta en rutenio -100. Todos los isótopos inestables del molibdeno se descomponen en isótopos de niobio , tecnecio y rutenio . De los radioisótopos sintéticos , el más estable es 93 Mo, con una vida media de 4.000 años. [17]

La aplicación de molibdeno isotópico más común involucra el molibdeno-99 , que es un producto de fisión . Es un radioisótopo padre del radioisótopo hijo emisor de rayos gamma tecnecio-99m , un isómero nuclear utilizado en diversas aplicaciones de imágenes en medicina. [18] En 2008, la Universidad Tecnológica de Delft solicitó una patente sobre la producción de molibdeno-99 a base de molibdeno-98. [19]

Compuestos [ editar ]

Ver también: Categoría: Compuestos de molibdeno

El molibdeno forma compuestos químicos en estados de oxidación de -II a + VI. Los estados de oxidación más altos son más relevantes para su ocurrencia terrestre y sus roles biológicos, los estados de oxidación de nivel medio a menudo se asocian con grupos de metales , y los estados de oxidación muy bajos se asocian típicamente con compuestos de organomolibdeno . La química de Mo y W muestra fuertes similitudes. La relativa rareza del molibdeno (III), por ejemplo, contrasta con la omnipresencia de los compuestos de cromo (III). El estado de oxidación más alto se observa en el óxido de molibdeno (VI) (MoO 3 ), mientras que el compuesto de azufre normal es el disulfuro de molibdeno MoS 2 . [20]


Estado de oxidación		Ejemplo [21]
−1N / A
2[Mes
2(CO)
10]
0Mo (CO)6
+1Na [C
6H
6Mes]
+2MoCl2
+3N / A
3[Mo (CN)
6]
+4MoS2
+5MoCl5
+6MoF6
Estructura de Keggin del anión fosfomolibdato (P [Mo 12 O 40 ] 3− ), un ejemplo de polioxometalato

Desde la perspectiva del comercio, los compuestos más importantes son el disulfuro de molibdeno ( MoS
2) y trióxido de molibdeno ( MoO
3). El disulfuro negro es el mineral principal. Se tuesta al aire para dar el trióxido: [20]

2 MoS
2+ 7 O
2→ 2 MoO
3+ 4 ASÍ
2

El trióxido, que es volátil a altas temperaturas, es el precursor de prácticamente todos los demás compuestos de Mo, así como de las aleaciones. El molibdeno tiene varios estados de oxidación , siendo los más estables +4 y +6 (en negrita en la tabla de la izquierda).

El óxido de molibdeno (VI) es soluble en agua alcalina fuerte y forma molibdatos (MoO 4 2− ). Los molibdatos son oxidantes más débiles que los cromatos . Tienden a formar oxianiones estructuralmente complejos por condensación a valores de pH más bajos, como [Mo 7 O 24 ] 6− y [Mo 8 O 26 ] 4− . Los polimolibdatos pueden incorporar otros iones, formando polioxometalatos . [22] El fósforo azul oscuro que contiene heteropolimolibdato P [Mo 12 O 40 ] 3−se utiliza para la detección espectroscópica de fósforo. [23] La amplia gama de estados de oxidación del molibdeno se refleja en varios cloruros de molibdeno: [20]

  • Cloruro de molibdeno (II) MoCl 2 , que existe como el hexámero Mo 6 Cl 12 y el dianión relacionado [Mo 6 Cl 14 ] 2- .
  • Cloruro de molibdeno (III) MoCl 3 , un sólido rojo oscuro, que se convierte en el complejo aniónico trianiónico [MoCl 6 ] 3- .
  • Cloruro de molibdeno (IV) MoCl 4 , un sólido negro, que adopta una estructura polimérica.
  • Cloruro de molibdeno (V) MoCl 5 sólido verde oscuro, que adopta una estructura dimérica.
  • El cloruro de molibdeno (VI) MoCl 6 es un sólido negro, que es monomérico y se descompone lentamente en MoCl 5 y Cl 2 a temperatura ambiente. [24]

Como el cromo y algunos otros metales de transición, el molibdeno forma enlaces cuádruples , como en Mo 2 (CH 3 COO) 4 y [Mo 2 Cl 8 ] 4− , que también tiene un enlace cuádruple. [20] [25] Se han informado las propiedades del ácido de Lewis de los dímeros de butirato y perfluorobutirato, Mo 2 (O 2 CR) 4 y Rh 2 (O 2 CR) 4 . [26]

El estado de oxidación 0 es posible con monóxido de carbono como ligando, como en el hexacarbonilo de molibdeno , Mo (CO) 6 . [20]

Historia [ editar ]

La molibdenita , el principal mineral del que ahora se extrae el molibdeno, se conocía anteriormente como molibdeno. Molybdena se confundía y a menudo se utilizaba como si fuera grafito . Al igual que el grafito, la molibdenita se puede utilizar para ennegrecer una superficie o como lubricante sólido. [27] Incluso cuando la molibdena se distinguía del grafito, todavía se confundía con el mineral de plomo común PbS (ahora llamado galena ); el nombre proviene del griego antiguo Μόλυβδος molybdos , lo que significa plomo . [14] (La palabra griega en sí se ha propuesto como un préstamo de Anatolian Luvian yLenguas lidias ). [28]

Aunque (según se informa) el molibdeno se aleó deliberadamente con acero en una espada japonesa del siglo XIV (mfd. Ca. 1330), ese arte nunca se empleó ampliamente y más tarde se perdió. [29] [30] En Occidente en 1754, Bengt Andersson Qvist examinó una muestra de molibdenita y determinó que no contenía plomo y, por lo tanto, no era galena. [31]

En 1778, el químico sueco Carl Wilhelm Scheele afirmó firmemente que la molibdena (de hecho) no era ni galena ni grafito. [32] [33] En cambio, Scheele propuso correctamente que la molibdena era un mineral de un nuevo elemento distinto, llamado molibdeno por el mineral en el que residía y del que podría estar aislado. Peter Jacob Hjelm aisló con éxito molibdeno utilizando carbón y aceite de linaza en 1781. [14] [34]

Durante el siglo siguiente, el molibdeno no tuvo uso industrial. Era relativamente escaso, el metal puro era difícil de extraer y las técnicas necesarias de metalurgia eran inmaduras. [35] [36] [37] Las primeras aleaciones de acero al molibdeno mostraban una gran promesa de mayor dureza, pero los esfuerzos para fabricar las aleaciones a gran escala se vieron obstaculizados con resultados inconsistentes, una tendencia a la fragilidad y la recristalización. En 1906, William D. Coolidge presentó una patente para convertir el molibdeno en dúctil , lo que dio lugar a aplicaciones como elemento calefactor para hornos de alta temperatura y como soporte para bombillas de filamento de tungsteno; La formación y degradación de óxidos requieren que el molibdeno se selle físicamente o se mantenga en un gas inerte. [38]En 1913, Frank E. Elmore desarrolló un proceso de flotación por espuma para recuperar molibdenita de minerales; la flotación sigue siendo el principal proceso de aislamiento. [39]

Durante la Primera Guerra Mundial , la demanda de molibdeno se disparó; se utilizó tanto en blindaje como como sustituto del tungsteno en aceros de alta velocidad . Algunos tanques británicos estaban protegidos por un revestimiento de acero al manganeso de 75 mm (3 pulgadas) , pero esto resultó ser ineficaz. Las placas de acero al manganeso se reemplazaron por placas de acero al molibdeno de 25 mm (1,0 pulg.) Mucho más ligeras, lo que permite una mayor velocidad, mayor maniobrabilidad y mejor protección. [14] Los alemanes también utilizaron acero dopado con molibdeno para artillería pesada, como en el obús superpesado Big Bertha , [40] porque el acero tradicional se derrite a las temperaturas producidas por el propulsor de launa tonelada de concha. [41] Después de la guerra, la demanda se desplomó hasta que los avances metalúrgicos permitieron un amplio desarrollo de aplicaciones en tiempos de paz. En la Segunda Guerra Mundial , el molibdeno volvió a tener una importancia estratégica como sustituto del tungsteno en las aleaciones de acero. [42]

Ocurrencia y producción [ editar ]

Molibdenita sobre cuarzo

El molibdeno es el 54º elemento más abundante en la corteza terrestre con un promedio de 1,5 partes por millón y el 25º elemento más abundante en sus océanos, con un promedio de 10 partes por billón; es el 42º elemento más abundante del Universo. [14] [43] La misión rusa Luna 24 descubrió un grano con molibdeno (1 × 0,6 µm) en un fragmento de piroxeno tomado de Mare Crisium en la Luna . [44] La relativa rareza del molibdeno en la corteza terrestre se ve compensada por su concentración en varios minerales insolubles en agua, a menudo combinados con azufre de la misma manera que el cobre, con el que se encuentra a menudo. Aunque el molibdeno se encuentra en talesminerales como la wulfenita (PbMoO 4 ) y la powelita (CaMoO 4 ), la principal fuente comercial es la molibdenita (Mo S 2 ). El molibdeno se extrae como mineral principal y también se recupera como subproducto de la extracción de cobre y tungsteno. [13]

La producción mundial de molibdeno fue de 250.000 toneladas en 2011, siendo los mayores productores China (94.000 t), Estados Unidos (64.000 t), Chile (38.000 t), Perú (18.000 t) y México (12.000 t). Las reservas totales se estiman en 10 millones de toneladas y se concentran principalmente en China (4,3 Mt), Estados Unidos (2,7 Mt) y Chile (1,2 Mt). Por continente, el 93% de la producción mundial de molibdeno se reparte casi uniformemente entre América del Norte, América del Sur (principalmente en Chile) y China. Europa y el resto de Asia (principalmente Armenia, Rusia, Irán y Mongolia) producen el resto. [45]

Tendencia de producción mundial

En el procesamiento de molibdenita, el mineral se tuesta primero al aire a una temperatura de 700 ° C (1,292 ° F). El proceso produce dióxido de azufre gaseoso y óxido de molibdeno (VI) : [20]

2 MoS 2 + 7 O 2 → 2 MoO 3 + 4 SO 2

Luego, el mineral oxidado generalmente se extrae con amoníaco acuoso para dar molibdato de amonio:

MoO 3 + 2 NH 3 + H 2 O → (NH 4 ) 2 (MoO 4 )

El cobre, una impureza de la molibdenita, es menos soluble en amoníaco. Para eliminarlo completamente de la solución, se precipita con sulfuro de hidrógeno . [20] El molibdato de amonio se convierte en dimolibdato de amonio , que se aísla como un sólido. Al calentar este sólido se obtiene trióxido de molibdeno: [46]

(NH 4 ) 2 Mo 2 O 7 → 2 MoO 3 + 2 NH 3 + H 2 O

El trióxido crudo se puede purificar aún más por sublimación a 1.100 ° C (2.010 ° F).

El molibdeno metálico se produce por reducción del óxido con hidrógeno:

MoO 3 + 3 H 2 → Mo + 3 H 2 O

El molibdeno para la producción de acero se reduce mediante la reacción aluminotérmica con la adición de hierro para producir ferromolibdeno . Una forma común de ferromolibdeno contiene 60% de molibdeno. [20] [47]

El molibdeno tenía un valor de aproximadamente $ 30.000 por tonelada en agosto de 2009. Mantuvo un precio cercano a los $ 10.000 por tonelada desde 1997 hasta 2003, y alcanzó un máximo de $ 103.000 por tonelada en junio de 2005. [48] En 2008, London Metal Exchange anunció que el molibdeno se comercializaría como un producto básico. [49]

Historia de la minería de molibdeno [ editar ]

Históricamente, la mina Knaben en el sur de Noruega, inaugurada en 1885, fue la primera mina de molibdeno dedicada. Se cerró en 1973 pero se reabrió en 2007. [50] y ahora produce 100.000 kilogramos (98 toneladas largas; 110 toneladas cortas) de disulfuro de molibdeno por año. Grandes minas en Colorado (como la mina Henderson y la mina Climax ) [51] y en Columbia Británica producen molibdenita como su producto principal, mientras que muchos depósitos de pórfido de cobre como la mina Bingham Canyon en Utah y la mina Chuquicamata en el norte de Chile producen molibdeno como subproducto de la minería del cobre.

Aplicaciones [ editar ]

Aleaciones [ editar ]

Una placa de aleación de cobre y molibdeno.

Aproximadamente el 86% del molibdeno producido se utiliza en metalurgia , y el resto se utiliza en aplicaciones químicas. El uso global estimado es acero estructural 35%, acero inoxidable 25%, productos químicos 14%, aceros para herramientas y de alta velocidad 9%, hierro fundido 6%, metal elemental de molibdeno 6% y superaleaciones 5%. [52]

El molibdeno puede soportar temperaturas extremas sin expandirse o ablandarse significativamente, lo que lo hace útil en entornos de calor intenso, incluidos blindajes militares, piezas de aviones, contactos eléctricos, motores industriales y soportes para filamentos en bombillas . [14] [53]

La mayoría de las aleaciones de acero de alta resistencia (por ejemplo, aceros 41xx ) contienen de 0,25% a 8% de molibdeno. [13] Incluso en estas pequeñas porciones, se utilizan más de 43.000 toneladas de molibdeno cada año en aceros inoxidables , aceros para herramientas , fundiciones y superaleaciones de alta temperatura . [43]

El molibdeno también se valora en las aleaciones de acero por su alta resistencia a la corrosión y soldabilidad . [43] [45] El molibdeno aporta resistencia a la corrosión a los aceros inoxidables tipo 300 (específicamente al tipo 316) y especialmente a los aceros inoxidables llamados súper austeníticos (como las aleaciones AL-6XN , 254SMO y 1925hMo). El molibdeno aumenta la deformación de la red, aumentando así la energía necesaria para disolver los átomos de hierro de la superficie. [ contradictorio ] El molibdeno también se utiliza para mejorar la resistencia a la corrosión de los aceros inoxidables ferríticos (por ejemplo, grado 444) y martensíticos (por ejemplo, 1.4122 y 1.4418). [ cita requerida]

Debido a su menor densidad y precio más estable, el molibdeno a veces se usa en lugar del tungsteno. [43] Un ejemplo es la serie 'M' de aceros rápidos como M2, M4 y M42 como sustitución de la serie de aceros 'T', que contienen tungsteno. El molibdeno también se puede utilizar como revestimiento ignífugo para otros metales. Aunque su punto de fusión es de 2.623 ° C (4.753 ° F), el molibdeno se oxida rápidamente a temperaturas superiores a 760 ° C (1.400 ° F), lo que lo hace más adecuado para su uso en entornos de vacío. [53]

TZM (Mo (~ 99%), Ti (~ 0.5%), Zr (~ 0.08%) y algo de C) es una superaleación de molibdeno resistente a la corrosión que resiste las sales de fluoruro fundido a temperaturas superiores a 1300 ° C (2370 ° F). Tiene aproximadamente el doble de fuerza que el Mo puro, y es más dúctil y más soldable, sin embargo, en las pruebas resistió la corrosión de una sal eutéctica estándar ( FLiBe ) y los vapores de sal utilizados en los reactores de sales fundidas durante 1100 horas con tan poca corrosión que fue difícil de medir. [54] [55]

Otras aleaciones a base de molibdeno que no contienen hierro tienen aplicaciones limitadas. Por ejemplo, debido a su resistencia al zinc fundido, tanto el molibdeno puro como las aleaciones de molibdeno- tungsteno (70% / 30%) se utilizan para tuberías, agitadores e impulsores de bombas que entran en contacto con zinc fundido. [56]

Otras aplicaciones como elemento puro [ editar ]

  • El polvo de molibdeno se utiliza como fertilizante para algunas plantas, como la coliflor [43]
  • El molibdeno elemental se utiliza en analizadores de NO, NO 2 , NO x en centrales eléctricas para el control de la contaminación. A 350 ° C (662 ° F), el elemento actúa como catalizador de NO 2 / NO x para formar moléculas de NO para su detección por luz infrarroja. [57]
  • Los ánodos de molibdeno reemplazan al tungsteno en ciertas fuentes de rayos X de bajo voltaje para usos especializados como la mamografía . [58]
  • El isótopo radiactivo molibdeno-99 se utiliza para generar tecnecio-99m , utilizado para imágenes médicas [59]. El isótopo se manipula y almacena como molibdato. [60]

Compuestos (14% del uso global) [ editar ]

  • El disulfuro de molibdeno (MoS 2 ) se utiliza como lubricante sólido y como agente antidesgaste de alta presión y alta temperatura (HPHT). Forma películas fuertes sobre superficies metálicas y es un aditivo común para las grasas HPHT; en caso de una falla catastrófica de la grasa, una capa delgada de molibdeno evita el contacto de las partes lubricadas. [61] También tiene propiedades semiconductoras con distintas ventajas sobre el silicio tradicional o el grafeno en aplicaciones electrónicas. [62] MoS 2 también se utiliza como catalizador en el hidrocraqueo de fracciones de petróleo que contienen nitrógeno, azufre y oxígeno. [63]
  • El disilicida de molibdeno (MoSi 2 ) es una cerámica eléctricamente conductora con uso principal en elementos calefactores que operan a temperaturas superiores a 1500 ° C en el aire. [64]
  • El trióxido de molibdeno (MoO 3 ) se utiliza como adhesivo entre esmaltes y metales. [32]
  • El molibdato de plomo (wulfenita) coprecipitado con cromato de plomo y sulfato de plomo es un pigmento de color naranja brillante que se utiliza con cerámicas y plásticos. [sesenta y cinco]
  • Los óxidos mixtos a base de molibdeno son catalizadores versátiles en la industria química. Algunos ejemplos son los catalizadores para la oxidación selectiva de propileno a acroleína y ácido acrílico, la amoxidación de propileno a acrilonitrilo. [66] [67] Se están investigando catalizadores y procesos adecuados para la oxidación selectiva directa de propano a ácido acrílico. [68] [69] [70] [71]
  • El heptamolibdato de amonio se utiliza en la tinción biológica.
  • El vidrio de cal sodada recubierto de molibdeno se utiliza en las células solares CIGS ( seleniuro de cobre, indio, galio ) , llamadas células solares CIGS .
  • El ácido fosfomolíbdico es un colorante utilizado en cromatografía de capa fina .

Papel biológico [ editar ]

Enzimas que contienen Mo [ editar ]

El molibdeno es un elemento esencial en la mayoría de los organismos; un artículo de investigación de 2008 especuló que la escasez de molibdeno en los océanos primitivos de la Tierra puede haber influido fuertemente en la evolución de la vida eucariota (que incluye todas las plantas y animales). [72]

Se han identificado al menos 50 enzimas que contienen molibdeno, principalmente en bacterias. [73] [74] esas enzimas incluyen aldehído oxidasa , sulfito oxidasa y xantina oxidasa . [14] Con una excepción, el Mo en las proteínas se une a la molibdopterina para dar el cofactor de molibdeno. La única excepción conocida es la nitrogenasa , que utiliza el cofactor FeMoco , que tiene la fórmula Fe 7 MoS 9 C. [75]

En términos de función, las molibdoenzimas catalizan la oxidación y, a veces, la reducción de ciertas moléculas pequeñas en el proceso de regular el nitrógeno , el azufre y el carbono . [76] En algunos animales y en humanos, la oxidación de la xantina a ácido úrico , un proceso de catabolismo de las purinas , es catalizada por la xantina oxidasa., una enzima que contiene molibdeno. La actividad de la xantina oxidasa es directamente proporcional a la cantidad de molibdeno en el cuerpo. Sin embargo, una concentración extremadamente alta de molibdeno invierte la tendencia y puede actuar como inhibidor tanto en el catabolismo de las purinas como en otros procesos. La concentración de molibdeno también afecta la síntesis , el metabolismo y el crecimiento de proteínas . [77]

El Mo es un componente de la mayoría de las nitrogenasas . Entre las molibdoenzimas, las nitrogenasas son las únicas que carecen de molibdopterina. [78] [79] Las nitrogenasas catalizan la producción de amoníaco a partir del nitrógeno atmosférico:

La biosíntesis del sitio activo de FeMoco es muy compleja. [80]

Estructura del sitio activo FeMoco de la nitrogenasa .
El cofactor de molibdeno (en la imagen) está compuesto por un complejo orgánico libre de molibdeno llamado molibdopterina , que ha unido un átomo de molibdeno oxidado (VI) a través de átomos de azufre adyacentes (u ocasionalmente selenio). A excepción de las antiguas nitrogenasas, todas las enzimas conocidas que usan Mo utilizan este cofactor.

El molibdato se transporta en el cuerpo como MoO 4 2− . [77]

Deficiencia y metabolismo humano [ editar ]

El molibdeno es un oligoelemento dietético esencial . [81] Se conocen cuatro enzimas dependientes de Mo de mamíferos, todas ellas albergando un cofactor de molibdeno basado en pterina (Moco) en su sitio activo: sulfito oxidasa , xantina oxidorreductasa , aldehído oxidasa y amidoxima reductasa mitocondrial. [82] Las personas con deficiencia grave de molibdeno tienen sulfito oxidasa deficiente y son propensas a reacciones tóxicas a los sulfitos en los alimentos. [83] [84] El cuerpo humano contiene aproximadamente 0,07 mg de molibdeno por kilogramo de peso corporal, [85]con concentraciones más altas en el hígado y riñones y más bajas en las vértebras. [43] El molibdeno también está presente en el esmalte de los dientes humanos y puede ayudar a prevenir su deterioro. [86]

No se ha observado toxicidad aguda en humanos y la toxicidad depende en gran medida del estado químico. Los estudios en ratas muestran una dosis letal mediana (LD 50 ) tan baja como 180 mg / kg para algunos compuestos de Mo. [87] Aunque no se dispone de datos sobre toxicidad en seres humanos, los estudios en animales han demostrado que la ingestión crónica de más de 10 mg / día de molibdeno puede provocar diarrea, retraso del crecimiento, infertilidad , bajo peso al nacer y gota ; también puede afectar los pulmones, los riñones y el hígado. [88] [89] El tungstato de sodio es un inhibidor competitivo del molibdeno. El tungsteno dietético reduce la concentración de molibdeno en los tejidos. [43]

La baja concentración de molibdeno en el suelo en una franja geográfica desde el norte de China hasta Irán da como resultado una deficiencia de molibdeno en la dieta general y se asocia con un aumento de las tasas de cáncer de esófago . [90] [91] [92] En comparación con los Estados Unidos, que tiene un mayor suministro de molibdeno en el suelo, las personas que viven en esas áreas tienen un riesgo 16 veces mayor de carcinoma de células escamosas de esófago . [93]

También se ha informado de deficiencia de molibdeno como consecuencia de la nutrición parenteral total suplementada sin molibdeno (alimentación intravenosa completa) durante largos períodos de tiempo. Da lugar a niveles altos de sulfito y urato en sangre , de la misma manera que la deficiencia de cofactor de molibdeno . Sin embargo (presumiblemente dado que la deficiencia de molibdeno puro por esta causa ocurre principalmente en adultos), las consecuencias neurológicas no son tan marcadas como en los casos de deficiencia congénita de cofactor. [94]

Excreción [ editar ]

La mayor parte del molibdeno se excreta como molibdato del cuerpo a través de la orina. Además, la excreción urinaria de molibdeno aumenta a medida que aumenta la ingesta dietética de molibdeno. Pequeñas cantidades de molibdeno se excretan del cuerpo en las heces a través de la bilis; también se pueden perder pequeñas cantidades en el sudor y en el cabello. [95] [96]

Enfermedades relacionadas [ editar ]

Una enfermedad congénita por deficiencia de cofactor de molibdeno , que se observa en bebés, es la incapacidad para sintetizar el cofactor de molibdeno , la molécula heterocíclica discutida anteriormente que se une al molibdeno en el sitio activo en todas las enzimas humanas conocidas que usan molibdeno. La deficiencia resultante da como resultado altos niveles de sulfito y urato y daño neurológico. [97] [98]

Antagonismo cobre-molibdeno [ editar ]

Los altos niveles de molibdeno pueden interferir con la absorción de cobre del cuerpo , produciendo una deficiencia de cobre . El molibdeno evita que las proteínas plasmáticas se unan al cobre y también aumenta la cantidad de cobre que se excreta en la orina . Los rumiantes que consumen altos niveles de molibdeno sufren de diarrea , retraso en el crecimiento, anemia y acromotriquia (pérdida del pigmento del pelaje). Estos síntomas pueden aliviarse con suplementos de cobre, ya sean dietéticos o inyectables. [99] La deficiencia efectiva de cobre puede verse agravada por un exceso de azufre . [43] [100]

La reducción o deficiencia de cobre también puede inducirse deliberadamente con fines terapéuticos mediante el compuesto tetratiomolibdato de amonio , en el que el anión tetratiomolibdato de anión rojo brillante es el agente quelante del cobre. El tetratiomolibdato se utilizó por primera vez con fines terapéuticos en el tratamiento de la toxicosis por cobre en animales. Luego se introdujo como tratamiento en la enfermedad de Wilson , un trastorno hereditario del metabolismo del cobre en humanos; actúa compitiendo con la absorción de cobre en el intestino y aumentando la excreción. También se ha encontrado que tiene un efecto inhibidor sobre la angiogénesis , potencialmente al inhibir el proceso de translocación de la membrana que depende de los iones de cobre. [101]Esta es una vía prometedora para la investigación de tratamientos para el cáncer , la degeneración macular relacionada con la edad y otras enfermedades que involucran una proliferación patológica de vasos sanguíneos. [102] [103]

Recomendaciones dietéticas [ editar ]

En 2000, el entonces Instituto de Medicina de los EE. UU. (Ahora la Academia Nacional de Medicina , NAM) actualizó sus Requerimientos Promedio Estimados (EAR) y la Ingesta Dietética Recomendada (RDA) para el molibdeno. Si no hay suficiente información para establecer EAR y RDA, en su lugar se usa una estimación designada como Ingesta Adecuada (AI).

Se estableció una IA de 2  microgramos (μg) de molibdeno por día para lactantes hasta los 6 meses de edad, y 3 μg / día de 7 a 12 meses de edad, tanto para hombres como para mujeres. Para niños mayores y adultos, se han establecido las siguientes dosis diarias recomendadas para el molibdeno: 17 μg de 1 a 3 años, 22 μg de 4 a 8 años, 34 μg de 9 a 13 años, 43 μg de 14 a 18 años, y 45 μg para personas de 19 años o más. Todas estas RDA son válidas para ambos sexos. Las mujeres embarazadas o lactantes de 14 a 50 años tienen una dosis diaria recomendada más alta de 50 μg de molibdeno.

En cuanto a la seguridad, la NAM establece niveles máximos de ingesta tolerable (UL) de vitaminas y minerales cuando la evidencia es suficiente. En el caso del molibdeno, el UL es de 2000 μg / día. En conjunto, las EAR, RDA, AI y UL se denominan ingestas dietéticas de referencia (DRI). [104]

La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) se refiere al conjunto colectivo de información como Valores de Referencia Dietéticos, con Ingesta de Referencia de la Población (PRI) en lugar de RDA, y Requisito Promedio en lugar de EAR. AI y UL definieron lo mismo que en Estados Unidos. Para mujeres y hombres de 15 años o más, la IA se establece en 65 μg / día. Las mujeres embarazadas y lactantes tienen la misma IA. Para los niños de 1 a 14 años, los IA aumentan con la edad de 15 a 45 μg / día. Las IA adultas son más altas que las RDA de EE. UU., [105] pero, por otro lado, la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria revisó la misma pregunta de seguridad y estableció su UL en 600 μg / día, que es mucho más bajo que el valor de EE. UU. [106]

Para propósitos de etiquetado de suplementos alimenticios y dietéticos de EE. UU., La cantidad en una porción se expresa como un porcentaje del valor diario (% DV). Para fines de etiquetado de molibdeno, el 100% del valor diario fue de 75 μg, pero al 27 de mayo de 2016 se revisó a 45 μg. [107] [108] El 1 de enero de 2020 exigía el cumplimiento de las reglamentaciones de etiquetado actualizadas para los fabricantes con ventas anuales de alimentos por valor de 10 millones de dólares EE.UU. o más, y el 1 de enero de 2021 para los fabricantes con ventas de alimentos de menor volumen. [109] [110] Se proporciona una tabla de los valores diarios de adultos nuevos y antiguos en Ingesta diaria de referencia .

Fuentes de alimentos [ editar ]

La ingesta diaria promedio varía entre 120 y 240 μg / día, que es más alta que las recomendaciones dietéticas. [88] El hígado de cerdo, cordero y ternera tiene cada uno aproximadamente 1,5 partes por millón de molibdeno. Otras fuentes dietéticas importantes incluyen judías verdes, huevos, semillas de girasol, harina de trigo, lentejas, pepinos y cereales en grano. [14]

Precauciones [ editar ]

Los polvos y vapores de molibdeno, generados por la minería o el trabajo de metales, pueden ser tóxicos, especialmente si se ingieren (incluido el polvo atrapado en los senos nasales y luego ingerido). [87] Los niveles bajos de exposición prolongada pueden causar irritación en los ojos y la piel. Debe evitarse la inhalación o ingestión directa de molibdeno y sus óxidos. [111] [112] Las regulaciones de OSHA especifican la exposición máxima permisible al molibdeno en un día de 8 horas como 5 mg / m 3 . La exposición crónica a 60 a 600 mg / m 3 puede causar síntomas que incluyen fatiga, dolores de cabeza y dolores articulares. [113] A niveles de 5000 mg / m 3 , el molibdeno es inmediatamente peligroso para la vida y la salud.. [114]

Ver también [ editar ]

  • Lista de minas de molibdeno
  • Minería de molibdeno en los Estados Unidos

Referencias [ editar ]

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Bibliografía [ editar ]

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Enlaces externos [ editar ]

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  • Sitio para información global sobre molibdeno
  • CDC - Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos