Molybdenum

El molibdeno es un elemento químico, representado por el símbolo Mo y con número atómico 42. Su nombre proviene de la palabra griega antigua mólybdos, que significa plomo, una confusión que surgió porque sus menas a menudo se confundían con las de plomo. Aunque los minerales de molibdeno se conocen desde hace siglos, el elemento fue reconocido por primera vez como una sustancia distinta en 1778 por Carl Wilhelm Scheele, y el metal puro se aisló tres años después, en 1781, por Peter Jacob Hjelm. En la Tierra, el molibdeno nunca aparece como metal libre; solo existe en formas oxidadas dentro de sus minerales. En estado puro, es un metal plateado con un tinte gris y posee el sexto punto de fusión más alto entre todos los elementos. Esta propiedad, junto con su tendencia a formar carburos duros y estables al combinarse con otros metales, lo hace muy valioso en aleaciones. Alrededor del 80% de la producción mundial de molibdeno se destina a aleaciones de acero, incluyendo variedades de alta resistencia y superaleaciones. La mayoría de los compuestos de molibdeno no se disuelven fácilmente en agua. Sin embargo, cuando los minerales que contienen molibdeno se calientan en presencia de oxígeno y agua, forman el ion molibdato (MoO₄²⁻), que produce sales bastante solubles. Industrialmente, aproximadamente el 14% de la producción mundial de molibdeno se utiliza en pigmentos y catalizadores. En biología, el molibdeno es crucial. Las enzimas que contienen molibdeno son los catalizadores bacterianos más comunes para romper el enlace químico del nitrógeno atmosférico durante la fijación biológica del nitrógeno. Se conocen más de 50 enzimas de molibdeno en bacterias, plantas y animales, aunque solo las de bacterias y cianobacterias participan en la fijación de nitrógeno. La mayoría de las nitrogenasas contienen un cofactor de hierro-molibdeno (FeMoco), que probablemente mantiene el molibdeno en el estado de oxidación +3 o +4. En contraste, todas las demás enzimas que contienen molibdeno lo unen en el estado +6 o +4 con una molécula llamada molibdopterina. El molibdeno es un elemento esencial para todos los eucariotas superiores, incluidos los humanos. Un organismo notable, la esponja Theonella conica, es conocida por hiperacumular molibdeno. El molibdeno puro es un metal gris plateado con una dureza Mohs de 5.5 y un peso atómico estándar de 95.95 g/mol. Su punto de fusión es de 2,623 °C (4,753 °F), el sexto más alto entre los elementos naturales: solo el tantalio, el osmio, el renio, el tungsteno y el carbono se funden a temperaturas más altas. También tiene uno de los coeficientes de expansión térmica más bajos entre los metales de uso comercial. El molibdeno es un metal de transición con una electronegatividad de 2.16 en la escala de Pauling. A temperatura ambiente, no reacciona visiblemente con el oxígeno o el agua, pero es atacado por halógenos y peróxido de hidrógeno. La oxidación débil comienza a 300 °C (572 °F), y la oxidación masiva ocurre por encima de 600 °C, produciendo trióxido de molibdeno. Como muchos metales de transición más pesados, rara vez forma un catión en agua, aunque el catión Mo³⁺ puede crearse bajo condiciones cuidadosamente controladas. En estado gaseoso, el molibdeno existe como moléculas diatómicas Mo₂. Esta molécula es un singlete, con dos electrones desapareados en orbitales de enlace más cinco enlaces convencionales, lo que resulta en un enlace séxtuple. Se conocen 39 isótopos de molibdeno, con masas atómicas de 81 a 119, junto con 13 isómeros nucleares metaestables. Siete isótopos ocurren naturalmente, con masas atómicas de 92, 94, 95, 96, 97, 98 y 100. El molibdeno-98 es el más abundante, constituyendo el 24.14% del molibdeno natural. Solo el molibdeno-100 es inestable; decae mediante doble desintegración beta en rutenio-100, con una vida media de 7.07×10¹⁸ años. Todos los isótopos sintéticos de molibdeno decaen en isótopos de niobio, tecnecio o circonio. El isótopo sintético más estable es el ⁹³Mo, que tiene una vida media de 4,839 años y decae por captura electrónica en niobio estable. La aplicación isotópica más común involucra al molibdeno-99, un producto de fisión. Es el radioisótopo padre del tecnecio-99m, un isómero nuclear de vida corta emisor de rayos gamma utilizado en imágenes médicas. En el combustible nuclear gastado, el molibdeno actúa como un tampón redox. El ⁹⁹Mo es uno de los productos de fisión más abundantes, con un rendimiento de fisión del 6.1%, cercano al del ¹³⁵Xe (6.33%). El molibdeno juega un papel crítico en la química del combustible nuclear porque afecta la fugacidad de oxígeno del combustible. El molibdeno producido por fisión nuclear en la matriz del combustible inhibe la oxidación del dióxido de uranio. El molibdeno forma compuestos en estados de oxidación desde −4 y −2 hasta +6. Los estados de oxidación más altos son los más relevantes para su ocurrencia natural y roles biológicos; los estados intermedios se encuentran a menudo en cúmulos metálicos, mientras que los estados muy bajos son típicos de compuestos organometálicos de molibdeno. La química del molibdeno y el tungsteno es muy similar. Por ejemplo, los compuestos de molibdeno(III) son raros, a diferencia de los comunes compuestos de cromo(III). El estado de oxidación más alto aparece en el óxido de molibdeno(VI) (MoO₃), mientras que el compuesto de azufre normal es el disulfuro de molibdeno (MoS₂). Comercialmente, los compuestos más importantes son el disulfuro de molibdeno y el trióxido de molibdeno. El disulfuro negro es el mineral principal; se tuesta al aire para producir el trióxido: 2 MoS₂ + 7 O₂ → 2 MoO₃ + 4 SO₂. El trióxido, que es volátil a altas temperaturas, es el precursor de casi todos los demás compuestos y aleaciones de molibdeno. El molibdeno tiene varios estados de oxidación, siendo +4 y +6 los más estables. El óxido de molibdeno(VI) se disuelve en agua fuertemente alcalina, formando molibdatos (MoO₄²⁻). Los molibdatos son oxidantes más débiles que los cromatos. A pH más bajo, se condensan en oxianiones estructuralmente complejos, como [Mo₇O₂₄]⁶⁻ y [Mo₈O₂₆]⁴⁻. Los polimolibdatos pueden incorporar otros iones, formando polioxometalatos, incluido el heteropolimolibdato de color azul oscuro que contiene fósforo.