Molybdenum

O molibdênio é um elemento químico, representado pelo símbolo Mo e com número atômico 42. Seu nome vem do grego antigo mólybdos, que significa chumbo, uma confusão que surgiu porque seus minérios eram frequentemente confundidos com minérios de chumbo. Embora os minerais de molibdênio sejam conhecidos há séculos, o elemento foi reconhecido como uma substância distinta pela primeira vez em 1778 por Carl Wilhelm Scheele, e o metal puro foi isolado três anos depois, em 1781, por Peter Jacob Hjelm. Na Terra, o molibdênio nunca aparece como metal livre; existe apenas em formas oxidadas em seus minerais. Em seu estado puro, é um metal prateado com um tom acinzentado e possui o sexto maior ponto de fusão entre todos os elementos. Essa propriedade, juntamente com sua tendência a formar carbonetos duros e estáveis quando combinado com outros metais, o torna muito valioso em ligas. Cerca de 80% da produção mundial de molibdênio é destinada a ligas de aço, incluindo variedades de alta resistência e superligas. A maioria dos compostos de molibdênio não se dissolve facilmente em água. No entanto, quando minerais contendo molibdênio são aquecidos na presença de oxigênio e água, formam o íon molibdato (MoO₄²⁻), que produz sais bastante solúveis. Industrialmente, aproximadamente 14% da produção global de molibdênio é usada em pigmentos e catalisadores. Na biologia, o molibdênio é crucial. As enzimas contendo molibdênio são os catalisadores bacterianos mais comuns para quebrar a ligação química do nitrogênio atmosférico durante a fixação biológica de nitrogênio. Mais de 50 enzimas de molibdênio são conhecidas em bactérias, plantas e animais, embora apenas aquelas em bactérias e cianobactérias estejam envolvidas na fixação de nitrogênio. A maioria das nitrogenases contém um cofator de ferro-molibdênio (FeMoco), que provavelmente mantém o molibdênio no estado de oxidação +3 ou +4. Em contraste, todas as outras enzimas que contêm molibdênio ligam o molibdênio no estado +6 ou +4 com uma molécula chamada molibdopterina. O molibdênio é um elemento essencial para todos os eucariotos superiores, incluindo os humanos. Um organismo notável, a esponja Theonella conica, é conhecida por hiperacumular molibdênio. O molibdênio puro é um metal cinza-prateado com dureza Mohs de 5,5 e massa atômica padrão de 95,95 g/mol. Seu ponto de fusão é 2.623 °C (4.753 °F), o sexto maior entre os elementos naturais — apenas tântalo, ósmio, rênio, tungstênio e carbono derretem em temperaturas mais altas. Também possui um dos menores coeficientes de expansão térmica entre os metais usados comercialmente. O molibdênio é um metal de transição com eletronegatividade de 2,16 na escala de Pauling. À temperatura ambiente, não reage visivelmente com oxigênio ou água, mas é atacado por halogênios e peróxido de hidrogênio. A oxidação fraca começa a 300 °C (572 °F), e a oxidação em massa ocorre acima de 600 °C, produzindo trióxido de molibdênio. Como muitos metais de transição mais pesados, raramente forma um cátion em água, embora o cátion Mo³⁺ possa ser criado sob condições cuidadosamente controladas. Em seu estado gasoso, o molibdênio existe como moléculas diatômicas de Mo₂. Esta molécula é um singleto, com dois elétrons desemparelhados em orbitais de ligação mais cinco ligações convencionais, resultando em uma ligação sêxtupla. Existem 39 isótopos conhecidos de molibdênio, com massas atômicas de 81 a 119, juntamente com 13 isômeros nucleares metaestáveis. Sete isótopos ocorrem naturalmente, com massas atômicas de 92, 94, 95, 96, 97, 98 e 100. O molibdênio-98 é o mais abundante, constituindo 24,14% do molibdênio natural. Apenas o molibdênio-100 é instável; ele decai por decaimento beta duplo em rutênio-100, com uma meia-vida de 7,07×10¹⁸ anos. Todos os isótopos sintéticos de molibdênio decaem em isótopos de nióbio, tecnécio ou zircônio. O isótopo sintético mais estável é o ⁹³Mo, que tem uma meia-vida de 4.839 anos e decai por captura eletrônica em nióbio estável. A aplicação isotópica mais comum envolve o molibdênio-99, um produto de fissão. É o radioisótopo pai do tecnécio-99m, um isômero nuclear emissor gama de curta duração usado em imagens médicas. No combustível nuclear usado, o molibdênio atua como um tampão redox. O ⁹⁹Mo é um dos produtos de fissão mais abundantes, com um rendimento de fissão de 6,1%, próximo ao do ¹³⁵Xe (6,33%). O molibdênio desempenha um papel crítico na química do combustível nuclear porque afeta a fugacidade de oxigênio do combustível. O molibdênio produzido por fissão nuclear na matriz do combustível inibe a oxidação do dióxido de urânio. O molibdênio forma compostos em estados de oxidação de −4 e −2 até +6. Os estados de oxidação mais altos são os mais relevantes para sua ocorrência natural e papéis biológicos; os estados intermediários são frequentemente encontrados em aglomerados metálicos, enquanto estados muito baixos são típicos de compostos organometálicos de molibdênio. A química do molibdênio e do tungstênio é muito semelhante. Por exemplo, os compostos de molibdênio(III) são raros, ao contrário dos comuns compostos de cromo(III). O estado de oxidação mais alto aparece no óxido de molibdênio(VI) (MoO₃), enquanto o composto de enxofre normal é o dissulfeto de molibdênio (MoS₂). Comercialmente, os compostos mais importantes são o dissulfeto de molibdênio e o trióxido de molibdênio. O dissulfeto preto é o principal mineral; é torrado ao ar para produzir o trióxido: 2 MoS₂ + 7 O₂ → 2 MoO₃ + 4 SO₂. O trióxido, que é volátil em altas temperaturas, é o precursor de quase todos os outros compostos e ligas de molibdênio. O molibdênio tem vários estados de oxidação, sendo +4 e +6 os mais estáveis. O óxido de molibdênio(VI) se dissolve em água fortemente alcalina, formando molibdatos (MoO₄²⁻). Os molibdatos são oxidantes mais fracos que os cromatos. Em pH mais baixo, eles se condensam em oxiânions estruturalmente complexos, como [Mo₇O₂₄]⁶⁻ e [Mo₈O₂₆]⁴⁻. Os polimolibdatos podem incorporar outros íons, formando polioxometalatos, incluindo o heteropolimolibdato contendo fósforo de cor azul escura.