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Molibdeno

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.[1]

Niobio ← MolibdenoTecnecio
Tabla completaTabla ampliada

Gris metálico
Información general
Nombre, símbolo, número Molibdeno, Mo, 42
Serie química Metales de transición
Grupo, período, bloque 6, 5, d
Masa atómica 95,94 u
Configuración electrónica [Kr]4d55s1
Dureza Mohs 5,5
Electrones por nivel 2, 8, 18, 13, 1 (imagen)
Propiedades atómicas
Radio medio 145 pm
Electronegatividad 2,16 (escala de Pauling)
Radio atómico (calc) 190 pm (radio de Bohr)
Radio covalente 154 pm
Estado(s) de oxidación 2,3,4,5,6
Óxido Ácido fuerte
1.ª energía de ionización 684,3 kJ/mol
2.ª energía de ionización 1560 kJ/mol
3.ª energía de ionización 2618 kJ/mol
4.ª energía de ionización 4480 kJ/mol
Propiedades físicas
Estado ordinario Sólido
Densidad 10280 kg/m3
Punto de fusión 2896 K (2623 °C)
Punto de ebullición 4912 K (4639 °C)
Entalpía de vaporización 598 kJ/mol
Entalpía de fusión 32 kJ/mol
Presión de vapor 3,47 Pa a 3000 K
Varios
Estructura cristalina Cúbica centrada en el cuerpo
Calor específico 250 J/(K·kg)
Conductividad eléctrica 18,7·106 S/m
Conductividad térmica 139 W/(K·m)
Isótopos más estables
Artículo principal: Isótopos del molibdeno
iso AN Periodo MD Ed PD
MeV
93MoSintético4000 aε0,40593Nb
99MoSintético65,94 hβ1,35799Tc
100MoSintético1019 aβ3,034100Ru
92Mo14,84 %Estable con 50 neutrones
94Mo9,25 %Estable con 52 neutrones
95Mo15,92 %Estable con 53 neutrones
96Mo16,68 %Estable con 54 neutrones
97Mo9,55 %Estable con 55 neutrones
98Mo24,13 %Estable con 56 neutrones
100Mo9,63 %Estable con 58 neutrones
Valores en el SI y condiciones normales de presión y temperatura, salvo que se indique lo contrario.

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 cyanobacterias 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

 
Molibdeno puro.

Propiedades físicas

El molibdeno es un metal de transición. Este metal puro es 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).[2]​ Es uno de los pocos metales que resisten adecuadamente el ácido clorhídrico, siendo el tantalio 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 tantalio, el osmio, el renio, el wolframio y el carbono tienen puntos de fusión más alto.[3]​ 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 30 GPa cuando disminuye su diámetro de 50-100 nm a 10 nm.[4]

Propiedades químicas

Estados de oxidación
del molibdeno.[5]
−2 Na2[Mo2(CO)10]
0 Mo(CO)6
+1 Na[C6H6Mo]
+2 MoCl2
+3 Na3[Mo(CN)]6
+4 MoS2
+5 MoCl5
+6 MoF6

El molibdeno es un metal de transición con una electronegatividad de 1,8 en la escala de Pauling y una masa atómica de 95,94 g/mol.[6]​ No reacciona con oxígeno o agua a temperatura ambiente. A temperaturas elevadas, se forma el óxido de molibdeno (VI):[7]

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).[8]

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.[9]​ El fósforo que contiene heteropolimolibdato P[Mo12O40]3− se utiliza para la detección de espectroscopia en el fósforo.[10]​ La amplia gama de estados de oxidación del molibdeno se refleja en diversos cloruros de molibdeno:[8]

  • 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.[8]

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.[8]

El estado de oxidación 0 es posible con el monóxido de carbono como ligando, como en el molibdeno hexacarbonilo, Mo(CO)6.[8]

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.[11][12][1]​ El molibdeno se utiliza pues en aleaciones de alta resistencia y que soporten temperaturas[13]​ y corrosiones[14]​ sumamente altas. Estas aleaciones se usan en la construcción y en piezas de aviones y automóviles.[3][15]
  • 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,[16]​ propileno o acroleína en ácido acrílico.[17][18][19][20]
  • El 99Mo se emplea en la industria de isótopos nucleares.[21]
  • 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,[22]​ 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.[23][12]
  • El molibdeno se emplea en determinadas aplicaciones electrónicas, como en las capas de metal conductoras en los transistores TFT (Thin Film Transistor).[3]

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 siglo XVIII.[11]​ 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).[24]​ 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 siglo XIX, cuando una empresa lo utilizó como agente aleante y observó las buenas propiedades de estas aleaciones con molibdeno.[23][25][11][26]

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 75 mm de planchas de manganeso, pero esto resultó ser ineficaz. Las placas de manganeso fueron sustituidas por 25 mm de planchas de molibdeno. Este cambio permitió más velocidad, y maniobrabilidad.[11]​ 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

 
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.[11][27]​ 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.[28][29]

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 10 ppm.[3][11][30]

La molibdenita se calienta a una temperatura de 700 °C y el sulfuro se oxida en óxido de molibdeno (VI) por vía aérea:[8]

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.[8]

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.[11][8]

El molibdeno tiene un valor de aproximadamente $30 000 por tonelada en agosto de 2009. Se mantenía un precio en o cerca de $10 000 por tonelada entre 1997 y 2003, y alcanzó, debido al aumento de la demanda, un máximo de $103 000 por tonelada en junio de 2005.[31]​ En 2008, la Bolsa de Metales de Londres anunció que el molibdeno se negocia como uno de los productos básicos en el intercambio.[32]

Producción mundial en 2019, en toneladas por año
1. China  China 130.000
2. Chile  Chile 56.000
3.   Estados Unidos 43.600
4. Perú  Perú 30.400
5. México  México 16.600
6. Armenia  Armenia 5.000
7. Canadá  Canadá 3.900
8. Irán  Irán 3.500
9. Rusia  Rusia 2.800
10.   Mongolia 1.800

Fuente: USGS.

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.

El molibdeno se encuentra en el llamado cofactor de molibdeno (coMo) en distintas oxotransferasas, con la función de transferir átomos de oxígeno del agua (H2O) a la vez que se produce la transferencia de dos electrones. Algunas de las enzimas que contienen este cofactor son la xantina oxidasa (que oxida la xantina a ácido úrico), la aldehído oxidasa (que oxida los aldehídos, así como las aminas y los sulfuros en el hígado), la sulfito oxidasa (que oxida sulfitos en el hígado), y la nitrato reductasa (importante en el ciclo del nitrógeno en las plantas).[33]

Bioquímica

El molibdeno en los seres vivos es un heteroátomo de metal en el sitio activo en ciertas enzimas. En la fijación de nitrógeno en algunas bacterias,[34]​ la enzima nitrogenasa participa en la etapa terminal de la reducción de nitrógeno molecular, por lo general contiene molibdeno en su sitio activo (aunque la sustitución de Mo con hierro o vanadio también es conocida). La estructura del centro catalítico de la enzima es similar a la de las proteínas hierro-azufre, que incorpora 2 moléculas (Fe4S3 y MoFe3S3).[2]

En 2008, se informó de que la escasez de molibdeno en los océanos de la Tierra primitiva era un factor limitante en la evolución de la vida de los seres eucariotas (que incluye todas las plantas y animales) como los eucariotas no pueden fijar el nitrógeno y debe adquirir de las bacterias procariotas.[35][36][37]​ La escasez de molibdeno da como resultado la relativa falta de oxígeno en el océano primitivo. El oxígeno disuelto en el mar ayuda a disolver los minerales de molibdeno en el fondo del mar. Sin embargo, aunque el oxígeno puede favorecer la fijación del nitrógeno a través de la toma de molibdeno disponible en el agua, también afecta a los venenos de estas enzimas nitrogenasas, por lo que los organismos que sigue para fijar el nitrógeno en condiciones aeróbicas están obligados a aislar a sus enzimas que fijan el nitrógeno en heterocistos, o estructuras similares.

 
El cofactor de molibdeno contiene compuestos orgánicos de molibdopterina llamados complejos, que se une a un molibdeno a través del óxido de azufre.

Los compuestos de molibdeno, tienen formas diversas moléculas orgánicas (como carbohidratos y aminoácidos) y se transporta a través del cuerpo humano como MoO42-.[38]​ Al menos 50 enzimas que contienen molibdeno son conocidos, principalmente en las bacterias, y su número aumenta con cada año;[39][40]​ las enzimas incluyen la aldehído oxidasa, sulfito oxidasa y la xantina oxidasa.[11]​ En algunos animales y en humanos, se cataliza la oxidación de la xantina a ácido úrico, un proceso de catabolismo de las purinas, 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 alta concentración de molibdeno se invierte la tendencia y puede actuar como un inhibidor, tanto en el catabolismo de las purinas y otros procesos. Las concentraciones de molibdeno también afectan a la síntesis de proteínas, el metabolismo y el crecimiento.[38]

En los animales y las plantas, estas enzimas usan el molibdeno como un cofactor. Todos los seres vivos que utilizan enzimas de molibdeno hasta ahora identificadas en la naturaleza, usan este cofactor, salvo por la nitrogenasa, que fija el nitrógeno en algunas bacterias y cianobacterias.[41]​ Las enzimas de molibdeno en las plantas y animales catalizan la oxidación y la reducción a veces de ciertas moléculas pequeñas, como parte de la regulación de nitrógeno, azufre y los ciclos del carbono.[42]

Humanos con deficiencia alimentaria

El cuerpo humano contiene alrededor de 0,07 mg de molibdeno por kilogramo de peso.[43]​ Se presenta en altas concentraciones en el hígado, los riñones y en las vértebras.[3]​ El molibdeno también está presente en el esmalte de los dientes humanos y puede ayudar a prevenir su deterioro. La carne de cerdo, la carne de cordero y el hígado de res tienen cada uno alrededor de 1,5 ppm de molibdeno.[3]​ Otras fuentes alimenticias significativas son las judías verdes, huevos, semillas de girasol, harina de trigo, lentejas y granos de cereales.[11]

La ingestión diaria promedio de molibdeno varía entre 0,12 y 0,24 mg, pero depende del contenido de molibdeno de los alimentos.[44]​ La toxicidad aguda no se ha visto en los seres humanos, y depende en gran medida del estado químico.[45][45]​ Aunque los datos de toxicidad humana no están disponibles, los estudios en animales han demostrado que la ingesta crónica de más de 10 mg/día de molibdeno puede causar diarrea, retraso en el crecimiento, infertilidad, y bajo peso al nacer.[44][46]​ También puede afectar a los pulmones, los riñones y al hígado. El tungstato sódico es un inhibidor competitivo de molibdeno, y su dieta reduce la concentración de molibdeno en los tejidos.[3]

La deficiencia dietética de molibdeno desde su concentración bajo la superficie terrestre se ha asociado con mayores tasas de cáncer de esófago en partes de China e Irán.[47][48]​ En comparación con Estados Unidos, que tiene una mayor oferta de molibdeno en el suelo, las personas que viven en estas áreas tienen un riesgo aproximadamente 16 veces mayor para el carcinoma esofágico de células escamosas.[49][50]

Enfermedades relacionadas

Un cofactor de molibdeno observado en los lactantes, termina con la capacidad del cuerpo para el uso del molibdeno en las enzimas. Hace que los altos niveles de sulfito y ácido úrico, y el daño neurológico.[51][52]​ La causa es la incapacidad del cuerpo para sintetizar el cofactor de molibdeno, una molécula que se une con cadenas heterocíclicas de molibdeno en el sitio activo de todas las enzimas conocidas que utilizan el molibdeno.

Antagonismo del cobre

Los altos niveles de molibdeno pueden interferir con la absorción de cobre, produciendo deficiencia de cobre. El molibdeno evita las proteínas plasmáticas de unión al cobre, y también aumenta la cantidad de cobre que se excreta en la orina. Los rumiantes que consumen altas cantidades de molibdeno presentan síntomas como diarrea, pérdida de crecimiento, anemia y achromotrichia (pérdida del pigmento del cabello). Estos síntomas pueden ser aliviados por la administración de más cobre en el cuerpo, tanto en forma como por dieta y por inyección.[53]​ La condición puede ser agravada por el exceso de azufre.[3]

La reducción o la deficiencia de cobre también puede ser inducida deliberadamente con fines terapéuticos por el compuesto de amonio tetratiomolibdato, en la que el anión tetratiomolibdato brillante de color rojo es el agente "quelante" de cobre. El tetratiomolibdato fue utilizado por primera vez en el tratamiento de la toxicosis de cobre en los animales. Fue entonces cuando se introdujo como un tratamiento en la enfermedad de Wilson, un trastorno hereditario del metabolismo del cobre en los seres humanos, que actúa a la vez compitiendo con la absorción de cobre en el intestino y el aumento de la excreción. También se ha encontrado para tener un efecto inhibidor de la angiogénesis, posiblemente a través de la inhibición de iones de cobre, en el proceso de translocación de membrana participando una vía de secreción no clásica.[54]​ Esto hace que sea un tratamiento interesante de investigación para el cáncer, la degeneración macular asociada a la edad y otras enfermedades causan un depósito excesivo de molibdeno en los vasos sanguíneos.[55][56]

Isótopos

El molibdeno tiene seis isótopos estables y cerca de dos docenas de radioisótopos, la mayor parte con periodos de semidesintegración del orden de segundos. El 99Mo se usa en los generadores de 99Mo/99mTc para la industria de isótopos nucleares. Se estima que este mercado de productos de 99Tc mueve unos 100 millones de euros al año. Estos generadores son muy usados para producir radiofármacos con tecnecio que se usan en medicina nuclear.

Se conocen 35 isótopos del molibdeno que van en masa atómica 83 a 117, así como cuatro isómeros nucleares. Siete isótopos se producen naturalmente, con las masas atómicas de 92, 94, 95, 96, 97, 98 y 100. De estos isótopos naturales, solo el molibdeno-92 y el molibdeno-100 son inestables.[57]​ Todos los isótopos inestables se encuentran en los isótopos de molibdeno, niobio, tecnecio y rutenio.[58]

El molibdeno-98 es el isótopo más abundante, y representa el 24,14 % del total de molibdeno. El molibdeno-100 tiene una vida media de alrededor de 1019 años y sufre una doble desintegración beta en el rutenio-100. Los isótopos de molibdeno con números de masa 111 a 117 tienen una vida media de aproximadamente 150 ns.[57][58][59]

Precauciones

El humo y el polvo del molibdeno pueden ser generados por la minería o la metalurgia, pueden ser tóxicos, especialmente si se ingieren. Los niveles bajos de exposición prolongados pueden causar irritación en los ojos y la piel. La inhalación o ingestión directa de molibdeno y sus óxidos se debe evitar.[60][61]OSHA especifica la cantidad máxima admisible de exposición de molibdeno en una jornada de 8 horas de 5 mg/m³. La exposición crónica a 60 a 600 mg/m³ puede causar síntomas como fatiga, dolores de cabeza y dolores en las articulaciones.[62]

Referencias

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Enlaces externos

  •   Wikimedia Commons alberga una galería multimedia sobre Molibdeno.
  • WebElements.com - Molybdenum
  • EnvironmentalChemistry.com - Molybdenum
  • The International Molybdenum Association
  • Environment Database
  •   Datos: Q1053
  •   Multimedia: Molybdenum

molibdeno, molibdeno, elemento, químico, número, atómico, encuentra, grupo, tabla, periódica, elementos, simboliza, como, niobio, tecnecio, tabla, completa, tabla, ampliadagris, metálicoinformación, generalnombre, símbolo, número, 42serie, químicametales, tran. El molibdeno es un elemento quimico de numero atomico 42 que se encuentra en el grupo 6 de la tabla periodica de los elementos y se simboliza como Mo 1 Niobio Molibdeno Tecnecio 42 Mo Tabla completa Tabla ampliadaGris metalicoInformacion generalNombre simbolo numeroMolibdeno Mo 42Serie quimicaMetales de transicionGrupo periodo bloque6 5 dMasa atomica95 94 uConfiguracion electronica Kr 4d55s1Dureza Mohs5 5Electrones por nivel2 8 18 13 1 imagen Propiedades atomicasRadio medio145 pmElectronegatividad2 16 escala de Pauling Radio atomico calc 190 pm radio de Bohr Radio covalente154 pmEstado s de oxidacion2 3 4 5 6oxidoAcido fuerte1 ª energia de ionizacion684 3 kJ mol2 ª energia de ionizacion1560 kJ mol3 ª energia de ionizacion2618 kJ mol4 ª energia de ionizacion4480 kJ molPropiedades fisicasEstado ordinarioSolidoDensidad10280 kg m3Punto de fusion2896 K 2623 C Punto de ebullicion4912 K 4639 C Entalpia de vaporizacion598 kJ molEntalpia de fusion32 kJ molPresion de vapor3 47 Pa a 3000 KVariosEstructura cristalinaCubica centrada en el cuerpoCalor especifico250 J K kg Conductividad electrica18 7 106 S mConductividad termica139 W K m Isotopos mas establesArticulo principal Isotopos del molibdenoiso AN Periodo MD Ed PDMeV93MoSintetico4000 ae0 40593Nb99MoSintetico65 94 hb1 35799Tc100MoSintetico1019 ab3 034100Ru92Mo14 84 Estable con 50 neutrones94Mo9 25 Estable con 52 neutrones95Mo15 92 Estable con 53 neutrones96Mo16 68 Estable con 54 neutrones97Mo9 55 Estable con 55 neutrones98Mo24 13 Estable con 56 neutrones100Mo9 63 Estable con 58 neutronesValores en el SI y condiciones normales de presion y temperatura salvo que se indique lo contrario editar datos en Wikidata El molibdeno es un metal esencial desde el punto de vista biologico y se utiliza sobre todo en aceros aleados Es un metal plateado tiene el sexto punto de fusion mas alto entre los elementos El molibdeno no se encuentra como metal libre en la naturaleza sino en varios estados de oxidacion en los minerales Industrialmente los compuestos de molibdeno se emplean en aplicaciones de alta presion y alta temperatura como pigmentos y catalizadores La mayoria 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 estan en contacto con el oxigeno y el agua Algunas teorias recientes sugieren que la liberacion de oxigeno era importante en la eliminacion de molibdeno de un mineral en una forma soluble en los oceanos 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 mas importantes utilizados por algunas bacterias para descomponer en atomos las moleculas de nitrogeno Esto a su vez permitio al nitrogeno impulsar biologicamente la fertilizacion de los oceanos y por lo tanto el desarrollo de organismos mas complejos Al menos 50 enzimas que contienen molibdeno son conocidas en bacterias y animales aunque solo las enzimas de bacterias y cyanobacterias estan involucradas en la fijacion de nitrogeno 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 Indice 1 Caracteristicas principales 1 1 Propiedades fisicas 1 2 Propiedades quimicas 2 Aplicaciones 3 Historia 4 Abundancia y obtencion 5 Papel biologico 5 1 Bioquimica 5 2 Humanos con deficiencia alimentaria 5 3 Enfermedades relacionadas 5 4 Antagonismo del cobre 6 Isotopos 7 Precauciones 8 Referencias 9 Enlaces externosCaracteristicas principales Editar Molibdeno puro Propiedades fisicas Editar El molibdeno es un metal de transicion Este metal puro es de color blanco plateado y muy duro ademas tiene uno de los puntos de fusion mas altos de entre todos los elementos En pequenas cantidades se emplea en distintas aleaciones de acero para endurecerlo o hacerlo mas resistente a la corrosion Por otra parte el molibdeno es el unico metal de la segunda serie de transicion al que se le ha reconocido su esencialidad desde el punto de vista biologico se encuentra en algunas enzimas con distintas funciones concretamente en oxotransferasas funcion de transferencia de electrones como la xantina oxidasa y en nitrogenasas funcion de fijacion de nitrogeno molecular 2 Es uno de los pocos metales que resisten adecuadamente el acido clorhidrico siendo el tantalio el mas fuerte ante este medio corrosivo en especifico La adicion de cantidades minimas del metal afectan a la resistencia a las soluciones clorhidricas que normalmente afectan a los aceros incluso a los inoxidables A veces con un porcentaje minimo 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 fusion de 2623 C De los elementos naturales solo el tantalio el osmio el renio el wolframio y el carbono tienen puntos de fusion mas alto 3 El molibdeno solo se oxida rapidamente a temperaturas superiores a 600 C debil oxidacion comienza a 300 C Su coeficiente de dilatacion es uno de los mas bajos entre los metales utilizados comercialmente Su resistencia a traccion hace que los cables de molibdeno aumenten de 10 a 30 GPa cuando disminuye su diametro de 50 100 nm a 10 nm 4 Propiedades quimicas Editar Estados de oxidacion del molibdeno 5 2 Na2 Mo2 CO 10 0 Mo CO 6 1 Na C6H6Mo 2 MoCl2 3 Na3 Mo CN 6 4 MoS2 5 MoCl5 6 MoF6 El molibdeno es un metal de transicion con una electronegatividad de 1 8 en la escala de Pauling y una masa atomica de 95 94 g mol 6 No reacciona con oxigeno o agua a temperatura ambiente A temperaturas elevadas se forma el oxido de molibdeno VI 7 2 Mo 3 O2 2 MoO3El molibdeno tiene varios estados de oxidacion ver tabla Un ejemplo es la inestabilidad del molibdeno III y del wolframio III en comparacion con la estabilidad de cromo III El estado de oxidacion es mas comun en el molibdeno VI MoO3 mientras que el compuesto de oxido de azufre normal es el disulfuro de molibdeno MoS2 8 El oxido de molibdeno VI es soluble en bases y contribuye en la formacion de molibdatos MoO42 Los molibdatos son menos oxidantes que los cromatos pero muestran una tendencia similar cuando forman oxoaniones complejos por condensacion en los valores de pH mas bajos como Mo7O24 6 y Mo8O26 4 Los polimolibdatos pueden incorporar otros iones en su estructura formando polioxometalatos 9 El fosforo que contiene heteropolimolibdato P Mo12O40 3 se utiliza para la deteccion de espectroscopia en el fosforo 10 La amplia gama de estados de oxidacion del molibdeno se refleja en diversos cloruros de molibdeno 8 Cloruro de molibdeno II MoCl2 solido de color amarillo Cloruro de molibdeno III MoCl3 solido de color rojo oscuro Cloruro de molibdeno IV MoCl4 solido de color negro Cloruro de molibdeno V MoCl5 solido de color verde oscuro Cloruro de molibdeno VI MoCl6 solido de color marron La estructura del MoCl2 se compone de Mo6Cl84 se compone de cuatro iones de cloruro que tienden a compensar la carga electrica 8 Como el cromo y algunos otros metales de transicion el molibdeno es capaz de formar enlaces cuadruples como en Mo2 CH3COO 4 Este compuesto se puede transformar en Mo2Cl84 que tambien tiene un enlace cuadruple 8 El estado de oxidacion 0 es posible con el monoxido de carbono como ligando como en el molibdeno hexacarbonilo Mo CO 6 8 Aplicaciones EditarAproximadamente 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 11 12 1 El molibdeno se utiliza pues en aleaciones de alta resistencia y que soporten temperaturas 13 y corrosiones 14 sumamente altas Estas aleaciones se usan en la construccion y en piezas de aviones y automoviles 3 15 El molibdeno se usa como catalizador en la industria petrolera En concreto es util para la eliminacion de azufre El molibdeno es un componente importante de los catalizadores de alto rendimiento para la oxidacion selectiva de propano 16 propileno o acroleina en acido acrilico 17 18 19 20 El 99Mo se emplea en la industria de isotopos nucleares 21 Se emplea en distintos pigmentos con un color anaranjado para pinturas tintes plasticos y compuestos de caucho El disulfuro de molibdeno MoS2 es un buen lubricante por si mismo y brinda propiedades de tolerancia de presiones extremas a los lubricantes al reaccionar con el metal 22 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 minimo y se puede emplear a altas temperaturas 23 12 El molibdeno se emplea en determinadas aplicaciones electronicas como en las capas de metal conductoras en los transistores TFT Thin Film Transistor 3 Historia EditarEl 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 siglo XVIII 11 En 1778 Carl Wilhelm Scheele hizo reaccionar el mineral molibdenita MoS2 con acido nitrico obteniendo un compuesto con propiedades acidas al que llamo acidum molibdenae la palabra molibdeno proviene del griego molybdos que quiere decir como el plomo puesto que era confundido con este elemento 24 En 1782 Hjelm aislo el metal impuro mediante la reduccion del anterior compuesto con carbono El molibdeno se uso muy poco y solo dentro del laboratorio hasta finales del siglo XIX cuando una empresa lo utilizo como agente aleante y observo las buenas propiedades de estas aleaciones con molibdeno 23 25 11 26 Durante mucho tiempo no habia un uso industrial para el molibdeno La compania francesa Schneider Electric hizo la primera armadura de placas de acero de molibdeno en 1894 Hasta la Primera Guerra Mundial la mayoria de las fabricas de armaduras tambien utilizan aleaciones de molibdeno En la Primera Guerra Mundial algunos tanques britanicos estaban protegidos por 75 mm de planchas de manganeso pero esto resulto ser ineficaz Las placas de manganeso fueron sustituidas por 25 mm de planchas de molibdeno Este cambio permitio mas velocidad y maniobrabilidad 11 La alta demanda de molibdeno en las guerras mundiales y la fuerte disminucion despues de la guerra tuvo una gran influencia sobre los precios y la produccion de molibdeno Abundancia y obtencion Editar Molibdenita en cristal La principal fuente de molibdeno es el mineral molibdenita MoS2 Tambien se puede encontrar en otros minerales como la wulfenita PbMoO4 y la powellita CaMoO4 El molibdeno se obtiene de la mineria de sus minerales y como subproducto de la mineria del cobre siendo esta ultima el principal modo de explotacion comercial el molibdeno esta presente en las minas en un rango de entre un 0 01 y un 0 5 Aproximadamente la mitad de la produccion mundial de molibdeno se localiza en Estados Unidos Los mayores productores del mundo de materiales de molibdeno son los Estados Unidos China Chile Peru y Canada 11 27 El molibdeno es un mineral extraido y tambien se recupera como un subproducto de la extraccion de cobre y wolframio Las grandes explotaciones mineras en Colorado extraen molibdenita como su producto principal mientras que muchos depositos de porfidos 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 mineria del cobre La mina Knaben en el sur de Noruega se abrio en 1885 convirtiendose en la primera mina de molibdeno Se mantuvo abierta hasta 1973 28 29 El molibdeno es el 54 º elemento mas abundante en la corteza terrestre y el 25 º elemento mas abundante en los oceanos con un promedio de 10 ppm 3 11 30 La molibdenita se calienta a una temperatura de 700 C y el sulfuro se oxida en oxido de molibdeno VI por via aerea 8 2 MoS2 7 O2 2 MoO3 4 SO2El mineral oxidado se calienta a 1100 C para sublimar el oxido o crear lixiviados con el amoniaco que reacciona con el oxido de molibdeno VI para formar molibdatos solubles en agua MoO3 2 NH4OH NH4 2 MoO4 H2OLa molibdenita de cobre es menos soluble en amoniaco Para eliminarlo completamente desde la solucion es precipitado con sulfuro de hidrogeno 8 El molibdeno puro es producido por la reduccion del oxido con hidrogeno mientras que el molibdeno que se usa para la produccion de acero se reduce por la reaccion aluminotermica con la adicion de hierro para producir ferromolibdeno Una forma comun de ferromolibdeno contiene 60 de molibdeno 11 8 El molibdeno tiene un valor de aproximadamente 30 000 por tonelada en agosto de 2009 Se mantenia un precio en o cerca de 10 000 por tonelada entre 1997 y 2003 y alcanzo debido al aumento de la demanda un maximo de 103 000 por tonelada en junio de 2005 31 En 2008 la Bolsa de Metales de Londres anuncio que el molibdeno se negocia como uno de los productos basicos en el intercambio 32 Produccion mundial en 2019 en toneladas por ano 1 China China 130 0002 Chile Chile 56 0003 Estados Unidos 43 6004 Peru Peru 30 4005 Mexico Mexico 16 6006 Armenia Armenia 5 0007 Canada Canada 3 9008 Iran Iran 3 5009 Rusia Rusia 2 80010 Mongolia 1 800Fuente USGS Papel biologico EditarEs el unico elemento de la segunda serie de transicion al que se le ha reconocido su esencialidad El molibdeno se encuentra en la naturaleza en el rango de las partes por millon ppm Se encuentra en una cantidad importante en el agua de mar en forma de molibdatos MoO42 y los seres vivos pueden absorberlo facilmente de esta forma El molibdeno se encuentra en el llamado cofactor de molibdeno coMo en distintas oxotransferasas con la funcion de transferir atomos de oxigeno del agua H2O a la vez que se produce la transferencia de dos electrones Algunas de las enzimas que contienen este cofactor son la xantina oxidasa que oxida la xantina a acido urico la aldehido oxidasa que oxida los aldehidos asi como las aminas y los sulfuros en el higado la sulfito oxidasa que oxida sulfitos en el higado y la nitrato reductasa importante en el ciclo del nitrogeno en las plantas 33 Bioquimica Editar El molibdeno en los seres vivos es un heteroatomo de metal en el sitio activo en ciertas enzimas En la fijacion de nitrogeno en algunas bacterias 34 la enzima nitrogenasa participa en la etapa terminal de la reduccion de nitrogeno molecular por lo general contiene molibdeno en su sitio activo aunque la sustitucion de Mo con hierro o vanadio tambien es conocida La estructura del centro catalitico de la enzima es similar a la de las proteinas hierro azufre que incorpora 2 moleculas Fe4S3 y MoFe3S3 2 En 2008 se informo de que la escasez de molibdeno en los oceanos de la Tierra primitiva era un factor limitante en la evolucion de la vida de los seres eucariotas que incluye todas las plantas y animales como los eucariotas no pueden fijar el nitrogeno y debe adquirir de las bacterias procariotas 35 36 37 La escasez de molibdeno da como resultado la relativa falta de oxigeno en el oceano primitivo El oxigeno disuelto en el mar ayuda a disolver los minerales de molibdeno en el fondo del mar Sin embargo aunque el oxigeno puede favorecer la fijacion del nitrogeno a traves de la toma de molibdeno disponible en el agua tambien afecta a los venenos de estas enzimas nitrogenasas por lo que los organismos que sigue para fijar el nitrogeno en condiciones aerobicas estan obligados a aislar a sus enzimas que fijan el nitrogeno en heterocistos o estructuras similares El cofactor de molibdeno contiene compuestos organicos de molibdopterina llamados complejos que se une a un molibdeno a traves del oxido de azufre Los compuestos de molibdeno tienen formas diversas moleculas organicas como carbohidratos y aminoacidos y se transporta a traves del cuerpo humano como MoO42 38 Al menos 50 enzimas que contienen molibdeno son conocidos principalmente en las bacterias y su numero aumenta con cada ano 39 40 las enzimas incluyen la aldehido oxidasa sulfito oxidasa y la xantina oxidasa 11 En algunos animales y en humanos se cataliza la oxidacion de la xantina a acido urico un proceso de catabolismo de las purinas 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 alta concentracion de molibdeno se invierte la tendencia y puede actuar como un inhibidor tanto en el catabolismo de las purinas y otros procesos Las concentraciones de molibdeno tambien afectan a la sintesis de proteinas el metabolismo y el crecimiento 38 En los animales y las plantas estas enzimas usan el molibdeno como un cofactor Todos los seres vivos que utilizan enzimas de molibdeno hasta ahora identificadas en la naturaleza usan este cofactor salvo por la nitrogenasa que fija el nitrogeno en algunas bacterias y cianobacterias 41 Las enzimas de molibdeno en las plantas y animales catalizan la oxidacion y la reduccion a veces de ciertas moleculas pequenas como parte de la regulacion de nitrogeno azufre y los ciclos del carbono 42 Humanos con deficiencia alimentaria Editar El cuerpo humano contiene alrededor de 0 07 mg de molibdeno por kilogramo de peso 43 Se presenta en altas concentraciones en el higado los rinones y en las vertebras 3 El molibdeno tambien esta presente en el esmalte de los dientes humanos y puede ayudar a prevenir su deterioro La carne de cerdo la carne de cordero y el higado de res tienen cada uno alrededor de 1 5 ppm de molibdeno 3 Otras fuentes alimenticias significativas son las judias verdes huevos semillas de girasol harina de trigo lentejas y granos de cereales 11 La ingestion diaria promedio de molibdeno varia entre 0 12 y 0 24 mg pero depende del contenido de molibdeno de los alimentos 44 La toxicidad aguda no se ha visto en los seres humanos y depende en gran medida del estado quimico 45 45 Aunque los datos de toxicidad humana no estan disponibles los estudios en animales han demostrado que la ingesta cronica de mas de 10 mg dia de molibdeno puede causar diarrea retraso en el crecimiento infertilidad y bajo peso al nacer 44 46 Tambien puede afectar a los pulmones los rinones y al higado El tungstato sodico es un inhibidor competitivo de molibdeno y su dieta reduce la concentracion de molibdeno en los tejidos 3 La deficiencia dietetica de molibdeno desde su concentracion bajo la superficie terrestre se ha asociado con mayores tasas de cancer de esofago en partes de China e Iran 47 48 En comparacion con Estados Unidos que tiene una mayor oferta de molibdeno en el suelo las personas que viven en estas areas tienen un riesgo aproximadamente 16 veces mayor para el carcinoma esofagico de celulas escamosas 49 50 Enfermedades relacionadas Editar Un cofactor de molibdeno observado en los lactantes termina con la capacidad del cuerpo para el uso del molibdeno en las enzimas Hace que los altos niveles de sulfito y acido urico y el dano neurologico 51 52 La causa es la incapacidad del cuerpo para sintetizar el cofactor de molibdeno una molecula que se une con cadenas heterociclicas de molibdeno en el sitio activo de todas las enzimas conocidas que utilizan el molibdeno Antagonismo del cobre Editar Los altos niveles de molibdeno pueden interferir con la absorcion de cobre produciendo deficiencia de cobre El molibdeno evita las proteinas plasmaticas de union al cobre y tambien aumenta la cantidad de cobre que se excreta en la orina Los rumiantes que consumen altas cantidades de molibdeno presentan sintomas como diarrea perdida de crecimiento anemia y achromotrichia perdida del pigmento del cabello Estos sintomas pueden ser aliviados por la administracion de mas cobre en el cuerpo tanto en forma como por dieta y por inyeccion 53 La condicion puede ser agravada por el exceso de azufre 3 La reduccion o la deficiencia de cobre tambien puede ser inducida deliberadamente con fines terapeuticos por el compuesto de amonio tetratiomolibdato en la que el anion tetratiomolibdato brillante de color rojo es el agente quelante de cobre El tetratiomolibdato fue utilizado por primera vez en el tratamiento de la toxicosis de cobre en los animales Fue entonces cuando se introdujo como un tratamiento en la enfermedad de Wilson un trastorno hereditario del metabolismo del cobre en los seres humanos que actua a la vez compitiendo con la absorcion de cobre en el intestino y el aumento de la excrecion Tambien se ha encontrado para tener un efecto inhibidor de la angiogenesis posiblemente a traves de la inhibicion de iones de cobre en el proceso de translocacion de membrana participando una via de secrecion no clasica 54 Esto hace que sea un tratamiento interesante de investigacion para el cancer la degeneracion macular asociada a la edad y otras enfermedades causan un deposito excesivo de molibdeno en los vasos sanguineos 55 56 Isotopos EditarEl molibdeno tiene seis isotopos estables y cerca de dos docenas de radioisotopos la mayor parte con periodos de semidesintegracion del orden de segundos El 99Mo se usa en los generadores de 99Mo 99mTc para la industria de isotopos nucleares Se estima que este mercado de productos de 99Tc mueve unos 100 millones de euros al ano Estos generadores son muy usados para producir radiofarmacos con tecnecio que se usan en medicina nuclear Se conocen 35 isotopos del molibdeno que van en masa atomica 83 a 117 asi como cuatro isomeros nucleares Siete isotopos se producen naturalmente con las masas atomicas de 92 94 95 96 97 98 y 100 De estos isotopos naturales solo el molibdeno 92 y el molibdeno 100 son inestables 57 Todos los isotopos inestables se encuentran en los isotopos de molibdeno niobio tecnecio y rutenio 58 El molibdeno 98 es el isotopo mas abundante y representa el 24 14 del total de molibdeno El molibdeno 100 tiene una vida media de alrededor de 1019 anos y sufre una doble desintegracion beta en el rutenio 100 Los isotopos de molibdeno con numeros de masa 111 a 117 tienen una vida media de aproximadamente 150 ns 57 58 59 Precauciones EditarEl humo y el polvo del molibdeno pueden ser generados por la mineria o la metalurgia pueden ser toxicos especialmente si se ingieren Los niveles bajos de exposicion prolongados pueden causar irritacion en los ojos y la piel La inhalacion o ingestion directa de molibdeno y sus oxidos se debe evitar 60 61 OSHA especifica la cantidad maxima admisible de exposicion de molibdeno en una jornada de 8 horas de 5 mg m La exposicion cronica a 60 a 600 mg m puede causar sintomas como fatiga dolores de cabeza y dolores en las articulaciones 62 Referencias Editar a b editor in chief David R Lide 1994 Molybdenum En Lide David R ed CRC Handbook of Chemistry and Physics 4 Chemical Rubber Publishing Company p 18 ISBN 0849304741 a b Dos 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