Chapitres
Carte d'identité du Molybdène
Le Molybdène est un élément chimique métallique solide, de symbole atomique Mo et de numéro atomique Z = 42.
Sa structure électronique est donc la suivante : (K)2(L)8(M)18(N)11(O)1 soit 42 électrons répartis dans les différentes couches.
Dans le tableau périodique, il est situé sur la cinquième période et dans la sixième colonne : il appartient à la famille des métaux de transition.
Le Molybdène a une électronégativité égale à 2,16 (à noter que l’élément le plus électronégatif est le Fluor, avec une électronégativité égale à 3,98. A contrario, l’élément le moins électronégatif est le Francium, avec une électronégativité égale à 0,7).
Enfin, il a une masse molaire égale à 95,9 g/mol.
Le tableau ci-dessous résume l’ensemble de ces informations :
Symbole atomique: Mo
Numéro atomique: Z= 42
Principal isotope: A= 98
Structure électronique:(K)2(L)8(M)18(N)11(O)1
Configuration électronique: 1s22s22p63s23p63d104s24p44d55s1
Période: 5
Groupe: 6
Famille: métaux de transition
Electronégativité: 2,16
Masse molaire atomique: 95,9 g/mol
Symbole
Localisation dans la classification
Histoire du Molybdène
Origine du mot Molybdène
Le mot "Molybdène" est un dérivé du grec ancien "molybdena" qui désignait les minéraux composés de Plomb ou ayant le même aspect que ce dernier.
Quant à "molybdena", ce mot dérive lui-même du grec "molybdos", désignant le Plomb.
Les minéraux contenant du Molybdène ont en effet longtemps été confondus avec ceux contenant du Plomb.
Un peu d'histoire à propos de la découverte du Molybdène
Les minerais contenant du Molybdène sont connus depuis l'antiquité. Cependant, cet élément a pendant longtemps été confondu avec d'autres éléments comme le graphite ou encore le Plomb.
Le Molybène a été découvert en 1778 par le chimiste suédois Carl Scheele qui, en analysant un minéral connu actuellement sous le nom de Molybénite, a obtenu un composé constitué de l'oxyde d'un élément encore inconnu en le séparant du Plomb et du graphite : l'Oxyde de Molybdène.
Un peu plus tard en 1781, le chimiste suédois Peter Jacob Hjelm devient le premier scientifique à isoler du Molybdène métallique à partir de l'Oxyde de Molybdène.
Dans un premier temps, le Molybdène n'avait pas d'applications en dehors des recherches scientifiques effectuées en laboratoire. Ses propriétés intéressantes dans des alliages acier - molybdène ont par la suite été exploitées.
Les principaux isotopes du molybdène
33 isotopes du Molybdène sont aujourd'hui connus.
Isotopes du Molybdène présents dans la nature
Parmi les 33 isotopes du Molybdène connus à ce jour, sept sont présents dans la nature.
Six d'entre eux sont stables, et le septième est radioactif.
Le plus abondant est l'isotope de nombre de masse A = 98, représentant 24,19% de l'abondance naturelle du Molybdène.
Le radioisotope naturellement présent du Molybdène a un temps de demi-vie estimé à environ 7,8*1018 années.
Le tableau ci-dessous synthétise l'ensemble de ces informations :
Symbole du noyau | Composition du noyau | Proportion sur Terre |
---|---|---|
isotope molybdène 92 | 42 protons 50 neutrons | 77 % |
isotope molybdène 94 | 42 protons 52 neutrons | 23 % |
isotope molybdène 95 | 42 protons 53 neutrons | 90 % |
isotope molybdène 96 | 42 protons 54 neutrons | 68 % |
isotope molybdène 97 | 42 protons 55 neutrons | 56 % |
isotope molybdène 98 | 42 protons 56 neutrons | 19 % |
Isotopes radioactifs du Molybdène
27 isotopes du Molybdène sont radioactifs : ce sont des radioisotopes.
Comme vu un peu plus haut, un des isotopes du Molybdène à être présent dans la nature est radioactif.
Les 26 autres sont donc uniquement issus de synthèses.
Parmi ceux-ci, les plus stables sont l'isotope de nombre de masse A = 93 avec une durée de demi-vie estimée à quatre ans ainsi que l'isotope 99, qui a lui un temps de demi-vie autour de 2,75 jours.
Tous les autres radioisotopes du Molybdène ont des durées de demi-vie de moins d'une heure, voire même de moins d'une minute pour la plupart d'entre eux.
Le Molybdène sous ses différentes formes
Le molybdène sous forme de corps simple
Sous forme de corps simple, le Molybdène est un métal gris / blanc argenté qui peut se présenter sous la forme de poudre.
Il a la propriété d'être très dur.
Son procédé de fabrication peut se décomposer en deux étapes :
- La première étape part du minerai Molybdénite, composé de Sulfure de Molybdène (MoS2). Celui-ci subit un traitement de grillage à haute température (700°C) et se transforme en Oxyde de Molybdène. L'équation de réaction de transformation chimique est alors la suivante :
2 MoS2 + 7 O2 → 2 MoO3 + 4 SO2
- Dans une deuxième étape, l'Oxyde de Molybdène est sublimé à une température de 1100°C, puis réduit à l'aide de Dihydrogène, ce qui conduit à la formation de Molybdène métallique pur. L'équation de réaction chimique est la suivante :
MoO3 + 3 H2 → Mo + 3 H2O
En terme de réactivité, à haute température (600°C) et sous Oxygène, le Molybdène se transforme en Oxyde de Molybdène, suivant l'équation de réaction suivante :
2 Mo + 3 O2 → 2 MoO3
En revanche, il ne réagit pas avec la plupart des acides et des bases.
Du côté des applications, de part ses propriétés (métal très dur, peu sensible aux environnements à températures très élevées...), l'application principale du Molybdène est son utilisation dans la métallurgie, pour la fabrication d'alliages avec l'acier.
Les ions du Molybdène en solution aqueuse
Parmi les ions du Molybdène peut être cité l'ion Molybdate de formule MoO42− : c'est un anion polyatomique présentant un excès de 2 électrons.
Il s'agit de la principale forme ionique du molybdène en solution aqueuse.
Composés à base de Molybdène
Parmi les composés à base de Molybdène, les principaux sont les suivants :
- Le Disulfure de Molybdène, de formule MoS2 :
C'est composé noir argenté ayant une structure proche du graphique (constitué d'une supperposition de couches), également appelé Sulfure de Molybdène.
Il est présent dans la nature sous forme de minerai : la Molybdénite, qui constitue la principale source de Molybdène.
Sa principale application est son utilisation comme lubrifiant mécanique.
- Le Trioxyde de Molybdène de formule MoO3 :
Il est lui aussi présent dans la nature, dans un minerai très rare appelé la Molybdite.
Comme expliqué précédemment, c'est ausi le composé qui résulte de l'oxydation à haute température du Molybdène métallique. A l'inverse, il est possible de l'utiliser pour obtenir du Molybdène pur en le faisant réagir avec du dihydrogène.
Parmi ses applications, il est principalement utilisé en tant que catalyseur de réactions d'oxydation, ou encore tout simplement comme matière première de départ pour la fabrication du Molybdène métallique pur.
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