Molybdène

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Molybdène
Niobium ← Molybdène → Technétium Cr     42 Mo                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               ↑ Mo ↓ W Tableau complet • Tableau étendu
Informations générales
Nom, symbole, numéro	Molybdène, Mo, 42
Série chimique	métal de transition
Groupe, période, bloc	6, 5, d
Masse volumique	10,22 g·cm-3 (20 °C)[1]
Dureté	5,5
Couleur	Gris métallique
No CAS	7439-98-7
No EINECS	231-107-2
Propriétés atomiques
Masse atomique	95,95 ± 0,02 u
Rayon atomique (calc)	145 pm
Rayon de covalence	154 ± 5 pm [2]
Configuration électronique	[Kr] 4d5 5s1
Électrons par niveau d’énergie	2, 8, 18, 13, 1
État(s) d’oxydation	2, 3, 4, 5, 6
Oxyde	acide fort
Structure cristalline	cubique centré
Propriétés physiques
État ordinaire	solide
Point de fusion	2 623 °C [1]
Point d’ébullition	4 639 °C [1]
Énergie de fusion	26,4 kJ·mol-1
Énergie de vaporisation	598 kJ·mol-1
Volume molaire	9,38×10-6 m3·mol-1
Pression de vapeur	0,0755 Pa
Divers
Électronégativité (Pauling)	2,16
Chaleur massique	250 J·kg-1·K-1
Conductivité électrique	18,7×106 S·m-1
Conductivité thermique	138 W·m-1·K-1
Solubilité	sol. dans NH4OH + H2O2 [3]
Énergies d’ionisation[1]
1re : 7,09243 eV	2e : 16,16 eV
3e : 27,13 eV	4e : 46,4 eV
5e : 54,49 eV	6e : 68,8276 eV
7e : 125,664 eV	8e : 143,6 eV
9e : 164,12 eV	10e : 186,4 eV
11e : 209,3 eV	12e : 230,28 eV
13e : 279,1 eV	14e : 302,60 eV
15e : 544,0 eV	16e : 570 eV
17e : 636 eV	18e : 702 eV
19e : 767 eV	20e : 833 eV
21e : 902 eV	22e : 968 eV
23e : 1 020 eV	24e : 1 082 eV
25e : 1 263 eV	26e : 1 323 eV
27e : 1 387 eV	28e : 1 449 eV
29e : 1 535 eV	30e : 1 601 eV
Isotopes les plus stables
Iso AN Période MD Ed PD MeV 92Mo 14,84 % stable avec 50 neutrons 93Mo {syn.} 4 000 a ε 0,405 93Nb 94Mo 9,25 % stable avec 52 neutrons 95Mo 15,92 % stable avec 53 neutrons 96Mo 16,68 % stable avec 54 neutrons 97Mo 9,55 % stable avec 55 neutrons 98Mo 24,13 % stable avec 56 neutrons 99Mo {syn.} 65,94 h β- 1,357 99Tc 100Mo 9,63 % 7,8×1018 a 2β- 3,034 100Ru
Précautions
Directive 67/548/EEC[4]
État pulvérulent : F Symboles : F : Facilement inflammable Phrases R : R11 : Facilement inflammable. Phrases S : S9 : Conserver le récipient dans un endroit bien ventilé. S16 : Conserver à l’écart de toute flamme ou source d’étincelles - Ne pas fumer. S36/37/39 : Porter un vêtement de protection approprié, des gants et un appareil de protection des yeux/du visage. Phrases R : 11, Phrases S : 9, 16, 36/37/39,
SIMDUT[5]
Produit non contrôlé Ce produit n'est pas contrôlé selon les critères de classification du SIMDUT. Divulgation à 1,0% selon la liste de divulgation des ingrédients Commentaires : La dénomination chimique et la concentration de cet ingrédient doivent être divulgués sur la fiche signalétique s'il est présent à une concentration égale ou supérieure à 1,0 % dans un produit contrôlé.
SGH[4]
État pulvérulent : DangerH228, P210, H228 : Matière solide inflammable P210 : Tenir à l’écart de la chaleur/des étincelles/des flammes nues/des surfaces chaudes. — Ne pas fumer.
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.
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Le molybdène est un élément chimique, de symbole Mo et de numéro atomique 42.

Histoire

Le molybdène (du grec ancien μόλυβδος / molubdos signifiant plomb) n'existe pas à l'état natif. Ses composés naturels ont été confondus jusqu'au XVIII^e siècle avec des composés d'autres éléments tels que le carbone ou le plomb.

En 1778, Carl Wilhelm Scheele réussit à séparer le molybdène du graphite et du plomb, et isole l'oxyde de molybdène de la molybdénite.

En 1782, Peter Jacob Hjelm obtient un métal impur en réduisant l'oxyde de molybdène par le carbone.

Jusqu'à la fin du XIX^e siècle, le molybdène ne fut que très peu utilisé en dehors des laboratoires. Quand l'aciériste français Schneider remarqua les propriétés des alliages d'acier au molybdène, il les utilisa dans la réalisation de blindages.

Propriétés

Molybdène

Le molybdène est un métal de transition. Le métal pur est d'aspect blanc métallique et il est très dur. Il a été souvent confondu avec du minerai de graphite et de galène. Il a un haut module d'élasticité et seuls le tungstène et le tantale, des métaux plus aisément disponibles, ont des points de fusion plus élevés.

C'est un agent d'alliage valable, car il contribue à la trempabilité et à la dureté des aciers éteints et gâchés. Il améliore également la force de l'acier aux températures élevées. Du molybdène est employé en alliages, électrodes et catalyseurs. Pendant la Première Guerre mondiale, la pièce d'artillerie allemande appelée la « Grosse Bertha » contenait du molybdène comme composant essentiel de son acier.

Isotopes

Le molybdène possède 33 isotopes connus, de nombre de masse variant entre 83 et 115, et 8 isomères nucléaires. Parmi ces isotopes, six stables, ⁹²Mo, ⁹⁴Mo, ⁹⁵Mo, ⁹⁶Mo, ⁹⁷Mo et ⁹⁸Mo, et constituent avec un radionucléide primordial (demi-vie de 1×10¹⁹ années), ¹⁰⁰Mo, l'intégralité du molybdène naturellement présent, le plus abondant étant ⁹⁸Mo (24,14 %). Tous les isotopes stables sont cependant théoriquement capables de fission spontanée, bien que cette dernière n'ait été observée dans aucun des cas. De même, ⁹²Mo et ⁹⁸Mo sont soupçonnés d'être faiblement radioactifs, se désintégrant par double émission bêta β, respectivement en ⁹²Zr et ⁹⁸Ru avec des demi-vies supérieures à 1,9×10²⁰ années et 1×10¹⁴ années, mais encore une fois, de telles désintégrations n'ont encore jamais été observées. On attribue au molybdène une masse atomique standard de 95,95(1) u^[6].

Utilisation

• L'addition d'une faible quantité de molybdène durcit l'acier. Plus des deux tiers de la production de molybdène sont utilisés dans les alliages. L'utilisation du molybdène grimpa en flèche pendant la Première Guerre mondiale, lorsque la demande pour le tungstène rendit celui-ci rare et que les alliages haute résistance étaient très demandés.

Le molybdène est encore utilisé de nos jours dans les alliages haute résistance et les aciers haute température. Des alliages spéciaux contenant du molybdène, comme l'Hastelloy ®, sont résistants et ne se corrodent pas à température élevée.

• L'addition d'une faible quantité de molybdène (1%) durcit l'uranium métal. Il a notamment été utilisé pour fabriquer le combustible des premiers réacteurs nucléaires graphite gaz d'EDF dans les années 60^[7].

• Le molybdène est utilisé dans certaines parties d'avions et de missiles, et également comme filament. On utilise le molybdène comme catalyseur, particulièrement dans l'industrie pétrolière, pour éliminer les composés organiques soufrés du pétrole. Il entre aussi dans la composition de l'acier inoxydable utilisé dans le milieu marin, pour sa forte résistance à la corrosion chimique.

• Le ⁹⁹Mo est un radioisotope utilisé dans l'industrie, en tant que précurseur du ⁹⁹Tc (médecine nucléaire).

• Le molybdène est utilisé en alliage comme support du silicium pour la réalisation de semi-conducteurs de puissance, grâce aux coefficients de dilatation très voisins de ces deux matériaux.

• Les oranges de molybdène sont des pigments de la gamme de l'orange moyen au rouge-orangé vif, utilisés dans les peintures, les encres, les plastiques et les caoutchoucs.

• Le disulfure de molybdène est un bon lubrifiant, particulièrement à haute température.

• Le molybdène est couramment utilisé en laboratoire comme cible dans les tubes à rayons X pour la diffraction sur monocristal. La raie K du molybdène a pour longueur d'onde moyenne 0,070926 nm.

• Le molybdène, souvent appelé « moly », est utilisé dans l'industrie comme élément chauffant pour les fours sous vide ou ambiance gazeuse à haute température. Il est conseillé de l'utiliser pour les pièces composées de titane ou d'alliage titane, en lieu et place des éléments chauffants en graphite qui polluent la pièce par dépôt d'éléments graphites lors de l'opération de traitement thermique. Le molybdène est cependant fragile en industrie du fait des changements rapides de température et de pression qui engendrent des grossissements de grains et rendent la pièce cassante. De plus, il semblerait qu'en pratique, 25 % d’énergie supplémentaire soit nécessaire afin d'obtenir la même température au sein du four en cas d'utilisation de molybdène. Celui-ci est également plus coûteux à l'achat et en pièce de remplacement. L'élément graphite ne peut être utilisé en cas de température trop élevée combinée à une pression trop basse afin d'éviter de dépasser la tension de vaporisation au risque de retrouver tout le graphite aggloméré dans la zone froide du four.

Le molybdène est un élément important pour l'alimentation des plantes et on le trouve dans certains enzymes comme la xanthine oxydase.

On le trouve également dans les alliages dentaires (pour la réalisation de couronnes, bridges, ou châssis métalliques) à base de nickel-chrome et cobalt-chrome.

Dans les années 1980, le molybdène était considéré comme l'une des huit matières premières stratégiques indispensables en temps de guerre comme en temps de paix^[8].

Gisements

Bien que l'on trouve du molybdène dans des minéraux tel que la wulfénite (PbMoO₄) ou la powellite (CaMoO₄), la principale source commerciale de molybdène est la molybdénite (MoS₂).

Le molybdène est miné directement et est aussi un sous-produit de l'exploitation minière du cuivre ; la concentration de molybdène dans ce minerai est comprise entre 0,01 et 0,5 %.

Près de la moitié de la production minière de molybdène provient des États-Unis.

Durant la Seconde Guerre mondiale, le molybdène était importé du Portugal par les Allemands^[9].

Commerce

En 2014, la France est nette importatrice de molybdène, d'après les douanes françaises. Le prix moyen à la tonne à l'import était de 9 600 €^[10].

Notes

Voir aussi

Articles connexes

• Métaux réfractaires

Liens externes

• (fr) BRGM Panorama 2010 du marché du molybdène, octobre 2011
• (en) Images du molybdène sous différentes formes

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