El molibdeno en primer plano Understand article

Traducción de Elisa López Schiaffino. Este elemento poco conocido tiene usos más amplios de los que se puede esperar, desde las saludables plantas de tomate hasta las espadas samuráis.

Una muestra del mineral
molibdenita extraído de la
mina en Climax, Colorado
(Estados Unidos)

James St. John / Flickr

En la naturaleza se encuentran solamente alrededor de 90 elementos químicos. Algunos de estos elementos son muy conocidos, desde los relucientes metales preciosos como el oro y el platino hasta el oxígeno del aire que respiramos y el carbono que forma la estructura de las moléculas de la vida. Muchos otros elementos son bastante menos habituales pero, al ser miembros de este selecto grupo de 90 elementos, tal vez incluso los menos conocidos merezcan más fama.

En este artículo, centraremos nuestra atención en uno de estos elementos de bajo perfil: el molibdeno, y revelaremos su historia y sus características únicas.

¿Qué es el molibdeno?

A simple vista, el molibdeno es común y corriente: un metal duro de color gris plateado, con una densidad alrededor de un 30 % mayor que el hierro. En la naturaleza, solo se presenta como un compuesto, generalmente en la forma del mineral molibdenita, MoS2. Y aunque se conoce al molibdeno desde tiempos remotos, la historia de su identificación comenzó con confusión.

La palabra «molibdeno» viene de un vocablo de la antigua Grecia que significa plomo: «molybdos». Al igual que el plomo y el grafito, la molibdenita puede usarse para hacer marcas sobre una superficie, por lo que por siglos se pensó que era simplemente otro mineral que contenía plomo. A finales del siglo XVIII, durante las primeras décadas de la química moderna, algunas personas comenzaron a sospechar que la molibdenita era de hecho una sustancia diferente del plomo o del grafito. En 1778, el gran químico sueco Carl Wilhelm Scheele, quien también desempeñó un papel importante en el descubrimiento del oxígeno y de varios otros elementos químicos, demostró químicamente que la molibdenita era en realidad un compuesto de azufre de un elemento nuevo previamente no identificado. Luego, otro químico sueco llamado Peter Jacob Hjelm aisló el metal en 1781, pero nadie lo purificó adecuadamente hasta pasadas varias décadas.

En la Tierra, el molibdeno no abunda: ocupa el puesto número 53 entre los elementos de la corteza terrestre. En la Tierra nunca se ha encontrado molibdeno puro, en su forma elemental (sino como un compuesto con otros elementos), pero Luna 24, la misión rusa de 1976 a la Luna, trajo un trozo pequeño de molibdeno puro. Incluso en el espacio, el molibdeno es poco común, ya que, a diferencia de los elementos metálicos más livianos, no se forma en procesos de fusión nuclear normales en las estrellas, sino que se crea en explosiones de supernovas..

El puente de la hélice en Singapur, construido con una aleación que contiene 2 % de molibdeno.
Nicole Kinsman / IMOA

 

Información sobre el molibdeno

  • Nombre del elemento: molibdeno
  • Número atómico: 42
  • Masa atómica relativa: 95,96
  • Densidad: 10,22 g/cm3
  • Punto de fusión:  2623 °C
  • Coeficiente de expansión térmica: 4,8 × 10-6 / K a 25 °C
  • Valencia: estados de oxidación de -II a VI

Características especiales

Las características más notables del molibdeno son su elevado punto de fusión, de más de 1000 °C que el del hierro, y su baja expansión al calentarse.  Esto significa que el molibdeno resulta un buen material para usar cuando se necesita estabilidad a altas temperaturas, por ejemplo en los hornos. Hasta hace poco, un uso común fue en los filamentos de las bombillas, donde se usaba el alambre de molibdeno puro como soporte del filamento caliente.

Químicamente, el molibdeno guarda una relación estrecha con el tungsteno, que está ubicado directamente debajo del molibdeno en la tabla periódica. Comparte con el tungsteno la capacidad de formar aleaciones muy duras con el hierro y con otros elementos. El molibdeno es un metal de transición y, al igual que los otros elementos de transición, puede formar compuestos de distintas valencias (número de electrones que se usan al formar enlaces). Esto ocurre porque los átomos en los metales de transición no solo tienen espacios libres en la capa electrónica externa sino también en una capa inferior, debido a la superposición de niveles energéticos de las capas. Esta disposición más bien fluida constituye la base de la importancia del molibdeno en los organismos vivos como portador de electrones, porque puede prestar y aceptar un número variable de electrones al mismo tiempo.

El elemento molibdeno (símbolo Mo) en su posición en la tabla periódica.
Antoine 2K / Shutterstock.com

El molibdeno: vital para la vida

El molibdeno es vital para la vida, tanto para las plantas como para los animales. En la tabla periódica, es el único oligoelemento en la segunda fila de elementos de transición, que abarca desde el itrio (número atómico 39) hasta el cadmio (número atómico 48). Las enzimas que contienen molibdeno se encuentran en las bacterias y en las arqueas, dos de las formas de vida más antiguas de los organismos vivos. Debido a esto, algunos científicos creen que el molibdeno puede haber estado presente en las primeras formas de vida en la Tierra, y también en el «último ancestro común universal» de todos los seres vivientes.

Sea como fuere, lo cierto es que las enzimas que contienen molibdeno son esenciales para las plantas. Algunas plantas pueden obtener el nitrógeno que necesitan a través de una relación simbiótica con las bacterias fijadoras de nitrógeno en sus raíces. Estas bacterias utilizan enzimas nitrogenasas que contienen molibdeno para capturar el nitrógeno atmosférico y convertirlo en provechosos compuestos de nitrógeno (Hernandez, 2009), como los aminoácidos y las proteínas. Las plantas también pueden usar compuestos de nitrógeno (como los nitratos) en el suelo con ayuda de otra enzima de molibdeno, la nitrato reductasa. Un estudio llevado a cabo en 1939 con plantas de tomate determinó por primera vez que el molibdeno era un nutriente esencial para las plantas (Arnon & Stout, 1939).

Plantas de tomate con una deficiencia de molibdeno. En la imagen A, la hoja a la izquierda está jaspeada debido a la falta de molibdeno; en B, las hojas al centro y a la derecha tienen una deficiencia de molibdeno avanzada. Se muestran hojas normales a la derecha en la imagen A y a la izquierda en la imagen B (Arnon & Stout, 1939).
Sociedad Estadounidense de Biólogos Vegetales, imagen reproducida con permiso
 

Muchos animales también necesitan molibdeno: el ser humano promedio necesita consumir alrededor de 45 microgramos de molibdeno al día, que normalmente puede obtener de los vegetales (1 kg de vegetales deshidratados contiene alrededor de 1 miligramo de molibdeno), de la leche y de las nueces. Este metal es un componente de varias enzimas metabólicas, como la sulfito oxidasa. Esta enzima descompone los sulfitos formados a partir de aminoácidos y por lo tanto evita que se acumule sulfito en el cuerpo, lo que puede causar daños mortales. Otra enzima importante del molibdeno es la xantina oxidasa, que descompone la xantina (que se encuentra en la carne y en otros alimentos) y forma ácido úrico; este luego se elimina del cuerpo a través de los riñones. Por esta razón, los inhibidores de la xantina oxidasa se usan para tratar la gota, una enfermedad en la que el exceso de ácido úrico se acumula en las articulaciones y en los tendones musculares y causa dolor.

Muchos vegetales, especialmente las legumbres, contienen molibdeno, pero la cantidad depende del suelo en el que crecen y del tipo de vegetal.
Susan Wattt

La tecnología y la industria

Un uso tecnológico notablemente temprano del molibdeno data del siglo XIV en Japón: se descubrió que una espada samurái de esa época contiene molibdeno, lo que podría haber ayudado a realzar la fortaleza y precisión legendaria de esas espadas.

En Occidente, el primer uso industrial del molibdeno surgió a fines del siglo XIX; se lo utilizó para reemplazar al tungsteno en la fabricación del acero. En la época de la Primera Guerra Mundial, las reservas de tungsteno se agotaron a tal punto que se comenzó a extraer molibdeno a gran escala, en particular en los Estados Unidos.  La fuente principal fue la mina en Climax, Colorado (Estados Unidos). Esta mina comenzó a operar en 1915 y suministró las tres cuartas partes del molibdeno del mundo durante muchos años.

La mina de molibdeno en Climax, Colorado (Estados Unidos)
Gord McKenna / Flickr
 

El molibdeno se usó por primera vez en Alemania durante la Primera Guerra Mundial en la fabricación de acero para armamento militar (cañones, blindaje, cartuchos y piezas de submarinos). La adición de una pequeña cantidad (entre 1 y 2 %) de molibdeno mejoró drásticamente la resistencia del acero: los cartuchos que antes penetraban 75 mm de blindaje con facilidad ahora no podían con 25 mm de placas de acero al molibdeno. A partir de este «secreto del acero alemán», el desarrollo del

El molibdeno hoy

Hoy, el uso principal del molibdeno todavía es en aleaciones, en especial con acero. Una aleación muy usada (acero inoxidable 316L) contiene entre 2 y 3 % de molibdeno y es fuerte, resistente a la corrosión e hipoalergénica, por lo que se la usa para una amplia variedad de productos, desde las fundas para teléfonos inteligentes hasta las joyas para perforación corporal, además de usarse para la construcción de edificios.

Los compuestos de molibdeno también se usan en la electrónica de alta tecnología. Aquí, hacen un aporte a la tecnología de las pantallas táctiles que se usa cada vez más en los teléfonos inteligentes y en las tabletas, y además se usan en las pantallas más convencionales de cristal líquido (LCD) y en los paneles solares.

El molibdeno también es un componente de muchos materiales de permalloy que se usan en los dispositivos electrónicos, por ejemplo en las fuentes de alimentación y los transformadores y en los componentes microelectrónicos. Las agencias espaciales NASA y ESA han usado molypermalloy (MPP) en misiones a Júpiter, Saturno y Marte. La misión Cassini-Huygens usó estos materiales en su espectrómetro de masas de a bordo y recolectó datos sobre la atmósfera de Saturno y sus lunas. Tal vez algún día el molibdeno pueda ayudarnos a detectar vida en otro planeta, además de preservar la vida en el nuestro.

Ilustración que muestra a la nave espacial Cassini cuando cruza los anillos de Saturno
ESA

Agradecimientos

Los autores agradecen a la Dra. Ulrike Kappler por su asesoramiento sobre el artículo.

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References

Resources

Author(s)

Anastasiia Batsmanova es estudiante y Mikhail Liabin es profesor adjunto en el Departamento de Bioingeniería y Bioinformática de la Volgograd State University (Rusia). Stepanova Yelizaveta Dmitrievna es profesora auxiliar sénior en el Departamento de Comunicación y Lenguas Extranjeras de la universidad.

Susan Watt es editora de Science in School y escritora científica. Es licenciada en ciencias naturales y ha escrito varios libros para las escuelas sobre diferentes elementos químicos


Review

Este artículo puede usarse para que los estudiantes profundicen sus conocimientos sobre el molibdeno, uno de los elementos menos conocidos que existen en la naturaleza. También puede ser un punto de inicio para discutir el papel fundamental que cumplen estos poco conocidos elementos en la vida, y para despertar interés en la importancia que tiene la investigación en el desarrollo de la tecnología.

Se pueden plantear preguntas de comprensión como las siguientes:

  • ¿Puedes nombrar a dos científicos relacionados con el descubrimiento del molibdeno? Explica el papel que desempeñaron en el descubrimiento de este elemento.
  • ¿Por qué el molibdeno resulta un buen material para usar cuando se necesita estabilidad a altas temperaturas?
  • ¿Por qué las enzimas que contienen molibdeno son esenciales para las plantas?
  • ¿Por qué se usaba molibdeno en las espadas samurái?
  • ¿Puedes mencionar tres productos de uso cotidiano que contengan molibdeno?

Mireia Güell Serra, Docente de química, INS Cassà de la Selva, España




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