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Pendant laPremière Guerre mondiale,les Alliés ont entendu que la pièce d'artillerie allemande appelée la « Grosse Bertha » contenait du molybdène comme composant essentiel de son acier. Le renseignement était faux, mais l'étude de l'influence de ce métal sur les propriétés de l'acier était lancée[6].
Le molybdène est unmétal 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 degalène. Il a un haut module d'élasticité et seuls letungstène et letantale, des métaux plus aisément disponibles, ont despoints de fusion plus élevés.
C'est un agent d'alliage valable, car il contribue à latrempabilité et à la dureté des aciers éteints et gâchés. Il améliore également la résistance de l'acier aux températures élevées. Du molybdène est employé en alliages,électrodes etcatalyseurs.
Le molybdène possède 33isotopes connus, denombre de masse variant entre 83 et 115, et huitisomères nucléaires. Parmi ces isotopes, sixstables,92Mo,94Mo,95Mo,96Mo,97Mo et98Mo, constituent avec unradionucléide primordial (demi-vie de 1 × 1019 années),100Mo, l'intégralité du molybdène naturellement présent, le plus abondant étant98Mo (24,14 %).
Tous les isotopes stables sont cependant théoriquement capables defission spontanée, bien que cette dernière n'ait été observée dans aucun des cas. De même,92Mo et98Mo sont soupçonnés d'être faiblement radioactifs, se désintégrant pardouble émission bêta β, respectivement en92Zr et98Ru avec des demi-vies supérieures à 1,9 × 1020 années et1 × 1014 années[Information douteuse], 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[7].
Le molybdène forme des composés chimiques dans les états d’oxydation −4 et de −2 à +6. Les états d’oxydation supérieurs sont plus pertinents pour sa présence terrestre et ses rôles biologiques, les états d’oxydation de niveau intermédiaire sont souvent associés aux nanoclusters, et les états d’oxydation très faibles sont généralement associés aux composés organomolybdènes. La chimie du molybdène et du tungstène présente de fortes similitudes. La rareté relative du molybdène(III), par exemple, contraste avec l’omniprésence des composés du chrome(III). L’état d’oxydation le plus élevé est observé dans l’oxyde de molybdène(VI) (MoO3), tandis que le composé soufré normal est ledisulfure de molybdène MoS2[8].
Du point de vue commercial, les composés les plus importants sont ledisulfure de molybdène (MoS2) et le trioxyde de molybdène (MoO3). Le disulfure noir est le principal minéral. Il est grillé à l’air pour donner le trioxyde[8] :
2 MoS2 + 7 O2 → 2 MoO3 + 4 SO2
Le trioxyde, qui est volatil à haute température, est le précurseur de pratiquement tous les autres composés de Mo ainsi que des alliages. Le molybdène a plusieurs états d’oxydation, les plus stables étant +4 et +6 (en gras dans le tableau de gauche).
L’oxyde de molybdène(VI) est soluble dans les solutions alcalines fortes, formant desmolybdates (MoO42−). Les molybdates sont des oxydants plus faibles que leschromates. Ils ont tendance à former des oxyanions structurellement complexes par condensation à des valeurs de pH plus basses, telles que [Mo7O24]6− et [Mo8O26]4−. Les polymolybdates peuvent incorporer d’autres ions, formant des polyoxométallates[12]. L’hétéropolymolybdate P[Mo12O40]3− contenant du phosphore bleu foncé est utilisé pour la détection spectroscopique du phosphore[13].
La large gamme d’états d’oxydation du molybdène se reflète dans divers chlorures de molybdène :
Chlorure de molybdène(II) MoCl2, qui existe sous la forme de l’hexamère Mo6Cl12 et du dianion apparenté [Mo6Cl14]2-.
Chlorure de molybdène(III) MoCl3, un solide rouge foncé, qui se transforme en anion complexe trianionique [MoCl6]3-.
Chlorure de molybdène(VI) MoCl6, un solide noir, qui est monomère et se décompose lentement en MoCl5 et Cl2 à température ambiante[14].
L’accessibilité de ces états d’oxydation dépend assez fortement du contre-ion halogénure : bien que le fluorure de molybdène(VI) soit stable, le molybdène ne forme pas d’hexachlorure, de pentabromure ou de tétraiodure stables[15].
Comme lechrome et certains autres métaux de transition, le molybdène forme des liaisons quadruples, comme dans Mo2(CH3COO)4 et [Mo2Cl8]4−[8],[16]. Les propriétés acides de Lewis des dimères de butyrate et de perfluorobutyrate, Mo2(O2CR)4 et Rh2(O2CR)4, ont été rapportées[17].
L’état d’oxydation 0 et inférieur est possible avec le monoxyde de carbone comme ligand, comme dans l'hexacarbonyle de molybdène, Mo(CO)6[8],[10].
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 laPremière Guerre mondiale, lorsque la demande pour letungstène rendit celui-ci rare et que les alliages haute résistance étaient très demandés.
Le molybdène est 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. Il entre aussi dans la composition de l'acier inoxydable austénitique utilisé dans le milieu marin, pour sa forte résistance à la corrosion chimique.
Le molybdène est utilisé dans certaines parties d'avions et de missiles, et également comme filament.
L'addition d'une faible quantité de molybdène (1 %) durcit l'uranium métal. Il a notamment été utilisé pour fabriquer le combustible des premiersréacteurs nucléaires graphite gaz d'EDF dans lesannées 1960[18].
On utilise le molybdène commecatalyseur, particulièrement dans l'industrie pétrolière, pour éliminer les composés organiques soufrés dupétrole[19]. Les catalyseurs d'oxyde mixte à base de molybdène sont utilisés pour des réactions d'oxydation sélective. Les applications typiques sont l'oxydation du propane, du propylène ou de l'acroléine à l'acide acrylique[20],[21],[22],[23].
Le99Mo est unradioisotope utilisé dans l'industrie, en tant que précurseur du99mTc (médecine nucléaire).
Le molybdène est utilisé en alliage comme support dusilicium pour la réalisation desemi-conducteurs de puissance, grâce aux coefficients dedilatation très voisins de ces deux matériaux. Il est également utilisé pour les revêtements[24], les miroirs spéciaux[25],[26] et les cellules solaires[27].
Les oranges de molybdène sont despigments de la gamme de l'orange moyen au rouge-orangé vif, utilisés dans les peintures, les encres, les plastiques et les caoutchoucs.
On utilise le molybdène en faible quantité dans lefart de skis et de snowboards.
Le molybdène, souvent appelé « moly », est utilisé dans l'industrie commeélément chauffant pour les fours sous vide ou ambiance gazeuse à haute température. Il est conseillé de l'utiliser pour les pièces composées detitane ou d'alliage de titane, en lieu et place des éléments chauffants en graphite qui polluent la pièce par dépôt de graphite 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 chauffant 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.
On le trouve également dans les alliages dentaires (pour la réalisation de couronnes, bridges, ou châssis métalliques) à base denickel-chrome etcobalt-chrome.
Dans les années 1980, le molybdène était considéré comme l'une des huitmatières premières stratégiques indispensables en temps de guerre comme en temps de paix. Avec legermanium (électronique avancée), letitane (sous-marins de chasse, alliage extrêmement résistant), lemagnésium (explosifs), leplatine (contacts aussi conducteurs que l'or pour l'aviation, circuits avec contacts rapides), lemercure (chimie nucléaire, instruments de mesure), lecobalt (chimie nucléaire) et leniobium (alliages spéciaux extrêmement rares)[29].
Bien que l'on trouve du molybdène dans des minéraux tels que lawulfénite (PbMoO4) ou lapowellite (CaMoO4), la principale source commerciale de molybdène est lamolybdénite (MoS2).
Le molybdène est miné directement et est aussi un sous-produit de l'exploitation minière ducuivre ; laconcentration de molybdène dans ce minerai est comprise entre 0,01 et 0,5 %.
Près de la moitié de la production minière de molybdène provient desÉtats-Unis.
Le molybdène se retrouve dans de nombreux composés, y compris d'origine extra-terrestre, comme l'hexamolybdène retrouvé en occurrences uniques sur les météorites d'Allende et d'Erfoud (NWA 1934 CV3), (puis synthétisé en laboratoire).
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 €[32]. En, le cours moyen était de 16 000 $ la tonne.
↑« Molybdène » dans la base de données de produits chimiquesReptox de laCSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009
↑« Les plasmas et le molybdène »,Science Dimension, National Research Council of Canada,vol. 6,(lire en ligne).
↑Michael T.Pope et AchimMüller, « Polyoxometalate Chemistry: An Old Field with New Dimensions in Several Disciplines »,Angewandte Chemie International Edition,vol. 30,,p. 34–48(DOI10.1002/anie.199100341)
↑Cyrille Foasso,Histoire de la sureté de l'énergie nucléaire civile en France (1945-2000) (Thèse de doctorat), Université Lumière Lyon 2,(lire en ligne).
↑(de)Brevet EP 2864825 Miroir multicouche pour la zone spectrale ultraviolet extrême, 29 avril 2015, Fraunhofer-Gesellschaft.
↑(de)Brevet DE 102009040785 Substrat aus einer Aluminium-Silizium-Legierung oder kristallinem Silizium, Metallspiegel, Verfahren zu dessen Herstellung sowie dessen Verwendung.
