Solfuro di molibdeno

Solfuro di molibdeno
	Solfuro di molibdeno
Nome IUPAC
	Disolfuro di molibdeno
Nomi alternativi
	molibdenite, bisolfuro di molibdeno
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	MoS2
Massa molecolare (u)	160,07
Aspetto	nero, solido
Numero CAS	1317-33-5
Numero EINECS	215-263-9
PubChem	14823
SMILES	S=[Mo]=S
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)	5.060 (solido)
Temperatura di fusione	1185 °C (1458 K) (decomposizione)
Indicazioni di sicurezza

Il solfuro di molibdeno (o molibdenite, bisolfuro di molibdeno, disolfuro di molibdeno) è un composto chimico di formula MoS₂. È un minerale di forma esagonale, colore grigio e lucentezza metallica, al tatto tanto morbido e oleoso da essere utilizzato anche come lubrificante solido.^[1] È il principale minerale usato per l'estrazione del molibdeno.

Produzione

Molibdenite

La molibdenite viene sottoposta a flottazione con schiuma per ottenere MoS₂ relativamente pura, ma che tuttavia contiene ancora impurezze, principalmente costituite da carbonio. Il composto può anche essere ottenuto facendo reagire acido solfidrico con pressoché tutti i composti del molibdeno. La forma amorfa del minerale può essere rinvenuta in natura con la più rara jordisite.

La molibdenite è comunque il minerale più usato per l'estrazione del molibdeno metallico.^[2]

Struttura e proprietà fisiche

All'interno dei cristalli di questo composto, formata da prismi trigonali, ogni atomo di molibdeno ne coordina sei di zolfo, secondo una struttura a prisma equilatero. Ogni atomo di zolfo è dunque legato a tre atomi di molibdeno. In questo modo, i prismi triangolari sono interconnessi tra loro a formare una struttura a strati, in cui ogni strato di molibdeno ha sopra e sotto di sé uno strato di atomi di zolfo.^[3] A causa delle deboli interazioni di van der Waals, il composto ha un basso coefficiente di attrito. Vi sono anche altre sostanze ad avere proprietà lubrificanti per via della loro struttura a strati, tra cui la grafite e il nitruro di boro, a struttura esagonale.^[4]

Reazioni chimiche

Il disolfuro di molibdeno è stabile all'aria(esiste infatti sotto forma di minerale ed è piuttosto comune) e non reagisce con l'ossigeno, se non dopo essere stato riscaldato. La reazione forma triossido di molibdeno:

{\ce {2MoS2 + 9O2 -> 2 MoO3 + 4 SO3}}

Anche il cloro intacca il disolfuro di molibdeno a temperature elevate. Si forma pentacloruro di molibdeno:

{\ce {2 MoS2 + 7Cl2 -> 2MoCl5 + 2S2Cl2}}

Può inoltre reagire in condizioni controllate con il litio, con il quale forma i composti di intercalazione Li_xMoS₂.^[5] Nella reazione con n-butillitio,il prodotto è invece LiMoS₂.^[2]

Applicazioni

Lubrificante

Il composto, dopo essere stato finemente suddiviso in particelle di dimensioni comprese tra 1 µm e 100 µm, viene usato comunemente come lubrificante solido. Esistono poche alternative che possano garantire una buona stabilità e un basso attrito fino a 350 °C in ambienti ossidanti. Il valore del coefficiente di attrito radente del composto, misurato con un tribometro pin-on-disc con bassi carichi(0,1–2 N), è inferiore a 0,1.^[6]^[7]

In virtù di ciò, il disolfuro di molibdeno è spesso usato come componente di miscele e materiali compositi dove sia richiesto un attrito ridotto. Il fatto di essere un lubrificante solido consente il suo utilizzo anche laddove lubrificanti a base di olio o grasso sarebbero inadatti. Ciò consente il suo utilizzo in applicazioni critiche, come nei motori dei velivoli. Aggiunto alle plastiche, MoS₂ forma un composito con basso attrito e più resistenza. È stato unito a diversi polimeri, tra cui il nylon(con il nome commerciale di Nylatron), il Teflon, e il Vespel. Sono stati inoltre sviluppati dei rivestimenti autolubrificanti per le alte temperature, formati da disolfuro di molibdeno e nitruro di titanio, realizzati con l'utilizzo della deposizione chimica da vapore.

Tra le applicazioni dei lubrificanti basati su MoS₂ si annoverano la lubrificazione nei motori a due tempi, nei giunti omocinetici e nei giunti di Cardano, oltre che nella sciolina^[8] e in alcuni proiettili.^[9]

Petrolchimica

Il disolfuro di molibdeno viene impiegato come catalizzatore per la desolforazione nelle raffinerie di petrolio.^[10] La sua efficacia viene aumentata tramite il drogaggio con piccole quantità di cobalto o nickel.

Elettronica

È possibile produrre dei fogli di MoS₂ tramite la deposizione chimica da vapore. A differenza del grafene, il disolfuro di molibdeno ha una banda proibita, essenziale per la produzione dei transistor. È stato descritto un transistor commutabile basato su un singolo strato di MoS₂.^[11]

Note

^ Molibdenite, in Treccani.it – Vocabolario Treccani on line, Roma, Istituto dell'Enciclopedia Italiana.
^ ^a ^b Roger F. Sebenik et al. "Molybdenum and Molybdenum Compounds" in Ullmann's Encyclopedia of Chemical Technology 2005; Wiley-VCH, Weinheim.DOI: 10.1002/14356007.a16_655
^ A.F. Wells, Structural Inorganic Chemistry, Oxford, Clarendon Press, 1984, ISBN 0-19-855370-6.
^ Thorsten Bartels et al., Lubricants and Lubrication, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim, Wiley VCH, 2002, DOI:10.1002/14356007.a15_423.
^ W. Müller-Warmuth e R. Schöllhorn, Progress in intercalation research, Springer, 1994, p. 50, 0-7923-2357-2.
^ G. L. Miessler e D. A. Tarr, Inorganic Chemistry, 3rd Ed, Pearson/Prentice Hall publisher, 2004, ISBN 0-13-035471-6.
^ D. F. Shriver, P. W. Atkins, T. L. Overton, J. P. Rourke, M. T. Weller e F. A. Armstrong, Inorganic Chemistry, New York, W. H. Freeman, 2006, ISBN 0-7167-4878-9.
^ On dry lubricants in ski waxes (PDF), su swixsport.com, Swix Sport AX. URL consultato il 6 gennaio 2011 (archiviato dall'url originale il 16 luglio 2011).
^ Barrels retain accuracy longer with Diamond Line ^{[collegamento interrotto]}, su norma.cc, Norma. URL consultato il 6 giugno 2009.
^ H. Topsøe, B. S. Clausen e F. E. Massoth, Hydrotreating Catalysis, Science and Technology, Berlin, Springer-Verlag, 1996.
^ B. Radisavljevic, A. Radenovic, J. Brivio, V. Giacometti e A. Kis, Single-layer MoS2 transistors, in Nature Nanotechnology, vol. 6, n. 3, 2011, pp. 147-150, DOI:10.1038/nnano.2010.279.

Altri progetti

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Collegamenti esterni

(EN) molybdenum disulfide, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.

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[1] Molibdenite, in Treccani.it – Vocabolario Treccani on line, Roma, Istituto dell'Enciclopedia Italiana.

[ullmann-2] Roger F. Sebenik et al. "Molybdenum and Molybdenum Compounds" in Ullmann's Encyclopedia of Chemical Technology 2005; Wiley-VCH, Weinheim.DOI: 10.1002/14356007.a16_655

[3] A.F. Wells, Structural Inorganic Chemistry, Oxford, Clarendon Press, 1984, ISBN 0-19-855370-6.

[4] Thorsten Bartels et al., Lubricants and Lubrication, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim, Wiley VCH, 2002, DOI:10.1002/14356007.a15_423.

[5] W. Müller-Warmuth e R. Schöllhorn, Progress in intercalation research, Springer, 1994, p. 50, 0-7923-2357-2.

[6] G. L. Miessler e D. A. Tarr, Inorganic Chemistry, 3rd Ed, Pearson/Prentice Hall publisher, 2004, ISBN 0-13-035471-6.

[7] D. F. Shriver, P. W. Atkins, T. L. Overton, J. P. Rourke, M. T. Weller e F. A. Armstrong, Inorganic Chemistry, New York, W. H. Freeman, 2006, ISBN 0-7167-4878-9.

[8] On dry lubricants in ski waxes (PDF), su swixsport.com, Swix Sport AX. URL consultato il 6 gennaio 2011 (archiviato dall'url originale il 16 luglio 2011).

[9] Barrels retain accuracy longer with Diamond Line ^{[collegamento interrotto]}, su norma.cc, Norma. URL consultato il 6 giugno 2009.

[10] H. Topsøe, B. S. Clausen e F. E. Massoth, Hydrotreating Catalysis, Science and Technology, Berlin, Springer-Verlag, 1996.

[Radisavljevic-11] B. Radisavljevic, A. Radenovic, J. Brivio, V. Giacometti e A. Kis, Single-layer MoS2 transistors, in Nature Nanotechnology, vol. 6, n. 3, 2011, pp. 147-150, DOI:10.1038/nnano.2010.279.

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