Solfuro di molibdeno

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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) 72,143
Aspetto nero, solido
Numero CAS [1317-33-5]
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.) 5.060 (solido)
Temperatura di fusione 1185 °C (1458 K) (decomposizione)

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[modifica | modifica sorgente]

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[modifica | modifica sorgente]

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 Walls, 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[modifica | modifica sorgente]

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:

2MoS_2 + 9O_2 \rightarrow 2 MoO_3 + 4 SO_3

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

2 MoS_2 + 7Cl_2 \rightarrow 2MoCl_5 + 2S_{2}Cl_2

Può inoltre reagire in condizioni controllate con il litio, con il quale forma i composti di intercalazione LixMoS2.[5] Nella reazione con n-butillitio,il prodotto è invece LiMoS2.[2]

Applicazioni[modifica | modifica sorgente]

Lubricante[modifica | modifica sorgente]

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 una frizione bassa 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 richiesta una bassa frizione. 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 bassa frizione 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 auto-lubrificanti 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[modifica | modifica sorgente]

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[modifica | modifica sorgente]

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[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ Molibdenite in Treccani.it - Vocabolario Treccani on line, Istituto dell'Enciclopedia Italiana, 15 marzo 2011.
  2. ^ 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
  3. ^ Wells, A.F., 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, R. Schöllhorn, Progress in intercalation research, Springer, 1994, p. 50. ISBN =0-7923-2357-2.
  6. ^ G. L. Miessler and D. A. Tarr, Inorganic Chemistry, 3rd Ed, Pearson/Prentice Hall publisher, 2004. ISBN 0-13-035471-6.
  7. ^ Shriver, D. F.; Atkins, P. W.; Overton, T. L.; Rourke, J. P.; Weller, M. T.; Armstrong, F. A., Inorganic Chemistry, New York, W. H. Freeman, 2006. ISBN 0-7167-4878-9.
  8. ^ On dry lubricants in ski waxes, Swix Sport AX. URL consultato il 6 gennaio 2011.
  9. ^ Barrels retain accuracy longer with Diamond Line, Norma. URL consultato il 6 giugno 2009.
  10. ^ Topsøe, H.; Clausen, B. S.; Massoth, F. E., Hydrotreating Catalysis, Science and Technology, Berlin, Springer-Verlag, 1996.
  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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