Molibdato: reazioni, usi

Il molibdato è un anione poliatomico avente formula MoO₄^2- con struttura tetraedrica in cui il molibdeno presenta il suo numero di ossidazione più alto ovvero +6.
In tale configurazione, il molibdato viene anche indicato come tetraossomolibdato(VI) e rappresenta la base coniugata dell’idrogenomolibdato, HMoO₄⁻, una specie che può formarsi in soluzioni a pH acido.

Il molibdeno, elemento di transizione appartenente al gruppo 6 della tavola periodica, possiede una notevole versatilità nella formazione di ioni poliatomici. Oltre al molibdato semplice, esso può dar luogo a una vasta gamma di specie polinucleari, tra cui il dimolibdato, Mo₂O₇²⁻, e numerosi polimolibdati complessi, che possono contenere decine o addirittura oltre un centinaio di atomi di molibdeno, come nel caso dei cosiddetti isopolimolibdati e eteropolimolibdati, i quali giocano un ruolo chiave nella chimica dei poliossoanioni.

Il molibdato è un importante materiale di partenza e la principale forma biodisponibile di molibdeno. Le dimensioni e la forma del molibdato, così come la sua capacità di partecipare a forti legami idrogeno, sono essenziali per il suo legame selettivo e il suo trasporto da parte delle proteine.

Elementi del gruppo 6

La chimica del molibdeno mostra alcune differenze rispetto a quella dei suoi congeneri appartenenti al gruppo 6 ovvero cromo e tungsteno.

Il cromo, nel suo stato di ossidazione più alto, ovvero +6 forma solo cromati CrO₄^2- e bicromati Cr₂O₇^2-e non polimerizza.
Il tungsteno, invece, è più simile al molibdeno formando tungstati con atomi coordinati.

Tuttavia gli ossoanioni dei due metalli sono facilmente differenziabili nei minerali stanti i diversi potenziali standard di riduzione.

Il potenziale standard di riduzione della semireazione:
MoO₄^2- + 2 H₂O + 2 e^– → MoO₂ + 4 OH^–
è pari a – 0.78 V mentre quello relativo alla semireazione:

WO₄^2- + 2 H₂O + 2 e^– → WO₂ + 4 OH^–
è pari a – 1.26 V. Ciò rende conto del fatto che sono favoriti i tungstati rispetto ai molibdati.

Usi del molibdato

I molibdati e i tungstati delle terre rare hanno formula generale di A₂B₂O₉, dove A rappresenta il metallo delle terre rare e B rappresenta il molibdeno o il tungsteno. Quelli con struttura cubica sono buoni conduttori. Hanno  conduttività ionica paragonabile a quella di zirconia stabilizzato con ittrio (YSZ) e ossido di cerio IV drogato con gadolinio. Possono trovare applicazioni in materiale elettrolitico per pile a combustibile ad ossido solido (SOFC)

I molibdati di ferro sono catalizzatori industriali per l’ossidazione selettiva del metanolo a formaldeide.

I molibdati metallici sono tra i catalizzatori più attivi per l’ossidazione delle olefine. Tra essi i molibdati di bismuto supportati da silice che sono in grado di dare un’ossidazione selettiva,

Dal punto di vista applicativo e biologico, il molibdato riveste una particolare importanza in quanto costituisce la principale forma biodisponibile del molibdeno in ambienti biologici e geochimici. È infatti attraverso questa specie anionica che il molibdeno viene assimilato da piante, microrganismi e animali, dove svolge un ruolo cruciale come cofattore enzimatico in numerosi enzimi ossidoriduttivi, tra cui la nitrato reduttasi, la xantina ossidasi e l’aldeide ossidasi.

Le proprietà strutturali e elettroniche del molibdato influenzano profondamente le sue interazioni con le proteine. Le dimensioni relativamente compatte, la geometria tetraedrica e la densità di carica dell’anione favoriscono la formazione di legami a idrogeno stabili e specifici, che risultano fondamentali per il riconoscimento molecolare e per il trasporto selettivo da parte di proteine carrier presenti nelle membrane cellulari. Tali caratteristiche rendono il molibdato non solo un intermediario chimico di grande rilevanza industriale, ma anche un componente funzionale chiave nei sistemi biologici, dove contribuisce al corretto svolgimento di molte reazioni metaboliche.