Dioxyde de molybdène

Dioxyde de molybdène
Image illustrative de l’article Dioxyde de molybdène
__ Mo4+       __ O2−
Structure cristalline du dioxyde de molybdène.
Identification
Nom UICPA dioxomolybdène
Nom systématique oxyde de molybdène(IV)
No CAS 18868-43-4
No ECHA 100.038.746
No CE 242-637-9
No RTECS QA4688000
PubChem 29320
SMILES
InChI
Apparence solide inodore brun-rouge non combustible pratiquement insoluble dans l'eau[1]
Propriétés chimiques
Formule MoO2
Masse molaire[2] 127,96 ± 0,02 g/mol
Mo 74,99 %, O 25,01 %,
Propriétés physiques
T° fusion 1 100 °C[3]
T° ébullition 1 800 °C[1] (décomposition)
Masse volumique 6,47 g/cm3[1] à 20 °C
Cristallographie
Système cristallin monoclinique
Classe cristalline ou groupe d’espace P21/c (no 14) [4]
Notation Schönflies C5
2h
Paramètres de maille a = 558,4 pm, b = 484,2 pm, c = 560,8 pm, β = 120,49°[4]
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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Le dioxyde de molybdène, ou oxyde de molybdène(IV), est un composé chimique de formule MoO2. Il s'agit d'un solide cristallisé dans le système monoclinique selon le groupe d'espace P21/c avec comme paramètres cristallins a = 558,4 pm, b = 484,2 pm, c = 560,8 pm et β = 120,49°[4]. On le trouve dans le milieu naturel sous la forme d'un minéral rare, la tugarinovite (en). Sa structure cristalline est de type rutile déformé dans laquelle les octaèdres sont déformés en alternant des liaisons Mo−Mo longues et courtes ; les liaisons Mo−Mo courtes ont une longueur de 251 pm, ce qui est inférieur à longueur de liaison métallique Mo−Mo dans le molybdène métallique, qui vaut 272,5 pm. Cette liaison est complexe et implique la délocalisation de certains électrons de la bande de conduction, d'où une conductivité électrique de type métallique[5].

On peut l'obtenir par réduction du trioxyde de molybdène MoO3 avec du molybdène pendant 70 heures à 800 °C ; l'oxyde de tungstène(IV) WO2 est préparé de la même manière :

2 MoO3 + Mo ⟶ 3 MoO2.

Il peut également être produit par réduction de MoO3 par H2 ou NH3 en-dessous de 470 °C[6].

On peut former des monocristaux par transport chimique (en) à l'aide d'iode I2, qui convertit réversiblement le MoO2 en l'espèce volatile MoO2I2[7] à travers un gradient de température de 900 à 700 °C[4].

Du MoO2 est produit lors du traitement industriel du disulfure de molybdène MoS2[8] :

2 MoS2 + 7 O2 ⟶ 2 MoO3 + 4 SO2 ;
MoS2 + 6 MoO3 ⟶ 7 MoO2 + 2 SO2 ;
2 MoO2 + O2 ⟶ 2 MoO3.

Le dioxyde de molybdène a été utilisé comme catalyseur de déshydrogénation des alcools[9] et de reformage d'hydrocarbures[10] et de biogazole[11]. Des nanofils de molybdène ont été produits en réduisant le MoO2 déposé sur du graphite[12]. Le dioxyde de molybdène a également été étudié comme matériau d'anode pour accumulateur lithium-ion[13],[14].

Notes et références

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  1. ↑ a b et c Entrée « Molybdenum(IV) oxide » dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la IFA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 3 septembre 2024 (JavaScript nécessaire)
  2. ↑ Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  3. ↑ (en) « Molybdenum(IV) Oxide », sur https://www.americanelements.com/, American Elements (en) (consulté le ).
  4. ↑ a b c et d (de) Georg Brauer, Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie, 3e  éd. révisée, vol. III, p. 1542, Ferdinand Enke, Stuttgart, 1981 (ISBN 3-432-87823-0).
  5. ↑ (en) W. H. McCarroll, « Oxides: Solid state chemistry », R. Bruce King, Encyclopedia of Inorganic Chemistry, John Wiley & sons, 1994 (ISBN 0-471-93620-0).
  6. ↑ (en) F. Albert Cotton, Geoffrey Wilkinson, Carlos A. Murillo et Manfred Bochmann, Advanced Inorganic Chemistry, 6e  éd., Wiley-Interscience, 1999 (ISBN 0-471-19957-5).
  7. ↑ (en) L. E. Conroy et L. Ben-Dor, « Molybdenum(IV) Oxide and Tungsten(IV) Oxides Single-Crystals », Inorganic Syntheses, 1995, vol. 30, p. 105-107 (ISBN 0-471-30508-1).
  8. ↑ (en) Y. Shigegaki, S. K. Basu, M. Wakihara et M. Taniguchi, « Thermal analysis and kinetics of oxidation of molybdenum sulfides », Journal of thermal analysis, vol. 34,‎ , p. 1427-1440 (DOI 10.1007/BF01914367, lire en ligne).
  9. ↑ (en) A. A. Balandin et I. D. Rozhdestvenskaya, « Some catalytic properties of molybdenum trioxide and dioxide », Bulletin of the Academy of Sciences of the USSR, Division of chemical science, vol. 8,‎ , p. 1804-1810 (DOI 10.1007/BF00914749, lire en ligne).
  10. ↑ (en) A. Katrib, P. Leflaive, L. Hilaire et G. Maire, « Molybdenum based catalysts. I. MoO2 as the active species in the reforming of hydrocarbons », Catalysis Letters, vol. 38,‎ , p. 95-99 (DOI 10.1007/BF00806906, lire en ligne).
  11. ↑ (en) Christian Martin Cuba-Torres, Oscar Marin-Flores, Craig D. Owen, Zhouhong Wang, Manuel Garcia-Perez, M. Grant Norton et Su Ha, « Catalytic partial oxidation of a biodiesel surrogate over molybdenum dioxide », Fuel, vol. 146,‎ , p. 132-137 (DOI 10.1016/j.fuel.2015.01.003, Bibcode 2015Fuel..146..132C, lire en ligne).
  12. ↑ (en) M. P. Zach, K. Inazu, K. H. Ng, J. C. Hemminger et R. M. Penner, « Synthesis of Molybdenum Nanowires with Millimeter-Scale Lengths Using Electrochemical Step Edge Decoration », Chemistry of Materials, vol. 14, no 7,‎ , p. 3206-3216 (DOI 10.1021/cm020249a, lire en ligne).
  13. ↑ (en) Yifeng Shi, Bingkun Guo, Serena A. Corr, Qihui Shi, Yong-Sheng Hu, Kevin R. Heier, Liquan Chen, Ram Seshadri et Galen D. Stucky, « Ordered Mesoporous Metallic MoO2 Materials with Highly Reversible Lithium Storage Capacity », Nano Letters, vol. 9, no 12,‎ , p. 4215-4220 (PMID 19775084, DOI 10.1021/nl902423a, lire en ligne).
  14. ↑ (en) Hyung-Seok Kim, John B. Cook, Sarah H. Tolbert et Bruce Dunn, « The Development of Pseudocapacitive Properties in Nanosized-MoO2 », Journal of The Electrochemical Society, vol. 162, no 5,‎ , A5083-A5090 (DOI 10.1149/2.0141505jes, lire en ligne Accès libre).
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