Ceriu

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Notă despre dezambiguizare.svg Dezambiguizare - Dacă sunteți în căutarea altor semnificații, consultați Cerio (dezambiguizare) .
Ceriu
 

58
Există
 
        
        
                  
                  
                                
                                
  

lantan ← ceriu → praseodim

Aspect
Aspectul elementului
Generalitate
Numele, simbolul, numărul atomic ceriu, Ce, 58
Serie lantanide
Grup , punct , bloc -, 6 , f
Densitate 6 689 kg / m³
Duritate 2.5
Configurare electronică
Configurare electronică
Termen spectroscopic 1 G sau 4
Proprietăți atomice
Greutate atomica 140.116
Raza atomică (calc.) 181.8 pm
Raza covalentă 204 ± 9 pm
Configurare electronică [ Xe ] 4f 1 5d 1 6s 2
și - după nivelul de energie 2, 8, 18, 19, 9, 2
Stări de oxidare 3 , 4 (slab de bază )
Structură cristalină cubic centrat pe față
Proprietăți fizice
Stare a materiei solid
Punct de fuziune 1 068 K (795 ° C )
Punct de fierbere 3 716 K (3443 ° C)
Volumul molar 20,69 × 10 −6 m3 / mol
Entalpia vaporizării 414 kJ / mol
Căldura de fuziune 5,46 kJ / mol
Viteza sunetului 2 100 m / s la 20 ° C
Alte proprietăți
numar CAS 7440-45-1
Electronegativitate 1.12 ( scară Pauling )
Căldura specifică 190 J / (kg K)
Conductibilitate electrică 1,15 × 10 6 / m Ω
Conductivitate termică 11,4 W / (m K)
Energia primei ionizări 534,4 kJ / mol
A doua energie de ionizare 1 050 kJ / mol
A treia energie de ionizare 1 949 kJ / mol
Energia celei de-a patra ionizări 3 547 kJ / mol
A cincea energie de ionizare 6 325 kJ / mol
Izotopi mai stabili
iso N / A TD DM DE DP
134 Ce sintetic 3,16 zile ε 0,500 134
136 Ce 0,19% 136 Ce este stabil cu 78 de neutroni
138 Ce 0,25% 138 Ce este stabil cu 80 de neutroni
139 Ce sintetic 137.640 zile ε 0,278 139 The
140 Ce 88,48% 140 Ce este stabil cu 82 de neutroni
141 Ce sintetic 32.501 zile β - 0,581 141 Pr
142 Ce 11,08% > 5 × 10 16 ani β - necunoscut 142 Nd
144 Ce sintetic 284.893 zile β - 0,319 144 Pr
iso: izotop
NA: abundență în natură
TD: timpul de înjumătățire
DM: modul de descompunere
DE: energia de descompunere în MeV
DP: produs de descompunere

Ceriul este elementul chimic cu numărul atomic 58 și simbolul său este Ce .

Este o culoare metalică , maleabilă , de culoare alb-argintiu. Se oxidează rapid atunci când este expus la aer și este suficient de moale pentru a fi tăiat cu un cuțit. Ceriul este al doilea element al seriei de lantanide și, deși prezintă adesea starea de oxidare +3 caracteristică seriei, în mod excepțional se prezintă și cu o stare de oxidare +4 care nu se oxidează în apă. De asemenea, este considerat în mod tradițional unul dintre elementele pământului rar . Similar cu alte lantanide din seria timpurie, cum ar fi lantanul, praseodimul și neodimul, ceriul joacă un rol biologic esențial în metabolismul unor bacterii. [1] Nu are un rol cunoscut în biochimia eucariotelor și, prin urmare, și a omului, pentru care este moderat toxic.

Deși se găsește întotdeauna în combinație cu alte elemente ale pământului rar, în minerale precum monazit și bastnäsite , ceriul este ușor de extras, datorită capacității sale unice dintre lantanide de a fi oxidat la starea +4. Este cea mai comună dintre lantanide, urmată de neodim , lantan și praseodim . Este cel de-al 26-lea element cel mai abundent, alcătuind 66 ppm (părți pe milion) din scoarța terestră , jumătate din clorul total și de cinci ori mai mare decât cel al plumbului .

Ceriul a fost primul dintre lantanide care a fost descoperit în 1803, grație muncii suedezilor Jöns Jacob Berzelius și Wilhelm Hisinger și independent de Martin Heinrich Klaproth în Germania , în 1839 a fost izolat de Carl Gustav Mosander . Ceriul și compușii săi au o varietate de utilizări: de exemplu, oxidul de ceriu este utilizat pentru lustruirea sticlei și este o parte importantă a convertoarelor catalitice . Se găsește și în brichete pentru proprietățile sale piroforice .

Caracteristici

Ceriul este un element metalic, argintiu, care aparține grupului lantanidelor . Utilizat în unele aliaje pe bază de pământuri rare , în culori și strălucire seamănă cu fierul, dar este mai moale, mai ductil și maleabil; în aer se oxidează rapid.

Dintre elementele de pământuri rare, doar europiul este mai reactiv decât ceriul. Este atacat rapid de soluții alcaline și acizi, atât diluați, cât și concentrați. Metalul pur poate lua foc cu ușurință dacă este zgâriat cu o lamă.

Datorită apropierii relative a orbitalilor 4f de orbitalii cei mai exteriori, ceriul prezintă caracteristici chimice variabile interesante. De exemplu, comprimarea sau răcirea acestui metal își schimbă starea de oxidare , care trece aproximativ de la 3 la 4.
În starea de oxidare +3, se numește ceros , în timp ce în starea de oxidare +4 se numește ceric .

Sărurile de ceriu de ceriu (IV) sunt gălbui sau roșu-portocaliu, în timp ce sărurile cerioase de ceriu (III) sunt în mod normal albe.

Aplicații

Utilizări de ceriu:

În metalurgie

  • ceriul este utilizat la producerea aliajelor de aluminiu și a unor oțeluri.
  • Adăugarea de ceriu la piesele turnate din fontă evită grafitizarea și permite producerea fierului maleabil.
  • În oțeluri, poate ajuta la reducerea sulfurilor și oxizilor și, de asemenea, permite degazarea.
  • Este utilizat la producerea oțelurilor inoxidabile ca agent de întărire a precipitațiilor .
  • În aliajele de magneziu, un procent de ceriu între 3 și 4%, împreună cu 0,2-0,6% zirconiu, ajută la reducerea granularității și permite crearea pieselor turnate de forme complexe, crescând, de asemenea, rezistența la căldură.
  • Se folosește în aliaje pentru magneți permanenți.
  • Este o componentă a Mischmetal , utilizată pe scară largă în producția de aliaje extrem de piroforice pentru brichete.

În plus:

  • Ceriul este, de asemenea, utilizat în lămpile cu arc voltaic, în special în industria filmului.
  • Sulfatul ceric este utilizat pe scară largă ca agent de oxidare volumetric în analiza cantitativă.
  • Compușii de ceriu sunt folosiți la producerea sticlei , atât ca componente, cât și ca înălbitori.
  • Compușii de ceriu sunt, de asemenea, utilizați pentru a produce glazuri colorate.
  • Compușii de ceriu (III) și ceriu (IV) au o utilizare ca catalizatori în sinteza compușilor organici.

Oxid de ceriu

A se vedea oxidul de ceriu (III) și oxidul de ceriu (IV)

Istorie

Ceriul a fost descoperit în 1803 în Suedia de Jöns Jacob Berzelius și Wilhelm Hisinger și în Germania în mod independent de Martin Heinrich Klaproth . [2]
Numele de ceriu a fost dat de Berzelius din numele planetei pitice Ceres , descoperită cu doi ani mai devreme ( 1801 ).

Disponibilitate

Dintre elementele pământului rar, ceriul este cel mai abundent element din scoarța terestră , în procentul aproximativ de 0,0046% (sau 49 ppm ).

Este conținut într-o serie de minerale , dintre care cele mai importante sunt alanitul (Ca, Ce, La, Y) 2 (Al, Fe) 3 (SiO 4 ) 3 (OH), monazitul (Ce, La, Th, Nd , Y) PO 4 , bastnasit (Ce, La, Y) CO 3 F, hidroxilbastnasit (Ce, La, Nd) CO 3 (OH, F), rabdofan (Ce, La, Nd) PO 4- H 2 O și sinchizit Ca (Ce, La, Nd, Y) (CO 3 ) 2 F.

Dintre toate acestea, cele mai importante din punct de vedere industrial sunt monazitul (în principal sub formă de depozite de nisipuri monazitice) și bastnasitul. În majoritatea cazurilor, prepararea ceriului are loc prin intermediul unor procese de separare a schimbului de ioni . Se așteaptă ca depozitele de monazit, alanit și bastnasit să poată furniza ceriu, toriu și alte elemente ale pământului rar pentru mulți ani de acum încolo.

Compuși

Ceriul se caracterizează prin două stări de oxidare comune +3 și +4.
Cel mai comun compus este oxidul de ceriu (IV) (CeO 2 ), utilizat ca agent de lustruire, precum și ca catalizator, încorporat în pereții cuptoarelor cu autocurățare. Sulfatul de ceriu (IV) și amoniu (NH 4) 2 Ce (SO 4) 3 și azotatul de ceriu (IV) și amoniul (azotat de amoniu ceric sau CAN, (NH 4) 2 Ce (NO 3) 6) sunt două reactivi oxidanți obișnuiți utilizați în titrări .

Ceriu clorură (III) , CeCI3, este utilizat pentru a facilita reacțiile asupra grupărilor carbonil în chimia organică . Alți compuși importanți sunt carbonatul de ceriu (III) (Ce 2 (CO 3 ) 3 ), fluorura de ceriu (III) (CeF 3 ) și sulfatul de ceriu (IV) (sulfatul ceric, Ce (SO 4 ) 2 ).

Izotopi

În natură, ceriul este compus din trei izotopi stabili și unul radioactiv ; 136 Ce, 138 Ce, 140 Ce și 142 Ce, dintre care 140 Ce este cea mai abundentă ( abundență naturală 88,48%): timpul de înjumătățire al izotopului radioactiv natural 142 Ce este 5 × 10 16 ani. Au fost creați încă 26 de radioizotopi în laborator: cei mai stabili dintre ei sunt 144 Ce cu un timp de înjumătățire de 284.893 zile, 139 Ce cu 137.640 zile și 141 Ce cu 32.501 zile. Toți ceilalți radioizotopi au timp de înjumătățire mai mic de 4 zile și majoritatea nu ating 10 minute. Acest element are, de asemenea, două meta stări .

Izotopii ceriului au o greutate atomică cuprinsă între 123 ( 123 Ce) și 152 ( 152 Ce).

Precauții

Ceriul, ca toate pământurile rare, este moderat toxic. Este un agent de reducere puternic și se aprinde spontan în aer atunci când este încălzit la 65-80 ° C. Ceriul poate reacționa exploziv cu zinc, iar reacția sa cu bismut și antimoniu este foarte exotermă . Fumul din focurile de ceriu este toxic. Apa nu trebuie folosită pentru stingerea incendiilor cu ceriu, deoarece reacția chimică dintre ceriu și apă degajă hidrogen , care este foarte inflamabil. Lucrătorii expuși la ceriu s-au plâns de mâncărime, sensibilitate la căldură și leziuni ale pielii; animalele injectate cu doze mari de ceriu au murit de colaps cardiovascular.

Oxidul de ceriu (IV) este un oxidant puternic la temperaturi ridicate și reacționează cu materialul organic combustibil. Deși ceriul în sine nu este radioactiv, ceriul disponibil comercial poate conține urme de toriu , care este. Ceriul nu joacă niciun rol biologic cunoscut în organismele vii.

Citate literare

Notă

  1. ^ (EN) Arjan Pol, Thomas RM Barends și Andreas Dietl, Metalele pământului rar sunt esențiale pentru viața în vase de noroi metanotrofice vulcanice: Pământurile rare sunt esențiale pentru viața metanotrofă în Microbiologia mediului, vol. 16, n. 1, 2014-1, pp. 255-264, DOI : 10.1111 / 1462-2920.12249 . Adus la 22 august 2019 .
  2. ^ Icilio Guareschi , Jöns Jacob Berzelius and his research work: Brief notes on Chemistry in the first half of the 19th century ( PDF ), on liberliber.it , Turin, Unione Tipografico-Editrice, 1915.

Bibliografie

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității Tezaur BNCF 32568 · LCCN (EN) sh85022138 · GND (DE) 4147480-6 · BNF (FR) cb122584198 (data)
Chimie Portalul chimiei : portalul științei compoziției, proprietăților și transformărilor materiei