Цериум

Од Википедија — слободната енциклопедија
Прејди на прегледникот Прејди на пребарувањето
Цериум  (58Ce)
Cerium2.jpg
Општи својства
Име и симболцериум (Ce)
Изгледсребренобел
Цериумот во периодниот систем
Водород (двоатомски неметал)
Хелиум (благороден гас)
Литиум (алкален метал)
Берилиум (земноалкален метал)
Бор (металоид)
Јаглерод (повеќеатомски неметал)
Азот (двоатомски неметал)
Кислород (двоатомски неметал)
Флуор (двоатомски неметал)
Неон (благороден гас)
Натриум (алкален метал)
Магнезиум (земноалкален метал)
Алуминиум (слаб метал)
Силициум (металоид)
Фосфор (повеќеатомски неметал)
Сулфур (повеќеатомски неметал)
Хлор (двоатомски неметал)
Аргон (благороден гас)
Калиум (алкален метал)
Калциум (земноалкален метал)
Скандиум (преоден метал)
Титан (преоден метал)
Ванадиум (преоден метал)
Хром (преоден метал)
Манган (преоден метал)
Железо (преоден метал)
Кобалт (преоден метал)
Никел (преоден метал)
Бакар (преоден метал)
Цинк (преоден метал)
Галиум (слаб метал)
Германиум (металоид)
Арсен (металоид)
Селен (повеќеатомски неметал)
Бром (двоатомски неметал)
Криптон (благороден гас)
Рубидиум (алкален метал)
Стронциум (земноалкален метал)
Итриум (преоден метал)
Циркониум (преоден метал)
Ниобиум (преоден метал)
Молибден (преоден метал)
Технициум (преоден метал)
Рутениум (преоден метал)
Родиум (преоден метал)
Паладиум (преоден метал)
Сребро (преоден метал)
Кадмиум (преоден метал)
Индиум (слаб метал)
Калај (слаб метал)
Антимон (металоид)
Телур (металоид)
Јод (двоатомски неметал)
Ксенон (благороден гас)
Цезиум (алкален метал)
Бариум (земноалкален метал)
Лантан (лантаноид)
Цериум (лантаноид)
Празеодиум (лантаноид)
Неодиум (лантаноид)
Прометиум (лантаноид)
Самариум (лантаноид)
Европиум (лантаноид)
Гадолиниум (лантаноид)
Тербиум (лантаноид)
Диспрозиум (лантаноид)
Холмиум (лантаноид)
Ербиум (лантаноид)
Тулиум (лантаноид)
Итербиум (лантаноид)
Лутециум (лантаноид)
Хафниум (преоден метал)
Тантал (преоден метал)
Волфрам (преоден метал)
Рениум (преоден метал)
Осмиум (преоден метал)
Иридиум (преоден метал)
Платина (преоден метал)
Злато (преоден метал)
Жива (преоден метал)
Талиум (слаб метал)
Олово (слаб метал)
Бизмут (слаб метал)
Полониум (слаб метал)
Астат (металоид)
Радон (благороден гас)
Франциум (алкален метал)
Радиум (земноалкален метал)
Актиниум (актиноид)
Ториум (актиноид)
Протактиниум (актиноид)
Ураниум (актиноид)
Нептуниум (актиноид)
Плутониум (актиноид)
Америциум (актиноид)
Кириум (актиноид)
Берклиум (актиноид)
Калифорниум (актиноид)
Ајнштајниум (актиноид)
Фермиум (актиноид)
Менделевиум (актиноид)
Нобелиум (актиноид)
Лоренциум (актиноид)
Радерфордиум (преоден метал)
Дубниум (преоден метал)
Сиборгиум (преоден метал)
Бориум (преоден метал)
Хасиум (преоден метал)
Мајтнериум (непознати хемиски својства)
Дармштатиум (непознати хемиски својства)
Рентгениум (непознати хемиски својства)
Копернициум (преоден метал)
Нихониум (непознати хемиски својства)
Флеровиум (слаб метал)
Московиум (непознати хемиски својства)
Ливермориум (непознати хемиски својства)
Тенесин (непознати хемиски својства)
Оганесон (непознати хемиски својства)


Ce

Th
лантанцериумпразеодиум
Атомски број58
Стандардна атомска тежина (±) (Ar)140,116(1)[1]
Категорија  лантаноид
Група и блокгрупа б.б., f-блок
ПериодаVI периода
Електронска конфигурација[Xe] 4f1 5d1 6s2[2]
по обвивка
2, 8, 18, 19, 9, 2
Физички својства
Фазацврста
Точка на топење1068 K ​(795 °C)
Точка на вриење3716 K ​(3443 °C)
Густина близу с.т.6,770 г/см3
кога е течен, при т.т.6,55 г/см3
Топлина на топење5,46 kJ/mol
Топлина на испарување398 kJ/mol
Моларен топлински капацитет26,94 J/(mol·K)
парен притисок
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
при T (K) 1992 2194 2442 2754 3159 3705
Атомски својства
Оксидациони степени4, 3, 2, 1 ​(благо базен оксид)
ЕлектронегативностПолингова скала: 1,12
Енергии на јонизацијаI: 534,4 kJ/mol
II: 1050 kJ/mol
II: 1949 kJ/mol
(повеќе)
Атомски полупречникемпириски: 181,8 пм
Ковалентен полупречник204±9 пм
Color lines in a spectral range
Спектрални линии на цериум
Разни податоци
Кристална структура ​двојно шестоаголна збиена
β-Ce
Кристална структурастраноцентрична коцкеста (сцк)
Кристалната структура на цериумот

γ-Ce
Брзина на звукот тенка прачка2100 м/с (при 20 °C)
Топлинско ширењеγ, мног: 6,3 µм/(m·K) (при с.т.)
Топлинска спроводливост11,3 W/(m·K)
Електрична отпорностβ, мног.: 828 nΩ·m (при с.т.)
Магнетно подредувањепарамагнетно[3]
Модул на растегливостγ-облик: 33,6 GPa
Модул на смолкнувањеγ-облик: 13,5 GPa
Модул на збивливостγ-облик: 21,5 GPa
Поасонов соодносγ-облик: 0,24
Мосова тврдост2,5
Викерсова тврдост210–470 MPa
Бринелова тврдост186–412 MPa
CAS-број7440-45-1
Историја
Наречен поџуџестата планета Церера, која пак е наречена по римската божица на земјоделството Церера
ОткриенМартин Хајнрих Клапрот, Јенс Јакоб Берцелиус, Вилхелм Хизингер] (1803)
Првпат издвоенКарл Густаф Мосандер (1839)
Најстабилни изотопи
Главна статија: Изотопи на цериумот
изо ПЗ полураспад РР РЕ (MeV) РП
134Ce веш 3,16 д ε 0,500 134La
136Ce 0,185% >3,8×1016 г (β+β+) 2,419 136Ba
138Ce 0,251% >1,5×1014 г +β+) 0,694 138Ba
139Ce syn 137,640 д ε 0,278 139La
140Ce 88,450% (СР) <43,633
141Ce syn 32,501 д β 0,581 141Pr
142Ce 11,114% >5×1016 г (ββ) 1,417 142Nd
(α) 1,298 138Ba
144Ce syn 284,893 д β 0,319 144Pr
Распадните режими во загради се предвидени, но досега не се забележани
| наводи | Википодатоци

Цериум е хемиски елемент со симбол Це и атомски број 58. Цериумот е мек, нодуларен и сребрено-бел метал кој оцрнува кога е изложен на воздух и е доволно мек за да се сече со нож. Цериум е вториот елемент во серијата лантаниди, и иако често ја покажува состојбата на оксидација +3 од карактеристиките на серијата, тој, исто така, има исклучително стабилна +4 состојба која не оксидира вода. Тој, исто така се смета за еден од ретките земјени елементи. Цериум нема биолошка улога и не е многу токсичен. И покрај тоа што секогаш се случува во комбинација со другите ретки земјени елементи во минералите, како што се оние од групата на моназит и бастнезите, цериумот е лесен да се извлече од своите руди, бидејќи може да се разликува меѓу лантанидите со својата единствена способност да се оксидира до +4. Тој е најчестиот од лантанидите, проследен со неодимиум, лантан и прасеодиум. Тоа е 26-тиот најобичен елемент, сочинувајќи 66 ppm од Земјината кора, половина колку што е хлорот и пет пати повеќе од оловото. Цериум бил првиот од лантанидите што бил откриен во Бастнас, Шведска од Јонс Јакоб Берзелиус и Вилхелм Хизингер во 1803 година и независно од Мартин Хајнрих Клапрот во Германија истата година. Во 1839 година, Карл Густаф Мосандер станал првиот кој го изолирал металот. Денес цериумот и неговите соединенија имаат различни намени: на пример, цериум (IV) оксид се користи за полирање на стакло и е важен дел од каталитички конвертори. Цериум метал се користи во фероцериумски запалки за неговите пирофорични својства. YAG фосфор на цериум се користи во сини светлосни емитирани диоди за да се произведе бела светлина.

Карактеристики[уреди | уреди извор]

Физички[уреди | уреди извор]

Цериум е втор елемент од лантанидната серија. Во периодниот систем, се појавува помеѓу лантанид лантан на лево и прасеодиум на десно, и над актинидниот ториум. Тоа е нодуларен метал со цврстина слична на онаа на среброто. Неговите 58 електрони се распоредени во конфигурацијата [Xe] 4f15d16s2, од кои четирите надворешни електрони се валентни електрони. Веднаш по лантан, 4f орбиталите одеднаш се склопуваат и се намалуваат во енергија до тој степен што тие лесно учествуваат во хемиски реакции. Сепак, овој ефект сеуште не е доволно силен кај цериум и на тој начин 5d подслојот сè уште е окупиран. Повеќето лантаниди можат да користат само три електрони како валентни електрони, бидејќи потоа преостанатите 4f електрони се премногу силно врзани: цериум е исклучок поради стабилноста на празната f-школка во Ce4 + и фактот дека таа доаѓа многу рано во лантанидната серија , каде што нуклеарниот полнеж сè уште е доволно низок до неодимиум за да се овозможи отстранување на четвртиот валентниот електрон со хемиски средства.

Cerium phase diagram.jpg

Познато е дека постојат четири алотропни форми на цериум при стандарден притисок и им се даваат заеднички етикети од α до δ:

  • Високата температурна форма, δ-цериум, има кристална структура со централно куќиште и постои над 726 ° C.
  • Стабилната форма под 726 ° C до приближна собна температура е γ-цериум, со кристална структура со централна кула во центарот.
  • ДКПР (двојно хексагонално затворени) форма β-цериум е структурата на рамнотежата приближно од собна температура до -150 ° C.
  • ФЦЦ формата α-цериум е стабилна под околу -150 ° C; има густина од 8.16 g / cm3.
  • Други цврсти фази кои се појавуваат само при високи притисоци се прикажани на фазниот дијаграм.
  • И γ и β форми се доста стабилни на собна температура, иако температурата на трансформација на рамнотежата е проценета на околу 75 ° C.

Цериум има променлива електронска структура. Енергијата на 4f електронот е скоро иста како онаа на надворешните 5d и 6s електрони кои се делокализираат во металната состојба, а само мала количина на енергија е потребна за промена на релативната искористеност на овие електронски нивоа. Ова доведува до двојни валентни состојби. На пример, промената на волуменот од околу 10% се јавува кога цериумот е подложен на високи притисоци или ниски температури. Се чини дека валентност се менува од околу 3 до 4, кога се лади или компресира.

На пониски температури однесувањето на цериум е комплицирано со бавните стапки на трансформација. Температурите на трансформација се предмет на значителна хистерезија и вредностите цитирани овде се приближни. По ладењето под -15 ° C, γ-цериумот почнува да се менува во β-цериум, но трансформацијата вклучува зголемување на волуменот и, што повеќе β форми, внатрешните стресови се зголемуваат и ја потиснуваат понатамошната трансформација. Ладењето под околу -160 ° C ќе започне со формирање на α-цериум, но ова е само од преостанатиот γ-цериум. β-цериум не се трансформира значително во α-цериум, освен во присуство на стрес или деформација. При атмосферскиот притисок, течниот цериум е повеќе густ од својата цврста форма на точката на топење.

Изотопи[уреди | уреди извор]

Природниот цериум е составен од четири изотопи: 136Ce (0,19%), 138Ce (0,25%), 140Ce (88,4%) и 142Ce (11,1%). Сите четири се набљудувачки стабилни, иако теоретски се очекуваат светлосните изотопи 136Ce и 138Ce да бидат подложени на инверзна двојна бета-распаѓање на изотопи од бариум, а најтешкиот изотоп 142Ce се очекува да помине двојно бета распаѓање на 142Nd или алфа-распад на 138Ba. Дополнително, 140Ce ќе ја ослободи енергијата при спонтана фисија. Ниту еден од овие режими на распаѓање сè уште не е забележан, иако експериментално се бара двојно бета распаѓање на 136Ce, 138Ce и 142Ce. Тековните експериментални граници за нивниот полу-живот се:

136Ce: >3.8×1016 y

138Ce: >1.5×1014 y

142Ce: >5×1016 y

Сите други изотопи на цериум се синтетички и радиоактивни. Најстабилните од нив се 144Ce со полуживот од 284,9 дена, 139Ce со полуживот од 137,6 дена, 143Ce со полуживот од 33,04 дена и 141Ce со полуживот од 32,5 дена. Сите други радиоактивни цериумски изотопи имаат полуживот под четири дена, а повеќето од нив имаат полуживот под десет минути. Изотопите помеѓу 140Ce и 144Ce вклучуваат како фисија производи од ураниум. Примарниот начин на распаѓање на изотопите полесни од 140Ce е инверзна бета-распаѓање или електронско фаќање на изотопи на лантан, додека оној на потешките изотопи е бета распад на изотопи на прасеодиум.

Големата реткост на богатите протони 136Ce и 138Ce се објаснува со фактот дека тие не можат да се направат во најчестите процеси на ѕвездената нуклеосинтеза за елементите што се надвор од железото, со s-процесот (бавно неутронско зафаќање) и r-процесот (заробување на неутроните). Ова е така затоа што тие се заобиколиви од реакциониот проток на s-процесот, и r-процес нуклидите се блокирани од распаѓање за нив од повеќе неутрони-богати стабилни нуклиди. Таквите јадра се нарекуваат р-јадра, а нивното потекло сѐ уште не е добро разбрано: некои шпекулирани механизми за нивно формирање вклучуваат зафаќање на протонот, како и фотодизаинтеграција. 140Ce е најчестиот изотоп на цериум, бидејќи може да се произведува и во s- и r-процесите, додека 142Ce може да се произведува само во r-процесот. Друга причина за изобилството на 140Ce е тоа што е магично јадро, има затворена неутронска обвивка (има 82 неутрони), а со тоа и има многу низок пресек кон понатамошно заробување на неутроните. Иако неговиот протонски број од 58 не е магија, му се доделува дополнителна стабилност, бидејќи нејзините осум дополнителни протони минати на магичниот број 50 влезат и завршуваат 1 g7 / 2 протонски орбитал. Бројот на изотопи на цериум може да се разликува многу малку во природните извори, бидејќи 138Ce и 140Ce се ќерки на долготрајните исконски радионуклиди 138La и 144Nd, соодветно.

Хемиски[уреди | уреди извор]

Цериумски оган во воздух, формирајќи спален оксид слој како железна 'рѓа; еден сантиметарски примерок од цериум метал целосно кородира за околу една година. Го изгорува лесно на 150 ° C за да се формира бледо-жолтиот цериум (IV) оксид, исто така познат како церија:

Ce + O2 → CeO2

Ова може да се намали на цериум (III) оксид со водороден гас. Металот на цериум е високо пирофорен, што значи дека кога е земја или изгребан, како резултат на струготини се запалува. Оваа реактивност одговара на периодичните трендови, бидејќи цериумот е еден од првите, а со тоа и еден од најголемите лантаниди. Цериум (IV) оксид има структура на флуорит, слично на диоксидите од прасеодиум и тербиум. Исто така, се познати и многу нестехиометриски халкогениди, заедно со тривалентниот Ce2Z3 (Z = S, Se, Te). Монохалкогенидите CeZ спроведуваат електрична енергија и подобро би биле формулирани како Ce3 + Z2-e-. Додека CeZ2 се познати, тие се полихалкогениди со цериум (III): цериум (IV) халкогениди остануваат непознати.

Цериум е високо електропозитивен метал и реагира со вода. Реакцијата е бавна со студена вода, но се забрзува со зголемување на температурата, произведувајќи цериум (III) хидроксид и водороден гас:

2 Ce (s) + 6 H2O (l) → 2 Ce(OH)3 (aq) + 3 H2 (g)

Cerium(IV) oxide.jpg

Металот на цериум реагира со сите халогени за да даде трихариди:

2 Ce (s) + 3 F2 (g) → 2 CeF3 (s) [бело]

2 Ce (s) + 3 Cl2 (g) → 2 CeCl3 (и) [бело]

2 Ce (s) + 3 Br2 (g) → 2 CeBr3 (и) [бело]

2 Ce (s) + 3 I2 (g) → 2 CeI3 (и) [жолт]

Реакцијата со вишок флуор создава стабилен бел тетрафлуорид CeF4; другите тетрахиди не се познати. Од дихалидите, само бронзениот дијодид CeI2 е познат; како што се диодидите на лантан, прасеодиум и гадолиниум, ова е соединение на цериум (III) елетрид. Соединенијата на цериум (II) се ограничени на неколку необични органоцериумски комплекси.

Цериумот лесно се раствора во разредена сулфурна киселина за да формираат раствори кои содржат безбојни Ce3 + јони, кои постојат како комплекси [Ce (H2O) 9] 3+:

2 Ce (s) + 3 H2SO4 (aq) → 2 Ce3+ (aq) + 3 SO2−4 (aq) + 3 H2 (g)

Растворливоста на цериум е многу повисока во метансулфонската киселина. Цериум (III) и тербиум (III) имаат ултравиолетова апсорпциона лента со релативно висок интензитет во споредба со другите лантаниди, бидејќи нивните конфигурации (еден електрон повеќе од една празна или полуполнета f-подслојка соодветно) го олеснуваат дополнителниот f-електрон да се подложени на f → d транзиции наместо забранети f → f транзиции на другите лантаниди. Цериум (III) сулфат е една од ретките соли чија растворливост во вода се намалува со зголемувањето на температурата.

Ceric ammonium nitrate.jpg

Воден раствор на цериум (IV) може да се подготви со реакција на цериум (III) раствори со силни оксидирачки агенси пероксодисулфат или бизмутат. Вредноста на E⦵ (Ce4 + / Ce3 +) варира во зависност од условите поради релативната леснотија на комплексноста и хидролизата со различни анјони, иако +1.72 V е обично репрезентативна вредност; дека за E⦵ (Ce3 + / Ce) е -2,34 V. Цериум е единствениот лантанид кој има важна водена и координативна хемија во оксидациската состојба +4. [26] Поради пренос на лиганд-метал, водниот јон на цериум (IV) е портокалово-жолт. Воден цериум (IV) е метастабилен во вода и е силен оксидирачки агенс кој оксидира солна киселина за да даде хлор гас. На пример, церниот амониум нитрат е чест оксидирачки агенс во органската хемија, ослободувајќи органски лиганди од метални карбонили. Во реакцијата Белоусов-Жаботински, цериум осцилира помеѓу 4 и +3 оксидациски состојби за да ја катализира реакцијата. Соли на цериум (IV), особено цериум (IV) сулфат, често се користат како стандардни реагенси за волуметриска анализа при цемериметриски титрации.

Комплексот на нитрати [Ce (NO3) 6] 2- е најчестиот комплекс на цериум при употреба на цериум (IV) е оксидирачко средство: тој и неговиот цериум (III) аналог [Ce (NO3) 6] 3- имаат 12- ја координира икосаедричната молекуларна геометрија, додека [Ce (NO3) 5] 2- има 10-координирана бикарница додекаделлахерална молекуларна геометрија. Цриум нитратите, исто така, формираат комплекси 4: 3 и 1: 1 со 18-круна-6 (соодносот што се однесува на тоа помеѓу цериум и крунскиот етер). Халогени комплексни јони како што се CeF4-8, CeF2-6, а портокаловата CeCl2-6 се исто така познати.Оргакоцериум хемијата е слична на онаа на другите лантаниди, првенствено онаа на циклопентадиенил и циклооктатетраенил соединенија. Цериум (III) циклооктатетраенил соединение има ураноцена структура.

Цериум (IV)[уреди | уреди извор]

И покрај општото име на цериум (IV) соединенијата, јапонскиот спектроскоп Акио Котани напиша "не постои вистински пример за цериум (IV)". Причината за ова може да се види во структурата на самата церија, која секогаш содржи некои октаедрични слободни работни места каде што се очекуваат атоми на кислород и би можеле подобро да се сметаат за нестехиометриски соединенија со хемиска формула CeO2-x. Понатаму, секој атом на цериум во церија не ги губи сите четири валентни електрони, но го задржува делумното одржување на последниот, што резултира со оксидациона состојба помеѓу +3 и +4. Дури и наводно чисто тетравалентни соединенија, како што се CeRh3, CeCo5 или самата ceria, имаат фото-емисија на рентгенски зраци и спектри на апсорпција на Х-зраци кои се карактеристични за средно-валентните соединенија. 4f електронот во цероцен, Ce (C8H8) 2, локализиран и делокализиран и ова соединение се смета за средно-валентно.

Историја[уреди | уреди извор]

Ceres - RC3 - Haulani Crater (22381131691).jpg

Cerium беше откриен во Bastnäs во Шведска од Јонс Јакоб Берзелиус и Вилхелм Хисингер, а независно во Германија од Мартин Хајнрих Клапрот, и во 1803 година. Cerium беше именуван од Берзелиус по џуџестата планета Серес, откриена две години претходно. Самата џуџеста планета е именувана по римската божица на земјоделството, житните култури, плодноста и мајчините односи, Церес.

Цериум првично бил изолиран во форма на оксид, кој беше наречен церија, термин кој сеуште се користи. Самиот метал бил премногу електропозитивен за да биде изолиран од тогашната струја за топење, карактеристика на ретки земјени метали воопшто. По развојот на електрохемијата од Хамфри Дејви пет години подоцна, на Земјата наскоро ги дадоа металите што ги содржеа. Цериа, изолирана во 1803 година, ги содржела сите лантаниди присутни во керитската руда од Бастнас, Шведска, и на тој начин само содржеше околу 45% од она што сега е познато дека е чиста цера. Не беше сè додека Карл Густаф Мосандер не успеа да ја отстрани лантаната и "дидијата" кон крајот на 1830-тите, таа беше добиена чиста. Вилхелм Хијзиер бил богат сопственик на рудникот и аматер и спонзор на Берзелиус. Тој го поседувал и го контролирал рудникот во Бастнас и со години се обидувал да го дознае составот на обилната тешка карпа ("Волфс од Бастнас", која и покрај неговото име немала волфрам), сега позната како керит, имаше во неговиот рудник. Мосандер и неговото семејство живееја многу години во истата куќа како Берзелиус, а Мосандер несомнено беше убеден од Берзелиус за понатамошно испитување на церијата.

Појавување и производство[уреди | уреди извор]

Цериумот е најзастапен од сите лантаниди, што претставува 66 ppm од Земјината кора; оваа вредност е веднаш зад бакар (68 ppm), а цериумот е уште поголем од обичните метали како олово (13 ppm) и калај (2.1 ppm). Така, и покрај неговата позиција како еден од т.н. ретки земни метали, цериумот всушност не е редок. Содржината на цериум во почвата варира помеѓу 2 и 150 ppm, со просек од 50 ppm; морската вода содржи 1,5 делови на трилион цериум. Цериум се јавува во разни минерали, но најважните комерцијални извори се минералите на групите на моназит и бастнезите, каде што сочинуваат околу половина од содржината на лантанид. Monazite- (Ce) е најчестиот претставник на моназитите, при што "-Ce" е суфиксот на Левинсон, информирајќи за доминацијата на претставникот на елементот REE. Исто така, најважниот дел од бастните локалитети е доминантниот бастин (Ce). Cerium е најлесниот лантанид кој се екстрахира од неговите минерали бидејќи е единствениот што може да достигне стабилна +4 оксидациона состојба во воден раствор. Поради намалената растворливост на цериум во оксидациската состојба од 4, цериумот понекогаш е исцрпен од карпите во однос на другите ретки земјени елементи и е вграден во циркон, бидејќи Ce4 + и Zr4 + го имаат истиот полнеж и слични јонски радиуси. Во екстремни случаи, цериум (IV) може да формира сопствени минерали одделени од другите ретки земјени елементи, како што се церианит (правилно наречен церианите- (Ce)), (Ce, Th) O2.

Bastnaesite crystal structure.png

Бастназите, LnIIICO3F, вообичаено недостасува ториум и тешки лантаниди надвор од самариум и европиум, а оттука екстракцијата на цериум од него е сосема директна. Прво, бастната садот се прочистува, користејќи разредена хлороводородна киселина за да ги отстрани нечистотиите на калциум карбонат. Рудата потоа се пече во воздухот за да се оксидира до лантанидните оксиди: додека повеќето лантаниди ќе бидат оксидирани до сексиоксидите Ln2O3, цериумот ќе се оксидира до диоксидот CeO2. Ова е нерастворлив во вода и може да се исцеди со 0,5 М хлороводородна киселина, оставајќи ги другите лантаниди зад себе.

Постапката за моназит, (Ln, Th) PO4, која обично ги содржи сите ретки Земји, како и ториум, е повеќе вклучена. Моназитот, поради неговите магнетни својства, може да се одвои со повторена електромагнетна сепарација. По одвојувањето се третира со топла концентрирана сулфурна киселина за да се произведат сулфати растворливи во вода во ретки земји. Киселиот филтрат делумно се неутрализира со натриум хидроксид до pH 3-4. Ториум се испушта од растворот како хидроксид и се отстранува. После тоа, растворот се третира со амониум оксалат за да се претворат ретките земји во нивните нерастворливи оксалати. Оксалатите се преобразуваат во оксиди од страна на температурата. Оксидите се раствораат во азотна киселина, но цериоксидот е нерастворлив во HNO3 и оттаму се испушта надвор. Треба да се превземат при ракување со некои од остатоците бидејќи содржат 228Ra, ќерка од 232Th, која е силен гама емитер.

Апликации[уреди | уреди извор]

Auer von Welsbach.jpg

Првата употреба на цериум била во гасните мантили, измислена од австрискиот хемичар Карл Ауер фон Велсбах. Во 1885 година, тој претходно експериментирал со мешавини на магнезиум, лантан и итриум оксиди, но тие дадоа зелено-затемнети светлина и биле неуспешни. Шест години подоцна, открил дека чистиот оксид на ториум произведувал многу подобро, иако сино, светло и дека мешањето со цериум диоксид резултирало со светла бела светлина. Дополнително, цериум диоксидот, исто така, дејствува како катализатор за согорување на ториум оксид. Ова резултираше со голем комерцијален успех за фон Велсбах и неговиот изум, и создаде голема побарувачка за ториум; неговото производство резултирало со голема количина на лантаниди истовремено извлечени како нуспроизводи. Наскоро беа пронајдени апликации за нив, особено во пирофоричната легура позната како "mischmetall" составена од 50% цериум, 25% лантан, а остатокот останатите лантаниди, што се користи широко за полесни кремени. Обично, железо се додава и за да се формира легура позната како фероцериум, исто така измислена од фон Велсбах. Поради хемиските сличности на лантанидите, хемиската сепарација обично не е потребна за нивна примена, како што е мешањето на мисхметал во челик за да се подобри неговата цврстина и обработливост или како катализатори за пукање на нафта. Овој имот на цериј го спасил животот на писателот Примо Леви во концентрациониот логор Аушвиц, кога нашол снабдување со легура на фероцериум и го заменил за храна.

Церија е најраспространетото соединение на цериум. Главната примена на церијата е како слој за полирање, на пример, во хемиско-механичка планализација (CMP). Во оваа апликација, CIA ги замени другите метални оксиди за производство на висококвалитетни оптички површини. Големата примена на автомобилите за понискиот сексиоксид е каталитички конвертор за оксидација на CO и NOx емисиите во издувните гасови од моторните возила, церија исто така се користи како замена за неговата радиоактивна конгенерација, на пример во производството на електроди кои се користат во заварување од волфрам со гас, каде што церијата како легирачки елемент ја подобрува стабилноста на лакот и го олеснува стартувањето, додека се намалува изгорувањето. Цериум (IV) сулфат се користи како оксидирачки агенс во квантитативна анализа. Цериум (IV) во растворите на метансулфонска киселина се применува во електрозисите на индустриски обем како рециклирачки оксиданс. Керамички амониум нитрат се користи како оксиданс во органската хемија и во офортувањето на електронските компоненти и како примарен стандард за квантитативна анализа.

Фотостабилноста на пигментите може да се подобри со додавање на цериум. Обезбедува пигменти со светлина и ја спречува појавата на полимери од затемнување на сончева светлина. Телевизиските стаклени плочи се предмет на електронско бомбардирање, кое има тенденција да ги затемни со создавање на центри за бои во F-центарот. Овој ефект е потиснат со додавање на цериум оксид. Cerium е исто така суштинска компонента на фосфори кои се користат во ТВ екраните и флуоресцентни светилки. Цериум сулфидот претставува црвен пигмент кој останува стабилен до 350 ° C. Пигментот е нетоксична алтернатива на кадмиум сулфидните пигменти.

Цериум се користи како алуминиумски елемент во алуминиум за да се создаде евтектички легури кои можат да се фрлат, алуминиумски Al-Ce легури со 6-16 wt.% Ce, до кои Mg и / или Si може дополнително да се додадат; овие легури имаат одлична висока температура.

Биолошка улога и мерки на претпазливост[уреди | уреди извор]

Цериум нема позната биолошка улога кај луѓето, но не е многу токсичен; тоа не се акумулира во синџирот на исхрана во било која значителна мерка. Поради тоа што често се случува заедно со калциум во фосфатните минерали, а коските се првенствено калциум фосфат, цериум може да се акумулира во коски во мали количини кои не се сметаат за

опасни. Познато е дека цериумот, како и другите лантаниди, влијае на метаболизмот на човекот, го намалува нивото на холестерол, крвниот притисок, апетитот и ризикот од коагулација на крвта. Цериум нитрат е ефикасен тематски антимикробен третман за изгореници од трети степен, иако големите дози може да доведат до труење со цериум и метахелоглобинемија . Раните лантаниди делуваат како суштински кофактори за метанол дехидрогеназата на метанотропната бактерија Methylacidiphilum fumariolicum SolV, за која самите лантан, цериум, прасеодиум и неодимиум се подеднакво ефикасни.

Цериум
Опасности
GHS пиктограми
GHS сигнален збор Опасност
Изјави за опасност од GHS H228, H302, H312, H332, H315, H319, H335
GHS претпазливи изјави P210, P261, P280, P301, P312, P330, P305, P351, P338, P370, P378
NFPA 704

Како и сите ретки земни метали, цериум има ниска до умерена токсичност. Силен агенс за редукција, тој спонтано се запалува во воздух на 65 до 80 ° C. Гасовите од цериумски пожари се токсични. Водата не треба да се користи за да се сопрат цериумските пожари, бидејќи цериум реагира со вода за да произведе водороден гас. Работниците изложени на цериум доживеале чешање, чувствителност на топлина и кожни лезии. Цериумот не е токсичен кога се јаде, но животните инјектирани со големи дози на цериум починале поради кардиоваскуларен колапс. Цериумот е поопасен за водните организми, поради тоа што е штетен за клеточните мембрани, но ова не е важен ризик, бидејќи не е многу растворлив во вода.


Извори[уреди | уреди извор]

Група 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Алкални метали Земно­алкални метали Пникто­гени Хал­ко­гени Хало­гени Благо­родни гасови
Периода

I

водо­род
1
хе­лиум
2
II
ли­тиум
3
бери­лиум
4
бор
5
јагле­род
6
азот
7
кисло­род
8
флуор
9
неон
10
III
нат­риум
11
магне­зиум
12
алуми­ниум
13
сили­циум
14
фосфор
15
сулфур
16
хлор
17
аргон
18
IV
ка­лиум
19
кал­циум
20
скан­диум
21
титан
22
вана­диум
23
хром
24
манган
25
железо
26
кобалт
27
никел
28
бакар
29
цинк
30
галиум
31
герма­ниум
32
арсен
33
селен
34
бром
35
крип­тон
36
V
руби­диум
37
строн­циум
38
итриум
39
цирко­ниум
40
нио­биум
41
моли­бден
42
техни­циум
43
руте­ниум
44
ро­диум
45
пала­диум
46
сребро
47
кад­миум
48
индиум
49
калај
50
анти­мон
51
телур
52
јод
53
ксенон
54
VI
це­зиум
55
ба­риум
56
1 asterisk
луте­циум
71
хаф­ниум
72
тантал
73
вол­фрам
74
ре­ниум
75
ос­миум
76
иридиум
77
пла­тина
78
злато
79
жива
80
талиум
81
олово
82
биз­мут
83
поло­ниум
84
астат
85
радон
86
VII
фран­циум
87
ра­диум
88
2 asterisks
лорен­циум
103
радер­фордиум
104
дуб­ниум
105
сибор­гиум
106
бо­риум
107
ха­сиум
108
мајт­нериум
109
фарм­штатиум
110
рент­гениум
111
копер­нициум
112
нихо­ниум
113
флеро­виум
114
моско­виум
115
ливер­мориум
116
тене­син
117
ога­несон
118
1 asterisk
лантан
57
цериум
58
празе­одиум
59
нео­диум
60
проме­тиум
61
сама­риум
62
евро­пиум
63
гадоли­ниум
64
тер­биум
65
диспро­зиум
66
хол­миум
67
ербиум
68
талиум
69
итер­биум
70
 
2 asterisks
акти­ниум
89
то­риум
90
протак­тиниум
91
ура­ниум
92
непту­ниум
93
плуто­ниум
94
амери­циум
95
кириум
96
берк­лиум
97
калифор­ниум
98
ајнштај­ниум
99
фер­миум
100
менде­левиум
101
нобел­лиум
102
 

црно = цврста зелено = течна црвено = гасна grey=непозната Боја на атомскиот број ја прикажува агрегатната состојба (при 0 °C и 1 атм)
Првичен Од распад Вештачки Границата го прикажува природното наоѓање на елементот
Позадинска боја прикажува поткатегорија во трендот метал-металоид-неметал:
Метал Металоид Неметал непознати
хемиски
својства
Алкален метал Земноалкален метал Ланта­ноид Актиноид Преоден метал Слаб метал Пов-атом. неметал Двоатом. неметал Благороден гас