cerium

ominaisuudet
[ Xe ] 4 f 1 5 d 1 6 s 2 58 Ce Jaksollinen järjestelmä
Yleisesti
Nimi , symboli , atominumero	Cer, Ce, 58
Elementtiluokka	Lantanidit
Ryhmä , piste , lohko	La , 6 , f
Ulkomuoto	hopeanvalkoinen
CAS -numero	7440-45-1
EY -numero	231-154-9
ECHA InfoCard	100.028.322
Massiivinen osa maan verhosta	43 sivua / min
Atomi
Atomimassa	140,116 (1) ja
Atomisäde	185 pm
Kovalenttinen säde	204 pm
Elektronikonfiguraatio	[ Xe ] 4 f 1 5 d 1 6 s 2
1. Ionisointienergia	5.5386 (4) eV ≈ 534.39 kJ / mol
2. Ionisointienergia	10.956 (20) eV ≈ 1 057.09 kJ / mol
3. Ionisointienergia	20.1974 (25) eV ≈ 1 948.75 kJ / mol
4. Ionisointienergia	36.906 (9) eV ≈ 3 560.9 kJ / mol
5. Ionisointienergia	65.55 (25) eV ≈ 6 320 kJ / mol
Fyysisesti
Fyysinen tila	kiinteä
Kristallirakenne	Kuutiokeskeinen
tiheys	6,773 g / cm 3 (25 ° C )
Mohsin kovuus	2.5
magnetismi	paramagneettinen ( Χ m = 1,4 10 −3 )
Sulamispiste	1068 K (795 ° C)
kiehumispiste	3743 K (3470 ° C)
Molaarinen tilavuus	20,69 · 10 −6 m 3 · mol −1
Haihtumislämpö	398 kJ / mol
Fuusion lämpö	5,5 kJ mol −1
Äänen nopeus	2100 m s −1 293,15 K.
Sähkönjohtavuus	1,35 · 10 6 A · V −1 · m −1
Lämmönjohtokyky	11 W m −1 K −1
Kemiallisesti
Hapettumistilat	3 , 4
Normaali potentiaali	−2,34 V (Ce 3+ + 3 e - → Ce)
Elektronegatiivisuus	1,12 ( Paulingin asteikko )
Isotoopit
isotooppi NH t 1/2 ZA ZE (M eV ) ZP 134 Ce {syn.} 3,16 d ε 0,500 134 La 135 Ce {syn.} 17.7 h ε 2.026 135 La 136 Ce 0,19% Vakaa 137 Ce {syn.} 9.0 h ε 1.222 137 La 138 Ce 0,25% Vakaa 139 Ce {syn.} 137,64 d ε 0,581 139 La 140 Ce 88,48% Vakaa 141 Ce {syn.} 32,501 d β - 0,581 141 Pr 142 Ce 11,08% 5 · 10 16 a β - β - 4.505 142 Nd 143 Ce {syn.} 33,039 tuntia β - 1,462 143 Pr 144 Ce {syn.} 284,893 d β - 0,319 144 Pr
Katso muut isotoopit isotooppiluettelosta
turvallisuusohjeet
GHS -vaaramerkinnät vaara H- ja P -lausekkeet H: 228 P: 231 + 232-233-280-370 + 378-402 + 404-501
SI -yksiköitä käytetään mahdollisuuksien mukaan ja tavanomaisesti . Ellei toisin mainita, annetut tiedot koskevat vakio -olosuhteita .

Cerium ( IPA : [ t͡seːɐ̯ ] kuuntele ^{? / I} ; ja cerium tai cerium kutsutaan) on kemiallinen elementti , jonka alkuaine on Ce ja atominumero 58. Jaksollisessa taulukossa se kuuluu lantanidien ryhmään ja on siten yksi metalleista harvinaisista maametalleista .

tarina

Cerium metallinen kirkas

Cerin löysivät vuonna 1803 Jöns Jakob Berzelius ja Wilhelm von Hisinger sekä samaan aikaan Martin Heinrich Klaproth . Se sai nimensä kääpiöplaneetan Ceresin mukaan . Carl Gustav Mosander onnistunut tuottamaan elementti 1825 vähentämällä kloridi kanssa natrium .

Esiintyminen

Luonnossa, ceriumin esiintyy yhdessä muiden lantanidien ns seriitin maalajit , kuten allanite (Ca, Ce, La, Y) ₂ (AI, Fe) ₃ (SiO ₄ ) ₃ (OH), on monatsiitti (Ce, La, Th, Nd, Y) PO ₄ ja bastnäsiitissä (Ce, La, Y) CO ₃ F. syvyys 16 km laskettuna, se on 68 g / t ja on siten yleisempi kuin tina tai lyijy. Tärkeitä talletuksia sijaitsee Skandinaviassa, Yhdysvalloissa, Kongossa, Etelä -Afrikassa ja Intiassa. Maailmanlaajuisesti tunnettujen ceriumivarantojen arvioidaan olevan 40 miljoonaa tonnia. Cerium on yksi niin kutsutuista kevyistä harvinaisista maametalleista, joiden BGR arvioi vuonna 2014 olevan kriittinen toimitustilanteen suhteen. Alkuaine ("kiinteä") ceriumia ei esiinny maan päällä sen korkean reaktiivisuuden vuoksi. Sitä on kuitenkin löydetty kuukivien mikroskooppisista hiukkasista. Se johtuu todennäköisesti kuun iskuista.

Uuttaminen ja valmistus

Kun työlästä erottamisen cerium kumppaneita, oksidi muunnetaan ja cerium fluoridi kanssa fluorivetyä . Sitten se pelkistetään ceriumiksi kalsiumin kanssa muodostaen kalsiumfluoridia . Jäljellä olevat kalsiumjäämät ja epäpuhtaudet erotetaan ylimääräisessä sulatusprosessissa tyhjiössä. Maailman vuosituotanto on noin 24 000 tonnia.

ominaisuudet

Ceriumin vaihekaavio

Fyysiset ominaisuudet

Tunnetaan neljä cerium -muunnosta:

${\ displaystyle \ mathrm {(\ alpha) Cer \ _ {\ overrightarrow {-196 \, ^ {\ circ} \ mathrm {C}}} \ (\ beta) Cer \ _ {\ overrightarrow {-24 \, ^ {\ circ} \ mathrm {C}}} \ (\ gamma) Cer \ _ {\ overrowarrow {726 \, ^ {\ circ} \ mathrm {C}}} \ (\ delta) Cer}}$

Hopeanvalkoinen kiiltävä metalli on lantanoidien toiseksi reaktiivisin elementti europiumin jälkeen . Yli 150  ° C: ssa se palaa voimakkaasti hehkuttaen muodostaen ceriaa . Se reagoi veden kanssa muodostaen cerium (III) hydroksidia .

Kemiallisia ominaisuuksia

Cerium esiintyy yhdisteissä kolmiarvoisena värittömänä tai neliarvoisena keltaisesta oranssiin värisenä kationina .

Kun se altistuu lämmölle, etanoli ja vesi hyökkää siihen voimakkaasti. Se hyökkää voimakkaasti myös emäksissä muodostamalla ceriumhydroksideja. In hapot se liuotetaan suolat.

käyttää

Koska kemialliset ominaisuudet harvinaisten maametallien ovat samanlaisia, metallinen cerium käytetään harvoin sen puhtaassa muodossa, mutta seoksessa, jossa se on saatu valmistuksen aikana harvinaisten maametallien mineraaleja, ns mischmetal .

• In metallurgia , sekametalli käytetään lisäaineena alumiini- seokset ja korkean lämpötilan kestävä rautapohjaisia lejeerinkejä . Se tukee rikin ja hapen erottamista sulamisprosessissa .
• Rauta-mischmetal metalliseos Cereisen toimii raaka -aineena sytyttimenkivet käytettäväksi sytyttimien ja tuottaa kipinöitä vuoristorataa ja elokuvan kohtauksia (onnettomuuspaikoista).

Pienet (enemmän tai vähemmän puhtaat) ceriumyhdisteiden lisäaineet antavat muille materiaaleille tiettyjä ominaisuuksia:

• Ceriumoksidia (CeO ₂ ) käytetään stabiloimaan keraaminen katalysaattori kantaja valmistettu alumiinioksidia ja auto pakokaasukatalysaattoreiden
• Osa eräistä erikoislaseista, esimerkiksi UV -suodattimet ja tuulilasit , ja sameus lasin valmistuksessa
• Värjäämiseen kiille
• Ceriaa käytetään kiillotusaineena lasin käsittelyssä
• Cer-seostetut fluoresoivat väriaineet ( fosforit ) kuvaputkissa ja valkoiset valodiodit
• dopingina hehkulampuissa
• Itsepuhdistuvat uunit sisältävät ceriumia sisältävän pinnoitteen
• Cerium (IV) sulfaatti kuin hapettava aine on kvantitatiivinen analyysi ( cerimetry )
• varjoaineena ydinmagneettisessa resonanssissa
• fluoresoivana aineena kaasupurkausputkissa
• polttoaineeseen liuenneiden nokihiukkassuodattimien regenerointiin
• Sitä tarjotaan oksidikatodina testitarkoituksiin nimellä CerHexaBoride
• osana ei-jalometallipitoisia sidoseoksia hammasteknologiassa ( keramiikka )
• hapetusaineena orgaanisille synteeseille cerium -ammoniumnitraatin kanssa, (NH ₄ ) ₂ Ce (NO ₃ ) ₆
• kuten katalyytti komponentti halkaisu CO ₂ . Tutkimusryhmä, jota johtaa Dr. Dorna Esrafilzadeh RMIT -yliopistosta Melbournessa käyttää ceriumia nestemäisen metallikatalyytin komponenttina kasvihuonekaasun CO ₂ jakamiseksi hiileksi ja hapeksi huoneenlämmössä . Katalyyttisesti käytetty nestemäinen metalliseos, gallium , indium , tina ja cerium, toimii johtimena ja elektrolyyttinä . Kemiallisessa prosessissa kolmenarvoinen kationi (Cer ³⁺ ) pelkistetään metalliseksi ceriumiksi .

Biologinen merkitys

Vuonna 2013 lukien entsyymi , joka vaatii ceriumin ionit sen toiminta on ensimmäinen löydettiin vuonna bakteereissa . Methylacidiphilum fumariolicum -lajin bakteerit eristettiin tulivuoren muta -altaista Italiassa. Tarvitset ceriumia rakentaaksesi metanolidehydrogenaasia , entsyymiä metaanin aineenvaihdunnassa . Ionilla on rooli, jonka kalsiumionit ottavat haltuunsa samanlaisissa entsyymeissä muissa bakteereissa.

turvallisuusohjeet

Kuten kaikki lantanidit, cerium on hieman myrkyllinen. Metallinen cerium voi syttyä 65 ° C: sta. Hienojakoisena metallina se voi kuumentua ilmassa ilman energiaa ja lopulta syttyä. Syttymisvalmius riippuu mm. riippuu paljon raekokosta ja jakautumisasteesta. Tulipaloja ei saa sammuttaa vedellä, koska kaasumaista vetyä kehittyy.

linkkejä

Oksidit

• Cerium (III) oksidia Ce ₂ O ₃ , kiiltävä kulta keraaminen kiinteänä aineena
• Cerium (IV) -oksidi CeO ₂
• Cerium (III, IV) oksidi Ce ₃ O ₅ , sininen keraaminen kiinteänä aineena

Halogenidit

• Cerium (III) fluoridi CeF ₃
• Cerium (IV) fluoridi CeF ₄
• Cerium (III) kloridia CeCI ₃  · 7 H ₂ O, valkoinen, voimakkaasti hygroskooppinen aine
• Cerium (III) bromidi CeBr ₃
• Cerium (III) jodidi CeI ₃

Muut liitännät

• Cerium (III) sulfaatti Ce ₂ (SO ₄ ) ₃  · 8 H ₂ O, väritön aine
• Cerium (IV) sulfaatti Ce (SO ₄ ) ₂ , keltainen aine
• Cerium (III) nitraatin Ce (NO ₃ ) ₃  · 6 H ₂ O
• Cerium (III) oksalaatti Ce ₂ (C ₂ O ₄ ) ₃  · 10 H ₂ O
• Ammonium-cerium (IV) nitraatti (CAN) (NH ₄ ) ₂ Ce (NO ₃ ) ₆ , oranssi-punainen
• Ammoniumcerium (IV) sulfaatti (NH ₄ ) ₄ Ce (SO ₄ ) ₄ · H ₂ O
• Cerium (IV) perkloraatti Ce (ClO ₄ ) ₄
• Ce -volframaatti Ce ₂ (WO ₄ ) ₃

• 

  Cerium (III) kloridi

• 

  Cerium (IV) sulfaatti

• 

  Ammonium -cerium (IV) nitraatti

nettilinkit

Wikisanakirja: Cer  - selitykset merkityksistä, sanojen alkuperästä, synonyymeista, käännöksistä

• Sisäänpääsy ceriumiin. Julkaisussa: Römpp Online . Georg Thieme Verlag, käytetty 3. tammikuuta 2015.

Yksilöllisiä todisteita

1. ↑ Harry H. Binder: Kemiallisten alkuaineiden sanakirja. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3 .
2. ↑ Atomi- ja fysikaalisten ominaisuuksien arvot (tietoruutu) on (ellei toisin mainita) osoitteesta www.webelements.com (Cer) .
3. ↑ CIAAW, Standard Atomic Weights Revised 2013 .
4. ↑ ^{a b c d e} entry cerium in Kramida, A., Ralchenko, Yu., Reader, J. and NIST ASD Team (2019): NIST Atomic Spectra Database (versio 5.7.1) . Toim.: NIST , Gaithersburg, MD. doi : 10.18434/T4W30F ( https://physics.nist.gov/asd ).  Haettu 11. kesäkuuta 2020.
5. ↑ ^{a b c d e} Entry on cerium at WebElements, https://www.webelements.com , accessed 11.6.2020 .
6. ^ NN Greenwood, A. Earnshaw: Alkuaineiden kemia. 1. painos. VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9 , s.1579 .
7. ↑ Robert C.Weast (toim.): CRC Handbook of Chemistry and Physics . CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990, ISBN 0-8493-0470-9 , s. E-129-E-145. Siellä arvot perustuvat g / mol ja ne on annettu cgs -yksiköissä. Tässä määritetty arvo on siitä laskettu SI -arvo ilman mittayksikköä.
8. ^ ^{A b} Yiming Zhang, Julian RG Evans, Shoufeng Yang: Korjatut arvot kiehumispisteille ja käsikirjojen elementtien höyrystymisen entalpioille. Julkaisussa: Journal of Chemical & Engineering Data . 56, 2011, s. 328-337, doi: 10.1021 / je1011086 .
9. ↑ ^b Merkintä cerium, lastut on GESTIS aine tietokanta IFA , pääsee 2. huhtikuuta 2018 saakka. (JavaScript vaaditaan)
10. ↑ tohtori Stefan Kleiner, Dr. Ralf Knöbl, prof. Max Mangold (†) et ai. yhteistyössä Dudenin toimituksen kanssa: Duden ääntämissanakirja . 7. painos. nauha 6 . Dudenverlag, Berliini 2015, ISBN 978-3-411-04067-4 , s. 268 . 
11. ↑ mukautettu: Eva-Maria Krech, Eberhard Stock, Ursula Hirschfeld, Lutz Christian Anders et ai.: Saksan ääntämissanakirja . 1. painos. Walter de Gruyter, Berliini, New York 2009, ISBN 978-3-11-018202-6 , s. 406 . 
12. ↑ Federal Institute for Geosciences and Raw Materials: Nykyinen BGR -tutkimus: Kiinan osuus maailman harvinaisten maametallien tuotannosta laskee vain hitaasti. 12. maaliskuuta 2014.
13. ↑ https://rruff.info/uploads/DES382_83.pdf
14. ↑ MMTA: Vähäiset metallit jaksollisessa taulukossa: Ce .
15. ^ Harry H. Binder: Lexicon of Chemical elements , S.Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3 , s.145 .
16. ↑ https://www.sindlhauser.de/lab6-keramik-und-kathoden.html
17. ↑ Arne Grävemeyer: CO2 hiileksi huoneenlämpötilassa ; heise verkossa, 8. maaliskuuta 2019 -https://www.heise.de/newsticker/meldung/CO2-wird-zu-Kohle-bei-Raum Temperatur-4329963.html
18. ↑ Robert F.Service: Uusi tapa muuttaa hiilidioksidi hiileksi Voisi "kelata kellon päästöt" taaksepäin . Julkaisussa: Science , 27. helmikuuta 2019 doi : 10.1126 / science.aax1527
19. ↑ Esrafilzadeh et ai.: Hiilidioksidin pelkistys huoneenlämpötilassa kiinteiksi hiililajeiksi nestemäisissä metalleissa, joissa on atomisesti ohuet ceria -rajapinnat . Julkaisussa: Nature Communications 10, 865 (2019)
20. ↑ Arjan Pol, Thomas RM Barends et ai.: Harvinaiset maametallit ovat välttämättömiä metanotrofiselle elämälle tuliperäisissä mutapaikoissa. Julkaisussa: Environmental Microbiology. 2013, s. N / a-n / a, doi: 10.1111 / 1462-2920.12249 .