Substâncias Puras Aula 1 do Livro 1 do Núcelo de Química (Maig 2024)
Ceriu (Ce), element químic, el més abundant dels metalls de terres rares.
Test
Quadre de taula periòdica
Hs
El ceri de grau comercial és de color gris-ferro, platejat quan es troba en forma pura i és tan suau i dúctil com l'estany. S’oxida a l’aire a temperatura ambient fins a formar CeO 2. El metall reacciona lentament amb l’aigua i es dissol ràpidament en àcids diluïts, excepte l’àcid hidrofluòric (HF) que condueix a la formació del fluor protector (CeF 3) capa a la superfície del metall. Les voltes de cerè (de quan el metall és arxivat, mòlt o mecanitzat) s’autoincendien fàcilment a l’aire, cremant-se en blanc. La seva naturalesa pirofòrica representa una de les seves aplicacions metal·lúrgiques importants en els llamps més clars. El metall s’ha de guardar al buit o en una atmosfera inerta. El metall és un paramagnet moderadament fort tant per sota com per sobre de la temperatura ambient i es converteix en antiferromagnètic per sota de 13 K (−260 ° C o −436 ° F). Es torna superconductor en el rang de mil·lelvines a pressions superiors a 20 grans.
Cerium com a òxid (ceria) va ser descobert el 1803 pels químics suecs Jöns Jacob Berzelius i Wilhelm Hisinger, que treballaven junts i de forma independent pel químic alemany Martin Klaproth. Va rebre el nom de l’asteroide Ceres, que va ser descobert el 1801. Cerium es produeix en bastnasites, monazites i molts altres minerals. També es troba entre els productes de fissió d’urani, plutoni i tori. El cervi és tan abundant com el coure i gairebé tres vegades més abundant que el plom a les roques ígnies de l'escorça de la Terra.
Four isotopes occur in nature: stable cerium-140 (88.48 percent) and radioactive cerium-142 (11.08 percent), cerium-138 (0.25 percent), and cerium-136 (0.19 percent). Excluding nuclear isomers, a total of 38 radioactive isotopes of cerium have been characterized. They range in mass from 119 to 157 with half-lives as short as 1.02 seconds for cerium-151 and as long as 5 × 1016 years for cerium-142.
The metal is prepared by electrolysis of the anhydrous fused halides or by metallothermic reduction of the halides with alkali or alkaline-earth metals. It exists in four allotropic (structural) forms. The α-phase is face-centred cubic with a = 4.85 Å at 77 K (−196 °C, or −321 °F). The β-phase forms just below room-temperature and is double close-packed hexagonal with a = 3.6810 Å and c = 11.857 Å. The γ-phase is the room temperature form and is face-centred cubic with a = 5.1610 Å at 24 °C (75 °F). The δ-phase is body-centred cubic with a = 4.12 Å at 757 °C (1,395 °F).
Cerium compounds have a number of practical applications. The dioxide is employed in the optics industry for fine polishing of glass, as a decolourizer in glass manufacturing, in petroleum cracking catalysts, and as a three-way automotive emission catalyst that makes use of its dual valence (3+/4+) characteristics. Together with the other rare-earth metals, cerium is a constituent of numerous ferrous alloys to scavenge sulfur and oxygen and to nodulize cast iron. It is also used in nonferrous alloys, most commonly to improve high-temperature oxidation resistance of superalloys. Misch metal (typically 50 percent cerium, 25 percent lanthanum, 18 percent neodymium, 5 percent praseodymium, and 2 percent other rare earths) is primarily used for lighter flints and alloying additions.
Juntament amb el praseodimi i el terbi, el cervi és diferent de les altres terres rares, ja que forma compostos en què el seu estat d’oxidació és de +4; és l'única terra rara que presenta en solució un estat d'oxidació de +4. Les sals de l’ ió Ce 4+ (sals cèriques), que són agents oxidants potents però estables, s’utilitzen en química analítica per determinar substàncies oxidables com el ferro ferros (ferro en estat d’oxidació +2). El cervi en el seu estat d’oxidació +3 es comporta com una terra rara típica.
Propietats dels elements
| nombre atòmic | 58 |
|---|---|
| pes atòmic | 140.115 |
| punt de fusió | 798 ° C (1.468 ° F) |
| punt d'ebullició | 3.443 ° C (6.229 ° F) |
| gravetat específica | 6.7704 (24 ° C o 75 ° F) |
| estats d’oxidació | +3, +4 |
| configuració d’electrons | [Xe] 4f 2 6s 2 |
