Opmerking: Dit artikel, oorspronkelijk gepubliceerd in 1998, is in 2006 bijgewerkt voor de eBook-editie.
overzicht
Cerium is de meest voorkomende zeldzame aardmetalen. Zeldzame aardmetalen zijn de elementen in rij 6 van het periodiek systeem. Het periodiek systeem is een grafiek die laat zien hoe chemische elementen met elkaar verbonden zijn. De zeldzame aardelementen zijn niet echt zeldzaam. In feite, cerium rangschikt ongeveer nummer 26 in overvloed onder elementen gevonden in de aardkorst.
Cerium is een grijs metaal dat gemakkelijk reageert met andere elementen. Het wordt gebruikt bij het maken van een aantal verschillende legeringen, bij de productie van vele soorten speciaal glas en in de chemische industrie.= = Ontdekking en naamgeving = = Cerium was het eerste zeldzame aardelement dat ontdekt werd. Het werd in 1839 geïsoleerd door de Zweedse scheikundige Carl Gustav Mosander (1797-1858). Mosander bestudeerde een nieuwe rots die was ontdekt buiten de stad Bastnas, Zweden. Mosander noemde het nieuwe element cerium, naar de asteroïde Ceres die in 1801 was ontdekt.
symbool
Ce
atoomnummer
58
atomaire massa
140.12
familie
Lanthanide (zeldzame aarde
metaal)
uitspraak
SEER-ee-um
de ontdekking van cerium wordt soms toegeschreven aan wetenschappers die eerder het zwarte gesteente van Bastnas bestudeerden. Tot deze wetenschappers behoorden de Zweedse chemici Jöns Jakob Berzelius (1779-1848) en Wilhelm Hisinger (1766-1852) en de Duitse chemicus Martin Heinrich Klaproth (1743-1817). Het zou moeilijk zijn om te zeggen dat een van deze chemici de enige en enige ontdekker van cerium was.
de stof die deze wetenschappers ontdekten was geen zuiver element, maar cerium gecombineerd met zuurstof en andere elementen. Zuiver cerium werd pas na 70 jaar geproduceerd.
fysische eigenschappen
Cerium is een ijzergrijs metaal met een smeltpunt van 795°C en een kookpunt van 3,257°C. Het is kneedbaar en kneedbaar. Nodulair betekent dat dunne draden kunnen worden gemaakt. Kneedbare middelen die in dunne platen kunnen worden gehamerd. De dichtheid van Cerium is 6,78 gram per kubieke centimeter. Het bestaat in vier verschillende allotrope vormen. Allotropen zijn vormen van een element met verschillende fysische en chemische eigenschappen.
chemische eigenschappen
Cerium is na europium het meest actieve lanthanide. Lanthaniden zijn de elementen met atoomnummers 58 tot en met 71. Cerium reageert zo snel met zuurstof dat het in brand kan worden gestoken door simpelweg met een mes aan het oppervlak te krabben. Het reageert ook met koud water (langzaam), heet water (snel), zuren, basen, waterstofgas en andere metalen. Omdat het zo actief is, moet het voorzichtig worden behandeld.
voorkomen in de natuur
de belangrijkste ceriumerts zijn ceriet, Monazit en bastnasiet. Men denkt dat het voorkomt in de aardkorst met een concentratie van 40 tot 66 delen per miljoen. Dit maakt cerium ongeveer zo overvloedig als koper of zink.
isotopen
vier van nature voorkomende isotopen van cerium zijn ontdekt: cerium-136, cerium-138, cerium-140 en cerium-142. De laatste isotopen zijn radioactief. Isotopen zijn twee of meer vormen van een element. Isotopen verschillen van elkaar afhankelijk van hun massa. Het getal rechts van de naam van het element is het massagetal. Het massagetal vertegenwoordigt het aantal protonen plus neutronen in de kern van een atoom van het element. Het aantal protonen bepaalt het element, maar het aantal neutronen in het atoom van een element kan variëren. Elke variatie is een isotoop. Een radioactieve isotoop is een isotoop die uiteenvalt en een vorm van straling afgeeft.
er zijn ook meer dan een dozijn radioactieve isotopen van cerium gemaakt. Radioactieve isotopen ontstaan wanneer zeer kleine deeltjes op atomen worden afgevuurd. Deze deeltjes plakken in de atomen en maken ze radioactief. Geen van de radioactieve isotopen van cerium heeft enig commercieel gebruik.
extractie
Cerium wordt bereid volgens methoden die vergelijkbaar zijn met die welke voor andere lanthaniden worden gebruikt. Het wordt verkregen door een elektrische stroom door ceriumchloride:
te laten stromen of door calciummetaal samen met ceriumfluoride te verhitten:
toepassingen en verbindingen
Ceriummetaal en verbindingen daarvan hebben een grote verscheidenheid aan toepassingen, veel op het gebied van glas en keramiek. Cerium en zijn verbindingen worden toegevoegd aan deze materialen om kleur (geel) toe te voegen, ongewenste kleur te verwijderen, glas gevoelig te maken voor bepaalde vormen van straling, speciale optische (licht) kwaliteiten aan glas toe te voegen en bepaalde soorten tandheelkundige materialen te versterken.Er worden belangrijke nieuwe toepassingen gevonden voor ceriumlasers. Een laser is een apparaat dat helder licht van een enkele frequentie of kleur produceert. Cerium lasers bevatten een kristal gemaakt van lithium, strontium, aluminium en fluor, waaraan een kleine hoeveelheid cerium wordt toegevoegd. Een ceriumlaser produceert licht in het ultraviolette gebied. Ultraviolette straling is niet zichtbaar, maar het is zeer vergelijkbaar met het blauwe en violette licht dat onze ogen kunnen zien. Cerium lasers worden gebruikt om te zoeken naar ozon en zwaveldioxide, twee luchtverontreinigende stoffen, in de atmosfeer.Cerium reageert zo snel met zuurstof dat het in brand kan worden gestoken door met een mes aan het oppervlak te krabben.
Ceriumverbindingen worden ook gebruikt voor het maken van fosforen. Een fosfor is een materiaal dat schijnt wanneer getroffen door elektronen. De kleur van de fosfor hangt af van de elementen waarvan het isgemaakt. Fosforen die ceriumverbindingen bevatten produceren een rood of oranje licht wanneer getroffen door elektronen.Cerium wordt ook gebruikt in katalytische systemen. Een katalysator is een stof die wordt gebruikt om een chemische reactie te versnellen of te vertragen. De katalysator ondergaat zelf geen verandering tijdens de reactie. Ceriumverbindingen worden gebruikt bij de raffinage van aardolie. Ze helpen bij het afbreken van verbindingen gevonden in aardolie in eenvoudiger vormen die beter werken als brandstoffen.
een andere toepassing van cerium (in de vorm van ceriumoxide) is in verbrandingsmotoren, zoals die in auto ‘ s. Het toevoegen van ceriumoxide (CeO2) aan de brandstof van de motor helpt de brandstof schoner te verbranden, waardoor minder verontreinigende stoffen worden geproduceerd.Ceriumlasers worden gebruikt om ozon en zwaveldioxide, twee luchtverontreinigende stoffen, in de atmosfeer te zoeken.
een aantal legeringen bevatten cerium. Een legering wordt gemaakt door het smelten en mengen van twee of meer metalen. Het mengsel heeft andere eigenschappen dan die van de afzonderlijke metalen. Misschien wel de bekendste legering van cerium is misch metaal. Misch metal bevat een aantal verschillende zeldzame aarde elementen en heeft de ongewone eigenschap van het afgeven van een vonk wanneer getroffen. Het wordt bijvoorbeeld gebruikt in de vuursteen van een sigarettenaansteker.
Ceriumoxide wordt ook gebruikt als schuurmiddel. Een schuurmiddel is een poederachtig materiaal dat wordt gebruikt om andere materialen te slijpen of te polijsten. Cerium oxide heeft vervangen een oudere Schuurmiddel bekend als rouge Voor het polijsten van gespecialiseerde glas, zoals telescoop spiegels.
gezondheidseffecten
er zijn geen aanwijzingen dat ceriumverbindingen een gevaar voor de gezondheid van de mens vormen.