Poznámka: Tento článek, původně publikovaný v roce 1998, byl aktualizován v roce 2006 pro vydání eBook.
přehled
Cer je nejhojnější z kovů vzácných zemin. Kovy vzácných zemin jsou prvky v řádku 6 periodické tabulky. Periodická tabulka je graf, který ukazuje, jak jsou chemické prvky vzájemně propojeny. Prvky vzácných zemin nejsou opravdu vzácné. Ve skutečnosti se CER řadí k číslu 26 v hojnosti mezi prvky nalezené v zemské kůře.
Cerium je šedý kov, který snadno reaguje s jinými prvky. Používá se při výrobě řady různých slitin, při výrobě mnoha druhů speciálního skla a v chemickém průmyslu.
objev a pojmenování
Cer byl prvním objeveným prvkem vzácných zemin. Izolován byl v roce 1839 švédským chemikem Carlem Gustavem Mosanderem (1797-1858). Mosander studoval novou skálu, která byla objevena u města Bastnas ve Švédsku. Mosander pojmenoval nový prvek cerium na počest asteroidu Ceres, který byl objeven v roce 1801.
SYMBOL
Ce
atomové číslo
58
atomová hmotnost
140.12
rodina
Lanthanid (vzácné zeminy
kov)
výslovnost
SEER-ee-um
zásluha za objev ceru je někdy dána vědcům, kteří dříve studovali černou skálu Bastnas. Mezi tyto vědce patřili švédští chemici Jöns Jakob Berzelius (1779-1848) a Wilhelm Hisinger (1766-1852) a německý chemik Martin Heinrich Klaproth (1743-1817). Bylo by těžké říci, že jeden nebo druhý z těchto chemiků byl jediným objevitelem ceru.
látka, kterou vědci objevili, nebyla čistým prvkem, ale cerem v kombinaci s kyslíkem a dalšími prvky. Čistý CER nebyl vyráběn dalších 70 let.
fyzikální vlastnosti
Cer je železo-šedý kov s teplotou tání 795°C (1 460°F) a teplotou varu 3 257°C (5 895°F). Je tvárný a tvárný. Tvárné prostředky, které mohou být vyrobeny do tenkých drátů. Tvárné prostředky, které mohou být zatloukány do tenkých plechů. Hustota ceru je 6,78 gramů na kubický centimetr. Existuje ve čtyřech různých alotropních formách. Alotropy jsou formy prvku s různými fyzikálními a chemickými vlastnostmi.
chemické vlastnosti
Cer je po europiu druhým nejaktivnějším lanthanidem. Lanthanidy jsou prvky s atomovými čísly 58 až 71. CER reaguje tak snadno s kyslíkem, že může být zapálen jednoduše poškrábáním povrchu nožem. Reaguje také se studenou vodou (pomalu), horkou vodou( rychle), kyselinami, zásadami, plynným vodíkem a dalšími kovy. Protože je tak aktivní, musí se s ním zacházet opatrně.
výskyt v přírodě
nejdůležitějšími rudami ceru jsou CERIT, monazit a bastnasit. Předpokládá se, že se vyskytuje v zemské kůře s koncentrací 40 až 66 dílů na milion. Díky tomu je CER asi tak hojný jako měď nebo zinek.
izotopy
byly objeveny čtyři přirozeně se vyskytující izotopy ceru: CER-136, CER-138, cer-140 a cer-142. Poslední z těchto izotopů je radioaktivní. Izotopy jsou dvě nebo více forem prvku. Izotopy se od sebe liší podle jejich hmotnostního čísla. Číslo zapsané napravo od názvu prvku je hmotnostní číslo. Hmotnostní číslo představuje počet protonů plus neutronů vjader atomu prvku. Počet protonů určuje prvek, ale počet neutronů v atomu libovolného prvku se může lišit. Každá varianta je izotop. Radioaktivní izotop je ten, který se rozpadá a vydává nějakou formu záření.
bylo také vyrobeno více než tucet radioaktivních izotopů ceru. Radioaktivní izotopy se vyrábějí, když jsou na atomy vypalovány velmi malé částice. Tyto částice se drží v atomech a činí je radioaktivními. Žádný z radioaktivních izotopů ceru nemá komerční využití.
extrakce
ceru se připravuje metodami podobnými metodám používaným pro jiné lanthanidy. Získává se průchodem elektrického proudu chloridem ceru:
nebo zahříváním kovu vápenatého společně s fluoridem ceru:
použití a sloučeniny
kov ceru a jeho sloučeniny mají velké množství použití, Mnoho v oblasti skla a keramiky. K těmto materiálům se přidává CER a jeho sloučeniny, které přidávají barvu (žlutou), odstraňují nežádoucí barvu, činí sklo citlivým na určité formy záření, přidávají do skla speciální optické (světelné) vlastnosti a posilují určité druhy dentálních materiálů.
pro cerové lasery se nacházejí důležité nové aplikace. Laser je zařízení, které produkuje jasné světlo jedné frekvence nebo barvy. Cerové lasery obsahují krystal vyrobený z lithia, stroncia, hliníku a fluoru, ke kterému se přidává malé množství ceru. CER laser produkuje světlo v ultrafialové oblasti. Ultrafialové záření není viditelné, ale je velmi podobné modrému a fialovému světlu, které naše oči vidí. Cerové lasery se používají k hledání ozonu a oxidu siřičitého, dvou látek znečišťujících ovzduší, v atmosféře.
Cer reaguje tak snadno s kyslíkem, že může být zapálen jednoduše poškrábáním povrchu nožem.
sloučeniny ceru se také používají při výrobě fosforů. Fosfor je materiál, který svítí, když je zasažen elektrony. Barva fosforu závisí na prvcích, z nichž jevyrobené. Fosfory, které obsahují sloučeniny ceru, produkují červené nebo oranžové světlo, když jsou zasaženy elektrony.
Cer se také používá v katalytických systémech. Katalyzátor je látka používaná k urychlení nebo zpomalení chemické reakce. Katalyzátor během reakce nepodléhá žádné změně. Sloučeniny ceru se používají při rafinaci ropy. Pomáhají rozkládat sloučeniny nalezené v ropě na jednodušší formy, které fungují lépe jako paliva.
další aplikace ceru (ve formě oxidu ceru) je ve spalovacích motorech, jako je tomu u automobilů. Přidání oxidu ceričitého (CeO2) do paliva motoru pomáhá palivu spalovat čistěji a produkuje méně znečišťujících látek.
cerové lasery se používají k hledání ozonu a oxidu siřičitého, dvou látek znečišťujících ovzduší, v atmosféře.
řada slitin obsahuje CER. Slitina se vyrábí tavením a smícháním dvou nebo více kovů. Směs má vlastnosti odlišné od vlastností jednotlivých kovů. Snad nejznámější slitinou ceru je misch metal. Misch metal obsahuje řadu různých prvků vzácných zemin a má neobvyklou vlastnost rozdávat jiskru při nárazu. Používá se například v pazourku zapalovače cigaret.
oxid ceričitý se také používá jako brusivo. Brusivo je práškový materiál používaný k broušení nebo leštění jiných materiálů. Oxid ceru nahradil starší brusivo známé jako rouge pro leštění specializovaného skla, jako jsou zrcadla dalekohledů.
účinky na zdraví
neexistuje žádný důkaz, že by sloučeniny ceru představovaly zdravotní riziko pro člověka.