Bemærk: Denne artikel, der oprindeligt blev offentliggjort i 1998, blev opdateret i 2006 til eBook-udgaven.
oversigt
Cerium er den mest rigelige af de sjældne jordarters metaller. Sjældne jordarters metaller er elementerne i række 6 i det periodiske system. Det periodiske system er et diagram, der viser, hvordan kemiske elementer er relateret til hinanden. De sjældne jordarter er ikke rigtig sjældne. Faktisk rangerer cerium omkring nummer 26 i overflod blandt elementer, der findes i jordskorpen.
Cerium er et gråt metal, der let reagerer med andre elementer. Det bruges til fremstilling af en række forskellige legeringer, i produktionen af mange slags specialglas og i den kemiske industri.
Cerium var det første sjældne jordarters element, der blev opdaget. Det blev isoleret i 1839 af den svenske kemiker Carl Gustav Mosander (1797-1858). Mosander studerede en ny klippe, der var blevet opdaget uden for byen Bastnas, Sverige. Mosander navngav det nye element cerium til ære for asteroiden Ceres, der var blevet opdaget i 1801.
SYMBOL
Ce
atomnummer
58
atommasse
140.12
familie
Lanthanid (sjælden jord
metal)
udtale
SEER-ee-um
kredit for opdagelsen af cerium gives undertiden til forskere, der studerede Black rock of Bastnas tidligere. Disse forskere omfattede svenske kemikere J. H. L. Jakob Berselius (1779-1848) og Vilhelm Hisinger (1766-1852) og den tyske kemiker Martin Heinrich Klaproth (1743-1817). Det ville være svært at sige, at en eller anden af disse kemikere var den eneste opdager af cerium.
stoffet, som disse forskere opdagede, var ikke et rent element, men cerium kombineret med ilt og andre elementer. Pure cerium blev ikke produceret i yderligere 70 år.
fysiske egenskaber
Cerium er et jerngråt metal med et smeltepunkt på 795 liter C (1.460 liter F) og et kogepunkt på 3.257 liter C (5.895 liter F). Det er duktilt og formbart. Duktile midler, der er i stand til at blive lavet til tynde ledninger. Formbare midler, der er i stand til at blive hamret i tynde plader. Ceriums tæthed er 6,78 gram pr. Den findes i fire forskellige allotrope former. Allotroper er former for et element med forskellige fysiske og kemiske egenskaber.
kemiske egenskaber
Cerium er det næstmest aktive lanthanid efter europium. Lanthanider er grundstofferne med atomnummer 58 Til 71. Cerium reagerer så let med ilt, at det kan sættes i brand ved blot at ridse overfladen med en kniv. Det reagerer også med koldt vand (langsomt), varmt vand (hurtigt), syrer, baser, brintgas og andre metaller. Fordi det er så aktivt, skal det håndteres med forsigtighed.
forekomst i naturen
de vigtigste malme af cerium er cerit, monasit og bastnasit. Det menes at forekomme i jordskorpen med en koncentration på 40 Til 66 dele pr. Dette gør cerium omtrent lige så rigeligt som kobber eller sink.
isotoper
fire naturligt forekommende isotoper af cerium er blevet opdaget: cerium-136, cerium-138, cerium-140 og cerium-142. Den sidste af disse isotoper er radioaktiv. Isotoper er to eller flere former for et element. Isotoper adskiller sig fra hinanden i henhold til deres massetal. Nummeret skrevet til højre for elementets navn er massenummeret. Massetallet repræsenterer antallet af protoner plus neutroner inukleus af et atom af elementet. Antallet af protoner bestemmer elementet, men antallet af neutroner i atomet af et hvilket som helst element kan variere. Hver variation er en isotop. En radioaktiv isotop er en, der bryder fra hinanden og afgiver en form for stråling.
mere end et dusin radioaktive isotoper af cerium er også blevet lavet. Radioaktive isotoper produceres, når meget små partikler fyres mod atomer. Disse partikler sidder fast i atomerne og gør dem radioaktive. Ingen af de radioaktive isotoper af cerium har nogen kommerciel anvendelse.
ekstraktion
Cerium fremstilles ved metoder svarende til dem, der anvendes til andre lanthanider. Det opnås ved at føre en elektrisk strøm gennem ceriumchlorid:
eller ved opvarmning af calciummetal sammen med ceriumfluorid:
anvendelser og forbindelser
Ceriummetal og dets forbindelser har en lang række anvendelser, mange inden for glas og keramik. Cerium og dets forbindelser tilsættes til disse materialer for at tilføje farve (gul), fjerne uønsket farve, gøre glas følsomt over for visse former for stråling, tilføje specielle optiske (lette) kvaliteter til glas og styrke visse former for tandmaterialer.
vigtige nye applikationer findes til cerium-lasere. En laser er en enhed, der producerer stærkt lys af en enkelt frekvens eller farve. Cerium-lasere indeholder en krystal lavet af lithium, strontium, aluminium og fluor, hvortil der tilsættes en lille mængde cerium. En cerium-laser producerer lys i det ultraviolette område. Ultraviolet stråling er ikke synlig, men det ligner meget det blå og violette lys, som vores øjne kan se. Ceriumlasere bruges til at søge efter to luftforurenende stoffer i atmosfæren.
Cerium reagerer så let med ilt, at det kan sættes i brand ved blot at ridse overfladen med en kniv.
Ceriumforbindelser anvendes også til fremstilling af fosfor. En fosfor er et materiale, der skinner, når det rammes af elektroner. Fosforens farve afhænger af de elementer, som den erlavet. Fosfor, der indeholder ceriumforbindelser, producerer et rødt eller orange lys, når det rammes af elektroner.
Cerium anvendes også i katalytiske systemer. En katalysator er et stof, der bruges til at fremskynde eller bremse en kemisk reaktion. Katalysatoren undergår ikke nogen ændring i sig selv under reaktionen. Forbindelser af cerium anvendes til raffinering af råolie. De hjælper med at nedbryde forbindelser, der findes i olie i enklere former, der fungerer bedre som brændstoffer.
en anden anvendelse af cerium (i form af ceriumoksid) er i forbrændingsmotorer, som den, der findes i biler. Tilsætning af ceriumoksid (CeO2) til motorens brændstof hjælper brændstoffet med at brænde mere rent og producerer færre forurenende stoffer.
Ceriumlasere bruges til at søge efter to luftforurenende stoffer i atmosfæren.
et antal legeringer indeholder cerium. En legering fremstilles ved at smelte og blande to eller flere metaller. Blandingen har egenskaber, der er forskellige fra de enkelte metaller. Måske er den mest kendte legering af cerium misch metal. Misch metal indeholder en række forskellige sjældne jordarter og har den usædvanlige egenskab at afgive en gnist, når den rammes. Det bruges for eksempel i en cigaretlighters flint.
Ceriumoksid anvendes også som slibemiddel. Et slibemiddel er et pulverformigt materiale, der bruges til at male eller polere andre materialer. Ceriumoksid har erstattet et ældre slibemiddel kendt som rouge til polering af specialglas, såsom teleskopspejle.
sundhedseffekter
der er ingen beviser for, at ceriumforbindelser udgør en sundhedsfare for mennesker.