Nota: Este artículo, publicado originalmente en 1998, se actualizó en 2006 para la edición del libro electrónico.
Descripción general
El cerio es el más abundante de los metales de tierras raras. Los metales de tierras raras son los elementos de la fila 6 de la tabla periódica. La tabla periódica es un gráfico que muestra cómo se relacionan los elementos químicos entre sí. Los elementos de tierras raras no son realmente raros. De hecho, el cerio ocupa el número 26 en abundancia entre los elementos que se encuentran en la corteza terrestre.
El cerio es un metal gris que reacciona fácilmente con otros elementos. Se utiliza en la fabricación de una serie de aleaciones diferentes, en la producción de muchos tipos de vidrio especial y en la industria química.
Descubrimiento y denominación
El cerio fue el primer elemento de tierras raras en ser descubierto. Fue aislado en 1839 por el químico sueco Carl Gustav Mosander (1797-1858). Mosander estaba estudiando una roca nueva que había sido descubierta en las afueras de la ciudad de Bastnas, Suecia. Mosander nombró al nuevo elemento cerio, en honor al asteroide Ceres que había sido descubierto en 1801.
SÍMBOLO
Ce
NÚMERO ATÓMICO
58
MASA ATÓMICA
140.12
FAMILIA
Lantánido (tierra rara
metal)
PRONUNCIACIÓN
SEER-ee-um
El crédito por el descubrimiento del cerio a veces se da a científicos que estudiaron la roca negra de Bastnas anteriormente. Estos científicos incluyeron a los químicos suecos Jöns Jakob Berzelius (1779-1848) y Wilhelm Hisinger (1766-1852) y al químico alemán Martin Heinrich Klaproth (1743-1817). Sería difícil decir que uno u otro de estos químicos fue el único descubridor de cerio.
La sustancia que estos científicos descubrieron no era un elemento puro, sino cerio combinado con oxígeno y otros elementos. El cerio puro no se produjo hasta 70 años más.
propiedades Físicas
el Cerio es un hierro gris de metal con un punto de fusión de 795°C (1,460°F) y un punto de ebullición de 3,257°C (5,895°F). Es dúctil y maleable. Medios dúctiles capaces de convertirse en alambres delgados. Medios maleables capaces de ser martillados en láminas delgadas. La densidad del cerio es de 6,78 gramos por centímetro cúbico. Existe en cuatro formas alotrópicas. Los alótropos son formas de un elemento con diferentes propiedades físicas y químicas.
Propiedades químicas
El cerio es el segundo lantánido más activo después del europio. Los lantánidos son los elementos con números atómicos del 58 al 71. El cerio reacciona tan fácilmente con el oxígeno que se puede prender fuego simplemente arañando la superficie con un cuchillo. También reacciona con agua fría (lentamente), agua caliente (rápidamente), ácidos, bases, gas hidrógeno y otros metales. Debido a que es tan activo, debe manejarse con precaución.
Presencia en la naturaleza
Los minerales más importantes de cerio son la cerita, la monacita y la bastnasita. Se cree que ocurre en la corteza terrestre con una concentración de 40 a 66 partes por millón. Esto hace que el cerio sea tan abundante como el cobre o el zinc.
Isótopos
Se han descubierto cuatro isótopos de cerio de origen natural: cerio-136, cerio-138, cerio-140 y cerio-142. El último de estos isótopos es radiactivo. Los isótopos son dos o más formas de un elemento. Los isótopos difieren entre sí según su número de masa. El número escrito a la derecha del nombre del elemento es el número de masa. El número de masa representa el número de protones más neutrones en el núcleo de un átomo del elemento. El número de protones determina el elemento, pero el número de neutrones en el átomo de cualquier elemento puede variar. Cada variación es un isótopo. Un isótopo radiactivo es uno que se rompe y emite algún tipo de radiación.
También se han fabricado más de una docena de isótopos radiactivos de cerio. Los isótopos radiactivos se producen cuando se disparan partículas muy pequeñas a los átomos. Estas partículas se adhieren a los átomos y los hacen radiactivos. Ninguno de los isótopos radiactivos del cerio tiene uso comercial.
Extracción
El cerio se prepara con métodos similares a los utilizados para otros lantánidos. Se obtiene pasando una corriente eléctrica a través de cloruro de cerio:
o calentando calcio metálico junto con fluoruro de cerio:
Usos y compuestos
El cerio metálico y sus compuestos tienen una gran variedad de usos, muchos en el campo del vidrio y la cerámica. El cerio y sus compuestos se agregan a estos materiales para agregar color (amarillo), eliminar el color no deseado, hacer que el vidrio sea sensible a ciertas formas de radiación, agregar cualidades ópticas especiales (luz) al vidrio y fortalecer ciertos tipos de materiales dentales.
Se están encontrando nuevas aplicaciones importantes para los láseres de cerio. Un láser es un dispositivo que produce luz brillante de una sola frecuencia o color. Los láseres de cerio contienen un cristal hecho de litio, estroncio, aluminio y flúor, al que se agrega una pequeña cantidad de cerio. Un láser de cerio produce luz en la región ultravioleta. La radiación ultravioleta no es visible, pero es muy similar a la luz azul y violeta que nuestros ojos pueden ver. Los láseres de cerio se utilizan para buscar ozono y dióxido de azufre, dos contaminantes del aire, en la atmósfera.
El cerio reacciona tan fácilmente con el oxígeno que se puede prender fuego simplemente arañando la superficie con un cuchillo.
Los compuestos de cerio también se utilizan en la fabricación de fósforos. Un fósforo es un material que brilla cuando es golpeado por electrones. El color del fósforo depende de los elementos de los que está hecho. Los fósforos que contienen compuestos de cerio producen una luz roja o naranja cuando son golpeados por electrones.
El cerio también se utiliza en sistemas catalíticos. Un catalizador es una sustancia que se usa para acelerar o ralentizar una reacción química. El catalizador no sufre ningún cambio durante la reacción. Los compuestos de cerio se utilizan en el refinado de petróleo. Ayudan a descomponer los compuestos que se encuentran en el petróleo en formas más simples que funcionan mejor como combustibles.
Otra aplicación de cerio (en forma de óxido de cerio) es en motores de combustión interna, como el que se encuentra en los automóviles. Agregar óxido de cerio (CeO2) al combustible del motor ayuda a que el combustible se queme de manera más limpia, produciendo menos contaminantes.
Los láseres de cerio se utilizan para buscar ozono y dióxido de azufre, dos contaminantes del aire, en la atmósfera.
Varias aleaciones contienen cerio. Una aleación se fabrica fundiendo y mezclando dos o más metales. La mezcla tiene propiedades diferentes de las de los metales individuales. Quizás la aleación de cerio más conocida es el metal misch. El metal Misch contiene una serie de elementos de tierras raras diferentes y tiene la propiedad inusual de emitir una chispa cuando se golpea. Se utiliza, por ejemplo, en el pedernal de un encendedor de cigarrillos.
El óxido de cerio también se utiliza como abrasivo. Un abrasivo es un material en polvo utilizado para moler o pulir otros materiales. El óxido de cerio ha reemplazado a un abrasivo más antiguo conocido como rouge para pulir vidrio especializado, como los espejos de los telescopios.
Efectos para la salud
No hay pruebas de que los compuestos de cerio representen un peligro para la salud de los seres humanos.