Megjegyzés: Ezt a cikket, amely eredetileg 1998-ban jelent meg, 2006-ban frissítették az eBook kiadáshoz.
áttekintés
a ritkaföldfémek közül a cérium a leggyakoribb. A ritkaföldfémek a periódusos rendszer 6. sorának elemei. A periódusos rendszer egy diagram, amely megmutatja, hogy a kémiai elemek hogyan kapcsolódnak egymáshoz. A ritkaföldfémek nem igazán ritkák. Valójában a cérium a 26-os számot foglalja el a földkéregben található elemek között.
a cérium egy szürke fém, amely könnyen reagál más elemekkel. Ezt alkalmazzák a gyártás számos különböző ötvözetek, a termelés sokféle speciális üveg, valamint a vegyiparban.
felfedezés és elnevezés
a cérium volt az első felfedezett ritkaföldfém elem. 1839-ben Carl Gustav Mosander (1797-1858) svéd kémikus izolálta. Mosander egy új sziklát tanulmányozott, amelyet a svédországi Bastnas városán kívül fedeztek fel. Mosander az új elemet cériumnak nevezte el az 1801-ben felfedezett Ceres aszteroida tiszteletére.
szimbólum
Ce
atomszám
58
atomtömeg
140.12
család
lantanid (ritkaföldfém
fém)
kiejtés
SEER-ee-um
a cérium felfedezésének elismerését néha olyan tudósok kapják, akik korábban tanulmányozták a bastnas fekete szikláját. Ezek közé a tudósok közé tartozott J. A. Jakob Berzelius (1779-1848) svéd kémikus, Wilhelm Hisinger (1766-1852) és Martin Heinrich Klaproth (1743-1817) német kémikus. Nehéz lenne azt mondani, hogy ezek közül a kémikusok közül az egyik vagy másik volt a cérium egyetlen felfedezője.
a tudósok által felfedezett anyag nem tiszta elem volt, hanem cérium oxigénnel és más elemekkel kombinálva. A tiszta cériumot még 70 évig nem állították elő.
fizikai tulajdonságok
a cérium vasszürke fém, olvadáspontja 795 C (1460 F), forráspontja 3257 C (5895 F). Képlékeny és alakítható. Képlékeny eszközök, amelyek vékony huzalokká alakíthatók. Képlékeny eszközök, amelyek vékony lapokba kalapálhatók. A cérium sűrűsége 6,78 gramm / köbcentiméter. Négy különböző allotrop formában létezik. Az allotropok különböző fizikai és kémiai tulajdonságokkal rendelkező elemek formái.
kémiai tulajdonságok
a cérium a második legaktívabb lantanid az europium után. A lantanidok az 58-71 atomszámú elemek. A cérium olyan könnyen reagál az oxigénnel, hogy egyszerűen felgyújtható, ha késsel megkarcolja a felületet. Reakcióba lép hideg vízzel (lassan), forró vízzel (gyorsan), savakkal, bázisokkal, hidrogéngázzal és más fémekkel. Mivel annyira aktív, óvatosan kell kezelni.
előfordulás a természetben
a cérium legfontosabb ércei a Cerit, a monazit és a bastnasit. Úgy gondolják, hogy a földkéregben 40-66 ppm koncentrációban fordul elő. Ez a cériumot ugyanolyan bőségessé teszi, mint a réz vagy a cink.
izotópok
négy természetben előforduló cérium izotópot fedeztek fel: cérium-136, cérium-138, cérium-140 és cérium-142. Ezen izotópok közül az utolsó radioaktív. Az izotópok egy elem két vagy több formája. Az izotópok tömegszámuk szerint különböznek egymástól. Az elem nevétől jobbra írt szám a tömegszám. A tömegszám a protonok plusz neutronok számát jelenti az elem atomjának magjában. A protonok száma határozza meg az elemet, de a neutronok száma bármelyik elem atomjában változhat. Minden variáció izotóp. A radioaktív izotóp az, amely szétesik, és valamilyen sugárzást bocsát ki.
több mint egy tucat radioaktív izotóp cérium is készült. Radioaktív izotópok akkor keletkeznek, amikor nagyon kicsi részecskéket égetnek az atomokra. Ezek a részecskék beragadnak az atomokba, és radioaktívvá teszik őket. A cérium egyik radioaktív izotópja sem rendelkezik kereskedelmi felhasználással.
extrakció
a Cériumot más lantanidokhoz hasonló módszerekkel állítják elő. Ezt úgy állítják elő, hogy elektromos áramot vezetnek át cérium-kloridon:
vagy kalcium-fém melegítésével cérium-fluoriddal együtt:
felhasználás és vegyületek
a cérium fém és vegyületei sokféle felhasználással rendelkeznek, sokan az üveg és a kerámia területén. A cériumot és vegyületeit hozzáadják ezekhez az anyagokhoz, hogy színt adjanak (sárga), eltávolítsák a nem kívánt színt, az üveget érzékenyebbé tegyék a sugárzás bizonyos formáira, különleges optikai (fény) tulajdonságokat adjanak az üveghez, és erősítsék meg bizonyos típusú fogászati anyagokat.
fontos új alkalmazások találhatók a cérium lézerekhez. A lézer olyan eszköz, amely egyetlen frekvenciájú vagy színű fényes fényt hoz létre. A cérium lézerek lítiumból, stronciumból, alumíniumból és fluorból készült kristályt tartalmaznak, amelyhez kis mennyiségű cériumot adnak. A cérium lézer fényt termel az ultraibolya régióban. Az ultraibolya sugárzás nem látható, de nagyon hasonlít ahhoz a kék és ibolya fényhez, amelyet a szemünk lát. A cérium lézereket ózon és kén-dioxid, két légszennyező anyag keresésére használják a légkörben.
a cérium olyan könnyen reagál az oxigénnel, hogy a felület késsel történő megkarcolásával felgyújtható.
Cériumvegyületeket is használnak a foszforok előállításához. A foszfor olyan anyag, amely ragyog, amikor elektronok ütik. A foszfor színe attól függ, hogy milyen elemekből állkészült. A cériumvegyületeket tartalmazó foszforok vörös vagy narancssárga fényt bocsátanak ki, amikor elektronok ütik őket.
a Cériumot katalitikus rendszerekben is használják. A katalizátor olyan anyag, amelyet a kémiai reakció felgyorsítására vagy lelassítására használnak. A katalizátor önmagában nem változik a reakció során. A cériumvegyületeket a kőolaj finomításában használják. Segítenek a kőolajban található vegyületeket egyszerűbb formákra bontani, amelyek jobban működnek üzemanyagként.
a cérium egy másik alkalmazása (cérium-oxid formájában) a belső égésű motorokban található, mint az autókban. Cérium-oxid (CeO2) hozzáadása a motor üzemanyagához segít az üzemanyag tisztább égetésében, kevesebb szennyező anyagot termel.
a cérium lézereket ózon és kén-dioxid, két légszennyező anyag keresésére használják a légkörben.
számos ötvözet tartalmaz cériumot. Az ötvözet két vagy több fém olvasztásával és keverésével készül. A keverék tulajdonságai eltérnek az egyes fémek tulajdonságaitól. A cérium talán legismertebb ötvözete a misch metal. A Misch metal számos különböző ritkaföldfém elemet tartalmaz, és szokatlan tulajdonsága, hogy szikrát bocsát ki, amikor megütik. Ezt például egy szivargyújtó kovakőben használják.
a cérium-oxidot csiszolóanyagként is használják. A csiszolóanyag porszerű anyag, amelyet más anyagok őrlésére vagy polírozására használnak. A cérium-oxid egy régebbi, rouge néven ismert csiszolóanyagot váltott fel speciális üvegek, például távcső tükrök polírozására.
egészségügyi hatások
nincs bizonyíték arra, hogy a cériumvegyületek veszélyt jelentenének az emberekre.