Merk: denne artikkelen, opprinnelig publisert i 1998, ble oppdatert i 2006 for eBook-utgaven.
Oversikt
Cerium er den mest tallrike av de sjeldne jordartsmetallene. Sjeldne jordmetaller er grunnstoffene i rad 6 i det periodiske system. Periodisk tabell er et diagram som viser hvordan kjemiske elementer er relatert til hverandre. De sjeldne jordelementene er ikke veldig sjeldne. Faktisk rangerer cerium om nummer 26 i overflod blant elementer som finnes i Jordskorpen.
Cerium er et grått metall som lett reagerer med andre elementer. Den brukes til å lage en rekke forskjellige legeringer, i produksjon av mange typer spesialglass og i kjemisk industri.
Cerium Var det første sjeldne jordstoffet som ble oppdaget. Den ble isolert i 1839 av den svenske kjemikeren Carl Gustav Mosander (1797-1858). Mosander studerte en ny stein som hadde blitt oppdaget utenfor Byen Bastnas, Sverige. Mosander kalte det nye elementet cerium, til ære for asteroiden Ceres som ble oppdaget i 1801.
SYMBOL
Ce
ATOMNUMMER
58
ATOMMASSE
140.12
FAMILIE
lantanid (sjeldne jord
metall)
UTTALE
SEER-ee-um
Kreditt for oppdagelsen av cerium er noen ganger gitt til forskere som studerte Bastnas svarte stein tidligere. Disse forskerne inkluderte svenske kjemikere Jö Jakob Berzelius (1779-1848) Og Wilhelm Hisinger (1766-1852) og tysk kjemiker Martin Heinrich Klaproth (1743-1817). Det ville være vanskelig å si at en eller annen av disse kjemikerne var den eneste oppdageren av cerium.
stoffet disse forskerne oppdaget var ikke et rent element, men cerium kombinert med oksygen og andre elementer. Rent cerium ble ikke produsert i ytterligere 70 år.
Fysiske egenskaper
Cerium Er et jerngrå metall med et smeltepunkt på 795°C (1 460°F) og et kokepunkt på 3 257°C (5 895°F). Det er duktilt og formbart. Duktile midler som kan gjøres til tynne ledninger. Formbare midler som kan hamres i tynne ark. Cerium tetthet er 6,78 gram per kubikkcentimeter. Den finnes i fire forskjellige allotrope former. Allotropes er former for et element med forskjellige fysiske og kjemiske egenskaper.
Kjemiske egenskaper
Cerium er det nest mest aktive lantanidet etter europium. Lantanider er grunnstoffene med atomnummer 58 til 71. Cerium reagerer så lett med oksygen at det kan settes i brann ved å skrape overflaten med en kniv. Det reagerer også med kaldt vann (sakte), varmt vann (raskt), syrer, baser, hydrogengass og andre metaller. Fordi den er så aktiv, må den håndteres med forsiktighet.
Forekomst i naturen
de viktigste malmene av cerium er cerite, monazite og bastnasite. Det antas å forekomme I Jordskorpen med en konsentrasjon på 40 til 66 deler per million. Dette gjør cerium omtrent like rikelig som kobber eller sink.
Isotoper
Fire naturlig forekommende isotoper av cerium har blitt oppdaget: cerium-136, cerium-138, cerium-140 og cerium-142. Den siste av disse isotopene er radioaktiv. Isotoper er to eller flere former for et element. Isotoper er forskjellige fra hverandre i henhold til deres massenummer. Tallet skrevet til høyre for elementets navn er massenummeret. Massenummeret representerer antall protoner pluss nøytroner ikjernen av et atom av elementet. Antall protoner bestemmer elementet, men antall nøytroner i atomet av et element kan variere. Hver variant er en isotop. En radioaktiv isotop er en som bryter fra hverandre og avgir noen form for stråling.
Mer enn et dusin radioaktive isotoper av cerium har også blitt gjort. Radioaktive isotoper produseres når svært små partikler avfyres på atomer. Disse partiklene stikker i atomene og gjør dem radioaktive. Ingen av de radioaktive isotoper av cerium har noen kommersiell bruk.
Ekstraksjon
Cerium fremstilles ved metoder som ligner de som brukes for andre lantanider. Den oppnås ved å føre en elektrisk strøm gjennom cerium klorid:
eller ved oppvarming av kalsiummetall sammen med cerium fluorid:
Bruksområder og forbindelser
Ceriummetall og dets forbindelser har et stort utvalg bruksområder, mange innen glass og keramikk. Cerium og dets forbindelser legges til disse materialene for å legge til farge (gul), fjerne uønsket farge, gjøre glass følsomt for visse former for stråling, legge til spesielle optiske (lys) kvaliteter til glass og styrke visse typer dentalmaterialer.
Viktige nye applikasjoner blir funnet for cerium lasere. En laser er en enhet som produserer sterkt lys av en enkelt frekvens eller farge. Cerium lasere inneholder en krystall laget av litium, strontium, aluminium og fluor, som en liten mengde cerium tilsettes. En cerium laser produserer lys i den ultrafiolette regionen. Ultrafiolett stråling er ikke synlig, men det er veldig lik det blå og fiolette lyset våre øyne kan se. Cerium lasere brukes til å søke etter ozon og svoveldioksid, to luftforurensende stoffer, i atmosfæren.
Cerium reagerer så lett med oksygen at Det kan settes i brann ved å skrape overflaten med en kniv.
Cerium forbindelser brukes også til å lage fosfor. En fosfor er et materiale som skinner når det rammes av elektroner. Fargen på fosforet avhenger av elementene som den erlaget. Fosfor som inneholder cerium forbindelser produsere en rød eller oransje lys når truffet av elektroner.
Cerium brukes også i katalytiske systemer. En katalysator er et stoff som brukes til å fremskynde eller bremse en kjemisk reaksjon. Katalysatoren gjennomgår ingen forandring selv under reaksjonen. Forbindelser av cerium brukes til raffinering av petroleum. De bidrar til å bryte ned forbindelser som finnes i petroleum i enklere former som fungerer bedre som drivstoff.
En annen anvendelse av cerium (i form av cerium oksid) er i forbrenningsmotorer, som den som finnes i biler. Tilsetning av cerium oksid (CeO2) til motorens drivstoff hjelper drivstoffet til å brenne mer rent og produsere færre forurensende stoffer.
Cerium lasere brukes til å søke etter ozon og svoveldioksid, to luftforurensende stoffer, i atmosfæren.
en rekke legeringer inneholder cerium. En legering er laget ved å smelte og blande to eller flere metaller. Blandingen har egenskaper som er forskjellige fra de enkelte metaller. Kanskje den mest kjente legeringen av cerium er misch metal. Misch metal inneholder en rekke forskjellige sjeldne jordelementer og har den uvanlige egenskapen å gi av en gnist når den rammes. Den brukes for eksempel i flint av en sigarettenner.
Cerium oksid brukes også som et slipemiddel. Et slipemiddel er et pulveraktig materiale som brukes til å male eller polere andre materialer. Cerium oksid har erstattet en eldre slipemiddel kjent som rouge for polering spesialisert glass, for eksempel teleskop speil.
helseeffekter
det er ingen bevis for at cerium-forbindelser utgjør en helsefare for mennesker.