Uwaga: Ten artykuł, pierwotnie opublikowany w 1998 roku, został zaktualizowany w 2006 roku do wydania e-booka.
przegląd
Ceru jest najbardziej obfite metali ziem rzadkich. Metale ziem rzadkich są pierwiastkami z rzędu 6 układu okresowego. Układ okresowy jest wykres, który pokazuje, jak pierwiastki chemiczne są ze sobą powiązane. Pierwiastki ziem rzadkich nie są tak naprawdę rzadkie. W rzeczywistości, cer zajmuje około numer 26 w obfitości wśród pierwiastków znalezionych w skorupie ziemskiej.
Cer jest szarym metalem, który łatwo reaguje z innymi elementami. Jest stosowany w produkcji wielu różnych stopów, w produkcji wielu rodzajów szkła specjalnego oraz w przemyśle chemicznym.
Odkrycie i nazwanie
Cer był pierwszym odkrytym pierwiastkiem ziem rzadkich. Został wyizolowany w 1839 roku przez szwedzkiego chemika Carla Gustava Mosandra (1797-1858). Mosander badał nową skałę, która została odkryta poza miastem Bastnas w Szwecji. Mosander nazwał nowy pierwiastek cerium, na cześć planetoidy Ceres, która została odkryta w 1801 roku.
SYMBOL
Ce
liczba atomowa
58
masa atomowa
140.12
rodzina
Lanthanide (rzadka Ziemia
metal)
wymowa
SEER-EE-um
uznanie za odkrycie ceru jest czasami przyznawane naukowcom, którzy wcześniej badali czarną skałę Bastnasa. Uczonymi tymi byli szwedzcy chemicy Jöns Jakob Berzelius (1779-1848) i Wilhelm Hisinger (1766-1852) oraz niemiecki chemik Martin Heinrich Klaproth (1743-1817). Trudno powiedzieć, że jeden z tych chemików był jedynym odkrywcą ceru.
substancja, którą odkryli naukowcy, nie była czystym pierwiastkiem, ale cerem połączonym z tlenem i innymi pierwiastkami. Czysty cer nie był produkowany przez kolejne 70 lat.
Właściwości fizyczne
Cer jest metalem żelazowo-szarym o temperaturze topnienia 795°c (1460°F) i temperaturze wrzenia 3257°c (5895°f). Jest plastyczny i plastyczny. Plastyczne środki, które można przekształcić w cienkie druty. Plastyczne środki zdolne do wbijania w cienkie arkusze. Gęstość ceru wynosi 6,78 grama na centymetr sześcienny. Występuje w czterech różnych formach alotropowych. Alotropy to formy pierwiastka o różnych właściwościach fizycznych i chemicznych.
właściwości chemiczne
Ceru jest drugim najbardziej aktywnym lantanowcem po Europu. Lantanowce to pierwiastki o liczbie atomowej od 58 do 71. Cer reaguje tak łatwo z tlenem, że można go podpalić po prostu zarysowując powierzchnię nożem. Reaguje również z zimną wodą (powoli), gorącą wodą (szybko), kwasami, zasadami, wodorem i innymi metalami. Ponieważ jest tak aktywny, należy obchodzić się z nim ostrożnie.
występowanie w przyrodzie
najważniejszymi rud ceru są ceryt, monazyt i bastnasyt. Uważa się, że występuje w skorupie ziemskiej ze stężeniem 40 do 66 części na milion. To sprawia, że cer jest tak obfity jak miedź lub cynk.
izotopy
odkryto cztery naturalnie występujące izotopy ceru: ceru-136, ceru-138, ceru-140 i ceru-142. Ostatni z tych izotopów jest radioaktywny. Izotopy to dwie lub więcej postaci pierwiastka. Izotopy różnią się od siebie liczbą masową. Liczba zapisana po prawej stronie nazwy pierwiastka jest liczbą masową. Liczba masowa oznacza liczbę protonów plus neutronów w atomie pierwiastka. Liczba protonów określa pierwiastek, ale liczba neutronów w atomie dowolnego pierwiastka może się różnić. Każda odmiana jest izotopem. Izotop promieniotwórczy to taki, który rozpada się i wydziela jakąś formę promieniowania.
wyprodukowano również kilkanaście radioaktywnych izotopów ceru. Izotopy promieniotwórcze są wytwarzane, gdy bardzo małe cząstki są wypalane w atomach. Cząsteczki te przyklejają się do atomów i sprawiają, że są radioaktywne. Żaden z radioaktywnych izotopów ceru nie ma komercyjnego zastosowania.
ekstrakcja
Ceru jest wytwarzana metodami podobnymi do tych stosowanych w przypadku innych lantanowców. Otrzymuje się go przez przepuszczanie prądu elektrycznego przez chlorek ceru:
lub przez ogrzewanie metalu wapniowego razem z fluorem ceru:
zastosowania i związki
Ceru metal i jego związki mają wiele zastosowań, wiele w dziedzinie szkła i ceramiki. CER i jego związki są dodawane do tych materiałów, aby dodać kolor (żółty), usunąć niechciany kolor, uczynić szkło wrażliwym na pewne formy promieniowania, dodać specjalne właściwości optyczne (światło) do Szkła i wzmocnić niektóre rodzaje materiałów dentystycznych.
ważne nowe zastosowania laserów cerowych. Laser to urządzenie, które wytwarza jasne światło o pojedynczej częstotliwości lub kolorze. Lasery cerowe zawierają kryształ wykonany z litu, strontu, aluminium i fluoru, do którego dodaje się niewielką ilość ceru. Laser cerowy wytwarza światło w obszarze ultrafioletu. Promieniowanie ultrafioletowe nie jest widoczne, ale jest bardzo podobne do Niebieskiego i fioletowego światła, które widzą nasze oczy. Lasery cerowe są używane do wyszukiwania ozonu i dwutlenku siarki, dwóch zanieczyszczeń powietrza w atmosferze.
Cer reaguje tak łatwo z tlenem, że można go podpalić po prostu zarysowując powierzchnię nożem.
związki Ceru są również stosowane w produkcji luminoforów. Luminofor jest materiałem, który świeci po uderzeniu elektronów. Kolor luminoforu zależy od elementów, z których jest wykonywany. Luminofory zawierające związki ceru wytwarzają czerwone lub pomarańczowe światło po uderzeniu elektronów.
Cer jest również stosowany w układach katalitycznych. Katalizator jest substancją stosowaną do przyspieszenia lub spowolnienia reakcji chemicznej. Katalizator nie ulega żadnej zmianie podczas reakcji. Związki ceru są używane do rafinacji ropy naftowej. Pomagają one rozkładać związki występujące w ropie naftowej na prostsze formy, które lepiej sprawdzają się jako paliwa.
inne zastosowanie ceru (w postaci tlenku ceru) znajduje się w silnikach spalinowych, takich jak ten spotykany w samochodach. Dodanie tlenku ceru (CeO2) do paliwa silnika pomaga spalać paliwo bardziej czysto, wytwarzając mniej zanieczyszczeń.
lasery Cerowe są używane do wyszukiwania ozonu i dwutlenku siarki, dwóch zanieczyszczeń powietrza, w atmosferze.
wiele stopów zawiera ceru. Stop jest wytwarzany przez topienie i mieszanie dwóch lub więcej metali. Mieszanina ma właściwości odmienne od właściwości poszczególnych metali. Być może najbardziej znanym stopem ceru jest METAL misch. Misch metal zawiera wiele różnych pierwiastków ziem rzadkich i ma niezwykłą właściwość wydzielania iskry po uderzeniu. Stosuje się go np. w Krzemieniu zapalniczki.
Tlenek Ceru jest również stosowany jako materiał ścierny. Ścierniwo to sproszkowany materiał używany do szlifowania lub polerowania innych materiałów. Tlenek ceru zastąpił starszy materiał ścierny znany jako rouge do polerowania specjalistycznego szkła, np. luster teleskopowych.
wpływ na zdrowie
nie ma dowodów na to, że związki ceru stanowią zagrożenie dla zdrowia ludzi.