Ceriu este „fratele mai mare” incontestabil în marea familie a elementelor de pământuri rare. În primul rând, abundența totală de pământuri rare în scoarță este de 238 ppm, ceriul fiind de 68 ppm, reprezentând 28% din compoziția totală a pământurilor rare și clasându-se pe primul loc; în al doilea rând, ceriul este al doilea element de pământ rar descoperit la nouă ani după descoperirea ytriului (1794). Aplicația sa este foarte extinsă, iar „ceriul” este de neoprit.
Descoperirea elementului ceriu
Carl Auer von Welsbach
Ceriul a fost descoperit și denumit în 1803 de German Kloppers, chimistul suedez Jöns Jakob Berzelius și mineralogul suedez Wilhelm Hisinger. Se numește ceria, iar minereul său se numește cerită, în memoria lui Ceres, un asteroid descoperit în 1801. De fapt, acest tip de silicat de ceriu este o sare hidratată care conține 66% până la 70% ceriu, în timp ce restul sunt compuși de calciu, fier și...ytriu.
Prima utilizare a ceriului a fost un șemineu pe gaz inventat de chimistul austriac Carl Auer von Welsbach. În 1885, a încercat un amestec de magneziu, lantan și oxid de ytriu, dar aceste amestecuri au emis o lumină verde fără succes.
În 1891, el a descoperit că oxidul de toriu pur producea o lumină mai bună, deși era albastră, și amestecat cu oxid de ceriu(IV) producea o lumină albă strălucitoare. În plus, oxidul de ceriu(IV) poate fi folosit și ca și catalizator pentru arderea oxidului de toriu.
Ceriu metalic
★ Ceriul este un metal alb-argintiu ductil și moale, cu proprietăți active. Când este expus la aer, se oxidează, formând un strat de oxid exfoliant asemănător ruginii. Când este încălzit, arde și reacționează rapid cu apa. O mostră de ceriu metalic de dimensiunile unui centimetru se corodează complet în aproximativ un an. Evitați contactul cu aerul, oxidanții puternici, acizii puternici și halogenii.
★ Ceriul există în principal în monazit și bastnaesit, precum și în produsele de fisiune ale uraniului, toriului și plutoniului. Nociv pentru mediu, o atenție deosebită trebuie acordată poluării apelor.
★ Ceriul este al 26-lea element ca abundență, reprezentând 68 ppm din scoarța terestră, al doilea după cupru (68 ppm). Ceriul este mai abundent decât metalele obișnuite, cum ar fi plumbul (13 ppm) și staniul (2,1 ppm).
Configurația electronică a ceriului
Aranjamente electronice:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f1 5d1
★ Ceriul este situat după lantan și are electroni 4f pornind de la ceriu, ceea ce îi facilitează participarea la reacțiile chimice. Cu toate acestea, orbitalul 5d al ceriului este ocupat, iar acest efect nu este suficient de puternic în ceriu.
Majoritatea lantanidelor pot folosi doar trei electroni ca electroni de valență, cu excepția ceriului, care are o structură electronică variabilă. Energia electronilor 4f este aproape aceeași cu cea a electronilor externi 5d și 6s delocalizați în stare metalică și este necesară doar o cantitate mică de energie pentru a schimba ocuparea relativă a acestor niveluri de energie electronică, rezultând dubla valență de +3 și +4. Starea normală este valența de +3, prezentând valența de +4 în apa anaerobă.
Aplicarea ceriului
★ Poate fi utilizat ca aditiv pentru aliaje și pentru producerea de săruri de ceriu etc.
★ Poate fi folosit ca aditiv pentru sticlă pentru a absorbi razele ultraviolete și infraroșii și este utilizat pe scară largă în sticla auto.
★ Poate fi utilizat ca un material excelent pentru protecția mediului, iar în prezent cel mai reprezentativ este catalizatorul de purificare a gazelor de eșapament auto, care previne eficient evacuarea în aer a unei cantități mari de gaze de eșapament auto.
★ Luminăelemente de pământuri rareCompus în principal din ceriu, ca regulatori de creștere a plantelor, poate îmbunătăți calitatea culturilor, crește randamentul și spori rezistența culturilor la stres.
Sulfura de ceriu poate înlocui metale precum plumbul și cadmiul, care sunt dăunătoare mediului și oamenilor, în pigmenți, poate colora materialele plastice și poate fi utilizată și în industria acoperirilor și a cernelurilor.
★Oxid de ceriu(IV)poate fi utilizat ca și compus de lustruire, de exemplu, în lustruirea chimico-mecanică (CMP).
Ceriul poate fi utilizat și ca materiale de stocare a hidrogenului, materiale termoelectrice, electrozi de ceriu-wolfram, condensator ceramic, ceramică piezoelectrică, abrazivi de ceriu-carbură de siliciu, materii prime pentru pile de combustie, catalizatori pentru benzină, materiale magnetice permanente, materiale medicale, diverse oțeluri aliate și metale neferoase.
Data publicării: 03 iulie 2023