Cerio
| Cerio | ||||
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| ← Lantano | Praseodimio → | ||||
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| Apariencia de una sustancia simple. | ||||
| muestra de cerio | ||||
| Propiedades del átomo | ||||
| Nombre, símbolo, número | Cerio / Cerio (Ce), 58 | |||
| Grupo , período , bloque |
3 (obsoleto 3), 6, elemento f |
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| Masa atómica ( masa molar ) |
140,116(1) [1] a. m.e. ( g / mol ) | |||
| Configuración electrónica | [ Xe ]4f 1 5d 1 6s 2 [2] | |||
| Radio del átomo | 181 horas | |||
| Propiedades químicas | ||||
| radio covalente | 165 horas | |||
| Radio de iones | (+4e) 92 103.(+3e) 16h | |||
| Electronegatividad | 1.12 (escala de Pauling) | |||
| Potencial de electrodo | Ce←Ce 3+ -2,34 V | |||
| Estados de oxidación | +2, +3, +4 | |||
| Energía de ionización (primer electrón) |
540,1 (5,60) kJ / mol ( eV ) | |||
| Propiedades termodinámicas de una sustancia simple. | ||||
| Densidad (en n.a. ) | 6,757 g/cm³ | |||
| Temperatura de fusión | 1072K _ | |||
| Temperatura de ebullición | 3699K _ | |||
| Oud. calor de fusión | 5,2 kJ/mol | |||
| Oud. calor de evaporacion | 398 kJ/mol | |||
| Capacidad calorífica molar | 26,94 [3] J/(K mol) | |||
| Volumen molar | 21,0 cm³ / mol | |||
| La red cristalina de una sustancia simple. | ||||
| Estructura de celosía | FCC cúbico |
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| Parámetros de celosía | 5.160Å _ | |||
| Otras características | ||||
| Conductividad térmica | (300 K) 11,3 W/(m·K) | |||
| número CAS | 7440-45-1 | |||
| 58 | Cerio |
| Ce140.116 | |
| 4f 1 5d 1 6s 2 | |
El cerio ( símbolo químico - Ce , del lat. Cerio ) es un elemento químico del 3er grupo (según la clasificación obsoleta - un subgrupo lateral del tercer grupo, IIIB), el sexto período del sistema periódico de elementos químicos de D. I. Mendeleev , con número atómico 58.
Se refiere a los lantánidos .
La sustancia simple cerio es un metal de tierra rara suave, dúctil y de color plateado . Se oxida fácilmente en el aire.
Historia
Llamado así por el mayor de los planetas menores, Ceres ( Ceres ), a su vez, llamado así por la diosa romana de la fertilidad.
El químico alemán M. G. Klaproth , que descubrió la tierra de cerio en 1803 casi simultáneamente con sus colegas suecos, W. Hisinger y J. J. Berzelius , se opuso al nombre "cerio", sugiriendo "cererium". Berzelius, sin embargo, defendió su nombre, refiriéndose a la dificultad de pronunciar el nombre que Klaproth proponía para el nuevo elemento.
Estar en la naturaleza
El contenido de cerio en la corteza terrestre es de 70 g/t, en el agua de los océanos - 5,2⋅10 −6 mg/l [4] .
Depósitos
Los principales yacimientos de cerio se encuentran en China, EE . UU ., Kazajistán , Rusia , Ucrania , Australia , Brasil , India , Escandinavia. .
Propiedades físicas
La configuración electrónica completa del átomo de cerio es: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 1 5d 1
El cerio es un metal plateado dúctil y maleable que se puede forjar y mecanizar fácilmente a temperatura ambiente.
Se conocen 4 modificaciones de cristal:
- Forma α con una red cristalina cúbica de tipo Cu hasta una temperatura de 95K
- Forma β con una red cristalina hexagonal de tipo La en el rango de temperatura 95–264K
- Forma γ con una red cristalina cúbica de tipo Cu en el rango de temperatura de 263 a 1035 K
- Forma δ con una red cristalina cúbica del tipo α-Fe a temperaturas superiores a 1035K
Propiedades químicas
El cerio es un metal de tierras raras , inestable en el aire, se oxida gradualmente, convirtiéndose en óxido blanco y carbonato de cerio. Cuando se calienta a +160…+180 °C, se inflama en el aire; el polvo de cerio es pirofórico .
El cerio reacciona con los ácidos, se oxida con el agua cuando se hierve y es resistente a los álcalis. Reacciona vigorosamente con halógenos , calcógenos, nitrógeno y carbono.
Conseguir
El cerio se aísla de una mezcla de elementos de tierras raras mediante procesos de extracción y cromatografía. Obtenido por electrólisis de una masa fundida de fluoruro de cerio CeF 3 .
Aplicación
Metalurgia
En la tecnología moderna, la capacidad del cerio (así como otros lantánidos) para modificar aleaciones basadas en hierro , magnesio es ampliamente utilizada ; la adición de cerio al 1% al magnesio aumenta considerablemente la resistencia a la tracción y la resistencia a la fluencia de este último.
La aleación de aceros estructurales con cerio aumenta significativamente su resistencia. Aquí la acción del cerio es generalmente similar a la del lantano . Pero como el cerio y sus compuestos son más baratos y más accesibles que el lantano, el valor del cerio como dopante es mayor.
La aleación de aluminio con cerio aumenta su resistencia y reduce su conductividad eléctrica (la magnitud de los cambios depende de la concentración de cerio en la aleación, así como del método de obtención de la aleación).
Vale la pena señalar el hecho de que el cerio reacciona muy violentamente con varios metales durante la fusión con la formación de compuestos intermetálicos . Así, una reacción violenta con zinc durante la fusión o calentamiento local de una mezcla de polvo de cerio con polvo de zinc es muy característica del cerio . Esta reacción se produce en forma de una poderosa explosión, por lo que agregar un trozo de cerio al zinc fundido es muy peligroso: se produce un destello brillante y una fuerte explosión.
Catalizadores
En las industrias química y petrolera , el dióxido de cerio CeO 2 (punto de fusión 2600 °C) se utiliza como catalizador . En particular, el CeO 2 acelera bien la reacción prácticamente importante entre el hidrógeno y el monóxido de carbono ( gas de agua ). El dióxido de cerio funciona igual de bien y de forma fiable en dispositivos en los que se produce la deshidrogenación del alcohol . Otro compuesto de cerio, su sulfato Ce(SO 4 ) 2 , se considera un catalizador prometedor para la producción de ácido sulfúrico. Acelera en gran medida la reacción de oxidación del dióxido de azufre a azufre.
Obtención y medida de temperaturas ultrabajas
El nitrato de cerio y magnesio (CMN) Ce 2 Mg 3 (NO 3 ) 12 ·24H 2 O se utiliza en termómetros magnéticos y como sustancia para la desmagnetización adiabática [5] [6] [7] .
Materiales termoeléctricos
El sulfuro de cerio se usa como material termoeléctrico de alta temperatura con alta eficiencia, generalmente dopado con sulfuro de estroncio para aumentar la eficiencia.
Producción de vidrio
En la tecnología nuclear, los vidrios que contienen cerio se utilizan ampliamente: no se empañan bajo la influencia de la radiación (ya que los centros de color resultantes no absorben la luz en el rango visible), lo que permite producir vidrios gruesos para proteger al personal.
La cerita de dióxido de cerio se incluye en vasos especiales como agente clarificador y, a veces, como tinte amarillo claro.
El óxido de cerio (IV), junto con el dióxido de titanio, se utiliza para fundir vidrios de colores, de color amarillo claro a naranja.
Abrasivos
El dióxido de cerio es el componente principal de la polirita, el polvo de pulido más efectivo para vidrio óptico y reflectante . La polirita es un polvo marrón que consiste en óxidos de elementos de tierras raras. El óxido de cerio en él no es inferior al 45%. Se sabe que con la transición a la polirita, la calidad del pulido ha mejorado significativamente. En la planta de Jarkov que lleva el nombre de F. E. Dzerzhinsky , por ejemplo, la producción de vidrio de espejo de primera clase después de cambiar a polirita aumentó 10 veces. La productividad del transportador también ha aumentado: al mismo tiempo, la polirita elimina aproximadamente el doble de material que otros polvos de pulido.
Aleaciones pirofóricas
Una aleación de cerio con un 50% de hierro ( ferrocerio ) y, a veces , mischmetal , se utiliza como " pedernal " artificial en los encendedores .
Fuentes de luz
El trifluoruro de cerio se usa como aditivo en la fabricación de carbones para fuentes de luz de arco; su adición al material del carbón aumenta drásticamente el brillo del resplandor.
Materiales refractarios
Como materiales refractarios de extrema resistencia se utilizan el dióxido de cerio (hasta 2300 °C en atmósfera oxidante e inerte), el sulfuro de cerio (hasta 1800 °C en atmósfera reductora).
Cerio en medicina
Las sales de cerio se utilizan para tratar y prevenir los síntomas del mareo. En odontología se utilizan acero al cerio y cerámicas que contienen dióxido de cerio.
Pilas de combustible
El dióxido de cerio se utiliza como componente para la producción de un electrolito sólido [8] de pilas de combustible de alta temperatura.
Fuentes de corriente química
El trifluoruro de cerio en una aleación con fluoruro de estroncio se utiliza para fabricar baterías de estado sólido muy potentes . El ánodo de tales baterías es cerio metálico puro.
Soldadura
Aditivo de aleación para electrodos de punta gris para soldadura TIG
Isótopos
El cerio natural consiste en una mezcla de cuatro isótopos [9] estables: 136 Ce (0,185 %), 138 Ce (0,251 %), 140 Ce (88,450 %) y 142 Ce (11,114 %). Dos de ellos ( 136 Ce y 142 Ce), en principio, pueden experimentar doble desintegración beta , pero no se ha observado su radiactividad, solo se han establecido límites inferiores en las vidas medias (3.8⋅10 16 años y 5.0⋅10 16 años , respectivamente). También se conocen 26 radionúclidos de cerio. De estos, los más estables son 144 Ce (vida media 284.893 d), 139 Ce (137.640 d) y 141 Ce (32.501 d). El resto de los radionúclidos de cerio conocidos tienen vidas medias inferiores a 4 días, y la mayoría de ellos inferiores a 10 minutos. También se conocen dos estados isoméricos de isótopos de cerio.
El cerio-144 (vida media: 285 días) es uno de los productos de fisión del uranio-235 y, por lo tanto, se produce en grandes cantidades en los reactores nucleares. Se utiliza en forma de dióxido (densidad de unos 6,4 g/cm³) en la producción de fuentes de corriente de radioisótopos como fuente de calor, su liberación de energía es de unos 12,5 W/cm³.
Toxicidad
Tiene un efecto tóxico sobre los peces y los organismos acuáticos inferiores. Tiene la capacidad de bioacumularse. El CMP recomendado por la OMS para el cerio en agua potable es de 0-0,05 mg/l.
Notas
- ↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg , Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Pesos atómicos de los elementos 2011 (Informe Técnico IUPAC ) // Química Pura y Aplicada . - 2013. - Vol. 85 , núm. 5 . — P. 1047-1078 . -doi : 10.1351 / PAC-REP-13-03-02 .
- ↑ Datos atómicos de referencia para cálculos de estructuras electrónicas, Cerium . NIST.gov.
- ↑ Enciclopedia Química: en 5 vols. / Equipo editorial: Zefirov N. S. (editor en jefe). - Moscú: Gran Enciclopedia Rusa, 1999. - T. 5. - S. 351.
- ↑ JP Riley y Skirrow G. Oceanografía química VI, 1965
- ↑ Evdokimov I. N. Métodos y medios de investigación. Parte 1. Temperatura, s. 53 . Ros. estado un-t de petróleo y gas ellos. IM Gubkin.
- ↑ Termometría magnética . TSB (3ª ed.), 1974, volumen 15 .
- ↑ Abraham A., Blini B., Resonancia paramagnética electrónica de iones de transición, volumen 1, 1972 , p. 361.
- ↑ El uso de combustibles que contienen azufre para celdas de combustible de oxidación directa
- ↑ Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH La evaluación NUBASE de las propiedades nucleares y de descomposición // Física nuclear A . - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . -doi : 10.1016/ j.nuclphysa.2003.11.001 . - .
Literatura
- Abraham A., Blini B. Resonancia paramagnética electrónica de iones de transición. Tomo I. - M. : Mir, 1972. - 652 p.
Enlaces
 diccionarios y enciclopedias |
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|---|---|
| En catálogos bibliográficos |
| Serie de actividad electroquímica de los metales. | |
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