Церий (Ce) | |
---|---|
Атомный номер | 58 |
Внешний вид | ковкий, вязкий металл железно-серого цвета |
Свойства атома | |
Атомная масса (молярная масса) |
140,115 а. е. м. (г/моль) |
Радиус атома | 181 пм |
Энергия ионизации (первый электрон) |
540,1 (5,60) кДж/моль (эВ) |
Электронная конфигурация | [Xe] 4f1 5d1 6s2 |
Химические свойства | |
Ковалентный радиус | 165 пм |
Радиус иона | (+4e) 92 103.(+3e) 4 пм |
Электроотрицательность (по Полингу) |
1,12 |
Электродный потенциал | Ce←Ce3+ -2,34В |
Степени окисления | 4, 3 |
Термодинамические свойства | |
Плотность | 6,757 г/см³ |
Удельная теплоёмкость | 0,205 Дж/(K·моль) |
Теплопроводность | 11,3 Вт/(м·K) |
Температура плавления | 1072 K |
Теплота плавления | 5,2 кДж/моль |
Температура кипения | 3699 K |
Теплота испарения | 398 кДж/моль |
Молярный объём | 21,0 см³/моль |
Кристаллическая решётка | |
Структура решётки | кубическая гранецентрированая |
Период решётки | 5,160 Å |
Отношение c/a | n/a |
Температура Дебая | n/a K |
История[]
Происхождение названия[]
Открытие церия (англ. Cerium, франц. Cerium, нем. Сег) является начальным звеном длинной цепи исследований редкоземельных элементов цериевой группы. Цериевую землю открыли в 1803 г. одновременно и независимо друг от друга Клапрот в Германии и Берцелиус и Гизингер в Швеции. Задолго до этого открытия на медном и висмутовом рудниках Бастнес в Швеции был найден тяжелый минерал. Его изучением занялся Кронштедт и, сочтя его трудно восстановимой железной рудой с примесью вольфрама (тунгстена), назвал тунгстеном (тяжелый камень из Бастнеса). Затем этот красноватый тунгстен исследовали Шееле и Элюайр и не нашли в нем вольфрама. В 1803 г. Клапрот, получивший в свое распоряжение образец минерала, заподозрил присутствие в нем какого-то неизвестного простого тела. При действии на освобожденный от железа желтый раствор минерала аммиаком получался осадок, прокалив который Клапрот получил коричневый порошок — окись новой земли. Он предложил назвать её охроитом (ochroit) от греч. желтовато-коричневый. В действительности же окись церия имеет белый цвет, и лишь её перекисное соединение обладает оранжево-коричневым цветом. Вероятно, Клапрот работал с загрязненной цериевой землей, и её окраска объяснялась примесью других редких земель, в частности празеодима, имеющего коричневую окраску. Одновременно с Клапротом анализом минерала занимался Берцелиус, в то время молодой врач гидропат, совладелец фабрики минеральных вод, основанной бароном Гизингером. Однако и тогда Берцелиус интересовался химией и совместно с Гизингером производил химические исследования. Оба они — заинтересовались загадочным «тяжелым шпатом» и по внешнему виду приняли его за разновидность гадолинита, содержащего медь, висмут и сернистое соединение молибдена. Растворив минерал в кислоте и отделив кремнезем и железо, они получили белый осадок, который после прокаливания стал коричневым, хотя и не содержал железа. В результате тщательных операций им удалось получить окисел неизвестного металла в количестве 50 % веса минерала. Они решили назвать металл, содержащийся в этом окисле, церием (Cerium) по имени малой планеты Цереры — первой из малых планет открытой в 1801г.; минерал, из которого была получена новая земля, был наименован церитом. Клапрот через несколько лет (1807) оспаривал название «церий», указывая, что оно может привести к недоразумениям, так как почти одинаково с лат. cera, означающим воск. Он предлагал назвать новый металл церерием (Cererium), а минерал цереритом. Многие химики приняли эти названия. Однако в своем учебнике химии Берцелиус указал, что такое изменение названия нецелесообразно, так как слово «церерий» трудное, неудобное для произношения. В середине прошлого столетия название церий стало общепринятым. Металлический церий был получен в чистом виде спустя 74 года (1875) после открытия элемента. В русской литературе употребляются оба названия и, кроме того, в более ранних сочинениях встречаются: церь (Захаров, 1810), церин (Страхов, 1825), цер, цериум (Двигубский, 1828). После появления учебника Гесса (1833) название «церий» утвердилось.
Получение[]
Цены[]
Цены на церий чистотой 99-99,9 составляют около 40-125 долл за 1 кг.
Физические свойства[]
Химические свойства[]
Редкоземельный металл, неустойчив на воздухе, постепенно окисляется, превращаясь в белый оксид.
Применение[]
Металлургия[]
В современной технике широко используют способность церия (как и других лантаноидов) модифицировать сплавы на основе железа, магния, добавления 1 % церия к магнию резко увеличивает прочность последнего на разрыв и сопротивление ползучести. Церий повышает электропроводность алюминия, меди, ниобия, титана.
Легирование конструкционных сталей церием значительно повышает их прочность. Здесь действие церия в целом аналогично действию лантана. Но, поскольку церий и его соединения дешевле и доступнее, чем лантан, значение церия как легирующей добавки больше, нежели лантана.
Легирование церием алюминия резко увеличивает его прочность и электропроводность (на несколько процентов).
Стоит отметить то обстоятельство что церий с рядом металлов при сплавлении реагирует весьма бурно с образованием интерметаллидов. Так весьма характерна для церия бурная реакция с цинком при сплавлении или при локальном нагревании смеси порошка церия с порошком цинка, эта реакция протекает в форме мощного взрыва, и весьма например опасным является прибавление кусочка церия к расплавленному цинку — происходит яркая вспышка и сильный взрыв.
Катализаторы[]
В химической и нефтяной промышленности двуокись церия СеО2 (т. пл 2600 °C) используют как катализатор. В частности, CeO2 хорошо ускоряет практически важную реакцию между водородом и окисью углерода. Так же хорошо и надежно работает двуокись церия в аппаратах, где происходит дегидрогенизация спиртов. Другое соединение церия — его сульфат Ce (SO4)2 — считают перспективным катализатором для сернокислого производства. Он намного ускоряет реакцию окисления сернистого ангидрида в серный.
Термоэлектрические материалы[]
Сульфид церия применяется в качестве высокотемпературного термоэлектрического материала с высокой эффективностью, для увеличения эффективности обычно легируется сульфидом стронция.
Производство стекла[]
В атомной технике широко применяют и церий-содержащие стекла — они не тускнеют под действием радиации, позволяя изготавливать толстые стёкла для защиты персонала.
Двуокись церия церит входит в состав специальных стёкол как осветлитель и иногда как светло-желтый краситель.
Абразивные материалы[]
То же вещество — основной компонент полирита, самого эффективного порошка для полировки оптического и зеркального стекла. Полирит — коричневый порошок, состоящий из окислов редкоземельных элементов. Окиси церия в нем не меньше 45%. Известно, что с переходом на полирит качество полировки значительно улучшилось. На харьковском заводе имени Ф. Э. Дзержинского, например, выход первосортного зеркального стекла после перехода на полирит увеличился в 10 раз. Выросла и производительность конвейера — за то же время полирит снимает примерно вдвое больше материала, чем другие полирующие порошки.
Пирофорные сплавы[]
Сплав церия с 50 % железа (ферроцерий), а иногда и мишметалл используется как искусственный «кремень» в зажигалках.
Источники света[]
Трехфтористый церий используется в качестве добавки при изготовлении углей для дуговых источников света, его добавление к материалу углей резко повышает яркость свечения.
Оксид церия совместно с двуокисью титана используется для варки цветных стекол окрашенных от светло-желтого до оранжевого оттенка.
Огнеупорные материалы[]
В качестве чрезвычайно стойких огнеупорных материалов используют двуокись церия(до 2300 °C в окислительной и инертной атмосфере), сульфид церия (до 1800 °C в восстановительной атмосфере).
Церий в медицине[]
Соли церия применяются для лечения и предотвращения симптомов «морской болезни». В стоматологии цериевая сталь и керамика с содержанием двуокиси церия.
Топливные элементы[]
Оксид церия применяется в качестве компонента для производства твердого электролита высокотемпературных топливных элементов.
Химические источники тока[]
Трехфтористый церий в сплаве с фторидом стронция используется для производства очень мощных твердотельных аккумуляторных батарей, анодом в таких батареях является чистый металлический церий.
Изотопы[]
Церий-144 (период полураспада 285 суток) применяется в виде двуокиси (плотность около 6,4 г/см3) в производстве радиоизотопных источников тока в качестве источника тепла, и энерговыделение состовляет около 12,5 Вт/см3.
Биологическая роль[]
Ссылки[]
H | He | ||||||||||||||||||||||
Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||||||||
Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||||
K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | ||||||
Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | ||||||
Cs | Ba | * | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn | ||||||
Fr | Ra | ** | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Uub | Uut | Uuq | Uup | Uuh | Uus | Uuo | ||||||
* | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | ||||||||
** | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr |
bs:Cerijum ca:Ceri co:Ceriu cs:Cer da:Cerium de:Cer el:Δημήτριο en:Cerium eo:Cerio es:Cerio et:Tseerium fi:Cerium fr:Cérium gl:Cerio (elemento) he:צריום hr:Cerij hu:Cérium id:Serium io:Cerio it:Cerio ja:セリウム jbo:jinmrseri ko:세륨 la:Cerium lb:Cer lt:Ceris lv:Cērijs nl:Cerium nn:Cerium no:Cerium pl:Cer pt:Cério sh:Cerijum sk:Cér sl:Cerij sr:Церијум sv:Cerium th:ซีเรียม tr:Seryum ug:سېرىي uk:Церій zh:铈
- Страница 0 - краткая статья
- Страница 1 - энциклопедическая статья
- Разное - на страницах: 2 , 3 , 4 , 5
- Прошу вносить вашу информацию в «Церий 1», чтобы сохранить ее