Cerio metallo

Cerio o Cer - Ce - numero atomico 58

Il cerio fu scoperto da Jons Jacob Berzelius nel 1803 e prese il nome dal pianeta nano recentemente scoperto Cerere. Come la maggior parte dei suoi elementi delle terre rare - di cui è il più comune - anche questo è stato identificato per la prima volta sotto forma del suo ossido, il cosiddetto cerio, ed è stato ottenuto come metallo puro solo decenni dopo la sua prima scoperta.

Tuttavia, nell'industria sono stati rapidamente utilizzati sia sale di metallo che miscele contenenti cerio metallico. I sali di cerio hanno avuto un effetto antiemetico e presto si sono fatti strada nelle tinture per la tosse e nelle terapie antibatteriche.

Più o meno nello stesso periodo, Carl Auer von Welsbach, uno scienziato austriaco con un talento per la commercializzazione delle sue scoperte, sviluppò con grande successo due prodotti che richiedevano l'uso del cerio: maniche a gas e pietre di selce leggere. Le buste di gas di Auer erano semplici dispositivi - un tessuto di cotone imbevuto di una miscela di sale - da cui le braci emesse quando riscaldate fornivano una luce bianca e brillante nelle lampade a gas.

Il cerio ha trovato un terzo uso nei primi giorni dell'illuminazione artificiale nelle lampade ad arco a carbone, che erano particolarmente apprezzate negli studi cinematografici a causa della loro estrema luminosità, in modo da poter imitare l'aspetto della luce solare naturale.

Con l'eccezione del nitrato di cerio, che è ancora disponibile come trattamento topico antisettico e antinfiammatorio per le ustioni, i composti del cerio trovano scarso uso nella medicina moderna, ma l'uso del cerio nell'illuminazione è continuato e ampliato: gusci di lanterna contenenti cerio e selce da uno Le leghe di Ceria sono ancora in produzione, ma oggi i fluorescenti contenenti CER sono anche indispensabili per la produzione di monitor e lampade fluorescenti.

Le proprietà ottiche del cerio sono un elemento fondamentale nello sviluppo di alternative non tossiche ai pigmenti a base di cadmio e un componente importante nella fabbricazione del vetro dove viene utilizzato per la colorazione dell'oro e consente il blocco selettivo della luce UV. Il cerio fornisce anche preziose proprietà se aggiunto in piccole quantità in varie leghe: rende l'alluminio più resistente alla corrosione, il magnesio più resistente al calore e aiuta a ridurre il contenuto di zolfo e ossigeno nell'acciaio. L'uso più grande di cerio è nel suo uso come ossido di cerio lucido (IV) usato su componenti ottici di precisione e per lucidare wafer di silicio in microchip.

Gli ossidi di cerio sono utili anche come catalizzatori e vengono utilizzati a tale scopo nei convertitori catalitici per autoveicoli, nella raffinazione del petrolio e nelle celle a combustibile a ossidi solidi.

Come altri elementi della terra rara, il cerio non si trova mai nella sua forma pura in natura. Può essere ottenuto solo da minerali delle terre rare come xenotime, monazite , bastnasite incluso o spento Ionenadsorptionstonen.

Certe occorrenze

Esistono quattro isotopi in natura: cerio 140 stabile (percentuale 88,48) e cerio radioattivo 142 (percentuale 11,08), cerio 138 (percentuale 0,25) e cerio-136 (percentuale 0,19). Senza gli isomeri core, sono stati caratterizzati un totale di isotopi radioattivi Xerio di cerio. Sono nell'intervallo tra 38 e 119 con emivite di soli 157 secondi per Cer-1,02 e 151 × 5 anni per Cer-1016.

Il cerio viene estratto principalmente dalla monazite e dalla bastnasite contenenti cerio. Si verifica anche in allanite, Zerit, samarskite e perovskite minerale di titanio. Viene estratto negli Stati Uniti, in Cina, Russia, Australia e India.

Cerio o ossido di cerio

Recupero di cerio

Il metallo è prodotto per elettrolisi e riduzione metallotermica degli alogenuri con metalli alcalini o alcalino-terrosi. Esiste in quattro forme allotropiche (strutturali). La fase α è cubica centrata sulla faccia con a = 4,85 Å a 77 K (-196 ° C o -321 ° F). La fase β si forma appena sotto la temperatura ambiente ed è doppiamente densamente esagonale con a = 3.6810 Å ec c = 11.857 Å. La fase γ è la forma di temperatura ambiente ed è cubica centrata a faccia con a = 5.1610 Å a 24 ° C (75 ° F). La fase δ è centrata sul corpo cubico con a = 4,12 Å a 757 ° C (1.395 ° F).

Dopo una complessa separazione del compagno di cerio, l'ossido viene fatto reagire con acido fluoridrico a cerfluoride. Viene quindi ridotto a cerio con calcio per formare fluoruro di calcio. La separazione dei residui di calcio rimanenti e delle impurità avviene in un'ulteriore rifusione sotto vuoto.

Particolaritá

Il metallo lucido bianco argenteo è il secondo elemento più reattivo dei lantanoidi dopo l'europio. Un danno superficiale allo strato protettivo di ossido giallo accende il metallo. Sopra i 150 ° C brucia con un bagliore violento per formare ceria. Reagisce con l'acqua per formare idrossido di cerio.

Il cerio si presenta nei composti come un catione da incolore o tetravalente da giallo a arancione trivalente.

Sotto l'influenza del calore, è fortemente attaccato da etanolo e acqua. Inoltre è fortemente attaccato negli alcali per formare idrossidi di cerio. Negli acidi, si dissolve in sali.
Poiché le proprietà chimiche delle terre rare sono simili, il cerio metallico viene raramente usato in forma pura, ma nella miscela in cui si ottiene nella produzione dei minerali delle terre rare, il cosiddetto mischmetal.

La tavola periodica con elementi di metalli strategici e terre rare

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Il cerio, come tutti i lantanidi, è leggermente tossico. Il cerio metallico può incendiarsi da 65 ° C. Essendo un metallo finemente diviso, può riscaldarsi nell'aria senza energia e infine accendersi. Tra le altre cose, la prontezza all'accensione dipende molto dalla dimensione delle particelle e dal grado di distribuzione. Gli incendi di cereali non devono essere estinti con l'acqua man mano che l'idrogeno gassoso si evolve.

Certo uso

I composti di cerio hanno una serie di applicazioni pratiche. Il biossido viene utilizzato nell'industria dell'ottica per la lucidatura fine del vetro, come decolorante nella fabbricazione del vetro, nei catalizzatori di cracking del petrolio e come catalizzatore di auto-emissione a tre vie che utilizza le sue proprietà a doppia valenza (3 + / 4 +). Il cerio, insieme agli altri elementi delle terre rare, fa parte di molte leghe di ferro per intrappolare zolfo e ossigeno e per reticolare la ghisa. Viene anche utilizzato nelle leghe non ferrose, in particolare per migliorare la resistenza all'ossidazione ad alta temperatura delle superleghe. Mischmetal (tipicamente 50 percento cerio, 25 percento lantanio, 18 percento neodimio, 5 percento praseodimio e 2 percento altre terre rare) viene utilizzato principalmente per pietra focaia leggera e aggiunte di leghe.

Nella metallurgia, il cerio viene utilizzato come additivo per leghe di alluminio e leghe a base di ferro resistenti alle alte temperature. Supporta la separazione di zolfo e ossigeno nel processo di fusione. La lega metallica mista ferro Cereisen funge da materia prima per le selci da utilizzare negli accendini e per generare scintille sulle montagne russe e nelle scene dei film (scene di incidenti). Cereisen nella composizione 70% cerio e 30% ferro, noto anche come Auermetall, fu registrato per un brevetto da Karl Auer von Welsbach nel 1903. Una modifica trovata distribuzione mondiale come pietra focaia per accendini.

Piccole aggiunte di composti di cerio (più o meno puri) conferiscono determinate proprietà ad altri materiali:

1. Ceria (CeO 2) viene utilizzato per stabilizzare il supporto del catalizzatore ceramico di allumina per i catalizzatori di scarico automobilistici.
2. Parte di alcune lenti speciali, ad esempio filtri UV e parabrezza, e deumidificatori nella produzione di vetro
3. Per colorare lo smalto
4. La ceria viene utilizzata come agente lucidante nella lavorazione del vetro
5. Coloranti fluorescenti (fosfori) drogati con cerio in tubi di immagine e LED bianchi
6. come doping nei mantelli
7. I forni autopulenti contengono un rivestimento contenente cerio
8. Solfato di cerio (IV) come agente ossidante nell'analisi quantitativa (cerimetria)
9. come mezzo di contrasto alla risonanza nucleare
10. come fosforo nei tubi di scarico del gas
11. aggiunto alla rigenerazione dei filtri antiparticolato di fuliggine disciolti nel carburante
12. come parte di leghe leghe non preziose contenenti metalli nella tecnologia dentale (ceramica)
13. come ossidante per sintesi organiche con CAN (nitrato di ammonio cerio), (NH4) ²Ce (NO³) 6

Alcune funzioni speciali

Cer differisce da praseodimio e terbio da altre terre rare in quanto forma composti in cui il suo stato di ossidazione è + 4; è l'unica Terra Rara ad avere uno stato di ossidazione + 4 in soluzione. I sali di Ce4 + ion (sali core), che sono ossidanti potenti ma stabili, vengono utilizzati in chimica analitica per rilevare sostanze ossidabili come il ferro (ferro nella zona di ossidazione + 2). Il cerio nel suo stato di ossidazione + 3 si comporta come una tipica Terra Rara.