Церий металлический

Церий или Cer - Ce - атомный номер 58

Церий был открыт Йонсом Якобом Берцелиусом в 1803 году и назван в честь недавно открытой карликовой планеты Церера. Как и большинство его редкоземельных элементов, из которых он является наиболее распространенным, этот был впервые идентифицирован в виде его оксида, так называемого церия, и был получен как чистый металл только спустя десятилетия после его первого открытия.

Тем не менее, как соли металлов, так и смеси, содержащие металлический церий, быстро используются в промышленности. Соли церия оказывали противорвотное действие и вскоре нашли применение в настойках от кашля и в антибактериальной терапии.

Примерно в то же время Карл Ауэр фон Вельсбах, австрийский ученый, склонный к коммерциализации своих открытий, разработал два продукта, для которых с большим успехом требовалось использование церия: газовые рукава и легкие кремневые камни. Газовые баллончики Ауэра были простыми устройствами - хлопчатобумажной тканью, пропитанной солевой смесью, - угольки, испускаемые при нагревании, давали яркий белый свет в газовых лампах.

В первые годы искусственного освещения церий нашел третье применение в угольных дуговых лампах, которые особенно ценились в киностудиях из-за их чрезвычайной яркости, поэтому они могли имитировать внешний вид солнечного света.

За исключением нитрата церия, который по-прежнему доступен в качестве антисептического и противовоспалительного местного лечения ожогов, соединения церия находят мало применения в современной медицине, но использование церия в освещении продолжалось и расширялось: церийсодержащие оболочки фонарей и кремни от одного Сплавы церия все еще находятся в производстве, но сегодня CER-содержащие флуоресцеры также необходимы для изготовления мониторов и люминесцентных ламп.

Оптические свойства церия являются важным строительным блоком в разработке нетоксичных альтернатив пигментам на основе кадмия и важному компоненту в производстве стекла, где он используется для окрашивания золота и позволяет избирательно блокировать ультрафиолетовое излучение. Церий также обеспечивает ценные свойства при добавлении в небольших количествах в различные сплавы: он делает алюминий более устойчивым к коррозии, магний более термостойким и помогает снизить содержание серы и кислорода в стали. Наибольшее использование церия используется в качестве полирующего оксида церия (IV), используемого для прецизионных оптических компонентов, а также для полировки кремниевых пластин в микрочипах.

Оксиды церия также полезны в качестве катализаторов и используются для этой цели в автомобильных каталитических нейтрализаторах, нефтеперерабатывающих и твердооксидных топливных элементах.

Как и другие элементы редкой земли, церий никогда не встречается в чистом виде в природе. Его можно получить только из редкоземельных минералов, таких как ксенотим, монацит и бастназит включен или выключен Ionenadsorptionstonen.

Определенные случаи

В природе существует четыре изотопа: стабильный церий 140 (процент 88,48) и радиоактивный церий 142 (процент 11,08), церий 138 (процент 0,25) и церий-136 (процент 0,19). Без основных изомеров были охарактеризованы все радиоактивные изотопы церия 38. Они находятся в диапазоне между 119 и 157 с периодами полураспада всего 1,02 секунд для Cer-151 и 5 × 1016 лет для Cer-142.

Церий в основном извлекается из церийсодержащих монацитов и бастназитов. Встречается также в алланите, зерите, самарските и титановом минерале перовските. Добывается в США, Китае, России, Австралии и Индии.

Церий или оксид церия

Восстановление церия

Металл получают электролизом и металлотермическим восстановлением галогенидов щелочными или щелочноземельными металлами. Он существует в четырех аллотропных (структурных) формах. Α-фаза является гранецентрированной кубической с a = 4,85 Å при 77 K (-196 ° C или -321 ° F). Β-фаза образуется чуть ниже комнатной температуры и является гексагональной с двойной плотной упаковкой с a = 3.6810 Å и c = 11.857 Å. Γ-фаза является формой комнатной температуры и является кубической гранецентрированной с a = 5.1610 Å при 24 ° C (75 ° F). Фаза δ находится в центре кубического тела с a = 4,12 Å при 757 ° C (1.395 ° F).

После сложного отделения цериевого компаньона оксид реагирует с фтористым водородом до серфторида. Затем он восстанавливается до церия с кальцием с образованием фторида кальция. Разделение оставшихся остатков кальция и примесей происходит при дополнительном переплаве в вакууме.

Особенности

Серебристо-белый блестящий металл - второй по активности элемент лантаноидов после европия. Поверхностное повреждение защитного слоя желтого оксида приводит к воспламенению металла. При температуре выше 150 ° C он горит сильным свечением с образованием церия. Он реагирует с водой с образованием гидроксида церия.

Церий встречается в соединениях в виде трехвалентного бесцветного или четырехвалентного желтого до оранжевого катиона.

Под воздействием тепла на него сильно воздействуют этанол и вода. Он также подвергается сильному воздействию щелочей с образованием гидроксидов церия. В кислотах растворяется в солях.
Поскольку химические свойства редкоземельных элементов аналогичны, металлический церий редко используется в чистом виде, но в смеси, в которой он получается при производстве редкоземельных минералов, так называемый мишметалл.

Периодическая таблица с элементами стратегических металлов и редких земель

Нажмите на элемент, чтобы узнать больше о ценах, источниках, добыче и использовании

Церий, как и все лантаноиды, слабо токсичен. Металлический церий может воспламениться от 65 ° C. Как тонкоизмельченный металл, он может нагреваться в воздухе без энергии и, наконец, воспламеняться. Помимо прочего, готовность к воспламенению очень сильно зависит от размера частиц и степени распределения. Некоторые пожары нельзя тушить водой, поскольку выделяется газообразный водород.

Cer использовать

Соединения церия имеют ряд практических применений. Диоксид используется в оптической промышленности для тонкой полировки стекла, в качестве обесцвечивателя при производстве стекла, в катализаторах крекинга нефти, а также в качестве трехкомпонентного катализатора автоэмиссии, который использует свойства двойной валентности (3 + / 4 +). Церий вместе с другими редкоземельными элементами является частью многих железных сплавов для улавливания серы и кислорода и сшивания чугуна. Он также используется в цветных сплавах, особенно для повышения стойкости жаропрочных сплавов к высокотемпературному окислению. Мишметалл (обычно 50 с процентным содержанием церия, 25 с процентным содержанием лантана, 18 с процентным содержанием неодима, 5 с процентным содержанием празеодима и 2% с другими редкоземельными элементами) в основном используется для более легких кремневых камней и легирующих добавок.

В металлургии церий используется в качестве добавки к алюминиевым сплавам и жаропрочным сплавам на основе железа. Он поддерживает разделение серы и кислорода в процессе плавления. Металлический сплав Cereisen с добавлением железа служит сырьем для кремня, используемого в зажигалках, а также для создания искр на американских горках и в сценах кино (сцены аварий). Cereisen в составе 70% церия и 30% железа, также известный как Auermetall, был зарегистрирован на патент Карлом Ауэром фон Вельсбахом в 1903 году. Модификация нашла мировое распространение как кремень для зажигалок.

Небольшие добавления (более или менее чистых) соединений церия придают определенные свойства другим материалам:

1. Церия (CeO 2) используется для стабилизации алюмокерамического носителя катализатора для автомобильных выхлопных катализаторов.
2. Часть некоторых специальных линз, например, УФ-фильтры и ветровые стекла, а также осушители в производстве стекла
3. Для окраски эмали
4. Церия используется в качестве полирующего агента при обработке стекла
5. Легированные церием флуоресцентные красители (люминофоры) в кинескопах и белых светодиодах
6. как допинг в мантии
7. Самоочищающиеся печи содержат церийсодержащее покрытие
8. Сульфат церия (IV) как окислитель в количественном анализе (Cerimetry)
9. в качестве контрастного вещества при ядерном резонансе
10. как люминофор в газоразрядных трубках
11. добавлен в регенерацию сажевых фильтров, растворенных в топливе
12. в составе сплавов, содержащих недрагоценные металлы в стоматологической технике (керамика)
13. в качестве окислителя для органических синтезов с CAN (нитрат церия-аммония), (NH4) ²Ce (NO³) 6

Некоторые особенности

Cer отличается от празеодима и тербия от других редкоземельных элементов тем, что он образует соединения, в которых его степень окисления составляет + 4; это единственный редкоземельный элемент, который имеет степень окисления + 4 в растворе. Соли иона Ce4 + (ядра солей), которые являются мощными, но стабильными окислителями, используются в аналитической химии для обнаружения окисляемых веществ, таких как железо (железо в зоне окисления + 2). Церий в состоянии окисления + 3 ведет себя как типичный редкоземельный элемент.