L’élément chimique de cérium est classé comme l’un des lanthanides et de métal des terres rares. Il a été découvert en 1803 par Jacob Berzelius et Wilhelm von Hisinger et indépendamment la même année par Martin Klaproth.,
Data Zone
| Classification: | Cerium is a lanthanide and rare earth metal |
| Color: | gray |
| Atomic weight: | 140.,12 |
| State: | solid |
| Melting point: | 798 oC, 1071 K |
| Boiling point: | 3443 oC, 3716 K |
| Electrons: | 58 |
| Protons: | 58 |
| Neutrons in most abundant isotope: | 82 |
| Electron shells: | 2,8,18,20,8,2 |
| Electron configuration: | 4f2 6s2 |
| Density @ 20oC: | 6.,78 g/cm3 |
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| Atomic volume: | 20.67 cm3/mol | |
| Structure: | fcc: face-centered cubic | |
| Hardness: | 2.5 mohs | |
| Specific heat capacity | 0.19 J g-1 K-1 | |
| Heat of fusion | 5.460 kJ mol-1 | |
| Heat of atomization | 419 kJ mol-1 | |
| Heat of vaporization | 313.,8 kJ mol-1 | |
| 1st ionization energy | 534.4 kJ mol-1 | |
| 2nd ionization energy | 1050 kJ mol-1 | |
| 3rd ionization energy | 1949 kJ mol-1 | |
| Electron affinity | 50 kJ mol-1 | |
| Minimum oxidation number | 0 | |
| Min. common oxidation no. | 0 | |
| Maximum oxidation number | 4 | |
| Max. common oxidation no. | 4 | |
| Electronegativity (Pauling Scale) | 1.,12 | |
| Polarizability volume | 29., Oxide(s) | Ce2O3, CeO2 (ceria) |
| Hydride(s) | CeH2, CeH3 | |
| Chloride(s) | CeCl3 | |
| Atomic radius | 185 pm | |
| Ionic radius (1+ ion) | – | |
| Ionic radius (2+ ion) | – | |
| Ionic radius (3+ ion) | 115 pm | |
| Ionic radius (1- ion) | – | |
| Ionic radius (2- ion) | – | |
| Ionic radius (3- ion) | – | |
| Thermal conductivity | 11.,3 W m-1 K-1 | |
| Electrical conductivity | 1.4 x 106 S m-1 | |
| Freezing/Melting point: | 798 oC, 1071 K |
TEM image of a cerium oxide nanorod formed in an ice channel. Image Ref.(6).
Jacob Berzelius. Berzelius portrait from Royal Swedish Academy of Sciences.
Discovery of Cerium
le cérium a été découvert en 1803 par Jacob Berzelius et Wilhelm von Hisinger en Suède, et indépendamment la même année par Martin Klaproth en Allemagne.
Berzelius et Hisinger ont découvert le nouvel élément dans un minéral brun rougeâtre rare maintenant connu sous le nom de cérite, un silicate de cérium-lanthanide. (1), (2)
Berzelius et Hisinger ont préparé des sels de cérium à partir de cérite et ont étudié leurs réactions chimiques. Bien qu’ils n’aient pas pu isoler le métal pur, ils ont constaté que le cérium avait deux états d’oxydation: l’un donnant des sels incolores, l’autre Jaune-Rouge., (1), (3)
ils ont nommé le nouvel élément cérium d’après L’astéroïde Cérès, qui avait été découvert deux ans plus tôt par Giuseppe Piazzi. Ils ont appelé l’oxyde de cérium ‘ceria. »
L’analyse du minéral par Klaproth a également montré qu’il contenait l’oxyde d’un nouvel élément. Il a nommé l’oxyde ockroite d’après sa couleur rouge jaunâtre. (1), (3)
Berzelius et Hisinger ont publié leurs résultats avant Klaproth et le nom de cérium a été accepté pour le nouveau métal.
Berzelius et Klaproth sont des figures majeures de l’histoire de la chimie., En plus de leurs autres réalisations Berzelius a découvert le sélénium en 1817 et le thorium en 1828 tandis qu’en 1789 Klaproth a découvert à la fois l’uranium et le zirconium.
Carl G. Mosander, qui a travaillé en étroite collaboration avec Berzelius, a préparé du cérium métallique en 1825. Il a d’abord fait réagir le sulfure de cérium avec du chlore, donnant du chlorure de cérium anhydre. Il a réduit le chlorure avec du potassium, formant du chlorure de potassium et du cérium métallique. Il a bruni la poudre brune résultante pour obtenir un matériau gris avec un lustre métallique terne – le cérium, bien que plutôt impur., (3a), (4)
L’isolement du cérium par Mosander à partir de son chlorure à l’aide de potassium était similaire à L’approche utilisée par Ørsted pour isoler l’aluminium en 1825. Par la suite, Wöhler et Bussy ont utilisé cette méthode pour isoler le béryllium en 1828 et la même année, Berzelius l’a utilisée pour isoler le thorium.
Mosander a continué à étudier la chimie de la cérite et en 1839, il a découvert le nouvel élément lanthane, qui est également présent dans la cérite.,
Mischmetal is an alloy of cerium and lanthanum, with small amounts of neodymium and praseodymium. photo:Spypredator.
Researchers in Argonne’s Chemical Engineering Division have developed a catalyst that could help diesel truck manufacturers eliminate harmful nitrogen-oxide (NOx) emissions from diesel exhausts., Le bécher de matériau catalyseur Bleu est ‘Cu-ZSM-5″, une zéolite avec des ions de cuivre attachés dans sa structure micropore et un revêtement externe d’oxyde de cérium. photo: Laboratoire national de L’Argonne.
Apparence et Caractéristiques
effets Néfastes:
le Cérium est considéré comme modérément toxique.
Caractéristiques:
le Cérium est un réactif, souple, gris, brillant métal est malléable et ductile.
le métal se ternit dans l’air humide et réagit avec l’eau pour former de l’hydroxyde de cérium et de l’hydrogène gazeux.,
de petites particules du métal peuvent s’enflammer si un couteau gratte la surface du métal pur.
Il est attaqué par des solutions alcalines et tous les acides.
le cérium a une structure électronique variable: l’énergie du niveau interne 4f est presque la même que celle du niveau 6s, permettant une occupation variable de ces deux niveaux.
utilisations du cérium
Un alliage de cérium et de lanthane, avec de petites quantités de néodyme et de praséodyme (métal misch) combiné avec de l’oxyde de fer et de l’oxyde de magnésium est utilisé comme Silex dans les briquets à cigarettes et à gaz.,
le cérium est utilisé dans l’éclairage à arc au carbone, en particulier dans l’industrie cinématographique. Il est également utilisé dans les phosphores pour les écrans de télévision couleur et l’éclairage fluorescent.
l’oxyde de cérium est utilisé comme catalyseur pour réduire les émissions de monoxyde de carbone dans les gaz d’échappement des automobiles. L’oxyde de cérium, sous forme de nanopoudre, est ajouté au carburant diesel pour réduire les vapeurs de suie et améliorer les performances du moteur. Il est utilisé dans les parois des fours autonettoyants et est également utilisé pour polir les surfaces en verre.,
Flammacerium (nitrate de cérium-sulfadiazine d’argent) est une crème pour traiter et prévenir les infections dans les plaies de brûlure étendues. Le composant nitrate de cérium réduit l’apparition d’immunosuppression. (5)
abondance et Isotopes
abondance croûte terrestre: 60 parties par million en poids, 8,9 parties par million en moles
abondance système solaire: 4 parties par milliard en poids, 30 parties par billion en moles
coût, pur: 380 per par 100g
coût, en vrac: 1,20 per par 100g
bondant des lanthanides., On ne le trouve pas libre dans la nature, mais on le trouve dans un certain nombre de minéraux, principalement l’allanite, la bastnasite et la monazite. Commercialement, le cérium est préparé par électrolyse du chlorure ou par réduction du fluorure fondu avec du calcium.,
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"Cerium." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 04 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/cerium.html>.