L’elemento chimico cerio è classificato come lantanide e metallo delle terre rare. Fu scoperto nel 1803 da Jacob Berzelius e Wilhelm von Hisinger e indipendentemente nello stesso anno da 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 | |
| Volume di polarizzabilità | 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
Il cerio fu scoperto nel 1803 da Jacob Berzelius e Wilhelm von Hisinger in Svezia, e indipendentemente nello stesso anno da Martin Klaproth in Germania.
Berzelius e Hisinger scoprirono il nuovo elemento in un raro minerale bruno-rossastro ora noto come cerite, un silicato di cerio-lantanide. (1), (2)
Berzelius e Hisinger prepararono sali di cerio dalla cerite e studiarono le loro reazioni chimiche. Sebbene non potessero isolare il metallo puro, scoprirono che il cerio aveva due stati di ossidazione: uno che produceva sali incolori, l’altro giallo-rosso., (1), (3)
Hanno chiamato il nuovo elemento cerio dopo l’asteroide Cerere, che era stato scoperto solo due anni prima da Giuseppe Piazzi. Hanno chiamato cerio ossido ‘ ceria.’
L’analisi di Klaproth del minerale ha anche indicato che conteneva l’ossido di un nuovo elemento. Ha chiamato l’ossido ockroite dopo il suo colore rosso giallastro. (1), (3)
Berzelius e Hisinger pubblicarono i loro risultati prima di Klaproth e il nome cerium fu accettato per il nuovo metallo.
Berzelius e Klaproth sono figure importanti nella storia della chimica., Oltre ai loro altri risultati Berzelius scoprì il selenio nel 1817 e il torio nel 1828 mentre nel 1789 Klaproth scoprì sia l’uranio che lo zirconio.
Carl G. Mosander, che lavorò a stretto contatto con Berzelius, preparò il cerio metallico nel 1825. In primo luogo ha reagito solfuro di cerio con cloro, producendo cloruro di cerio anidro. Ha ridotto il cloruro con il potassio, formando cloruro di potassio e cerio metallico. Ha brunito la polvere marrone risultante per ottenere un materiale grigio con una lucentezza metallica opaca-cerio, anche se piuttosto impuro., (3a), (4)
L’isolamento di Mosander del cerio dal suo cloruro usando il potassio era simile all’approccio usato da Ørsted per isolare l’alluminio nel 1825. Successivamente Wöhler e Bussy usarono questo metodo per isolare il berillio nel 1828 e nello stesso anno Berzelius lo usò per isolare il torio.
Mosander continuò a studiare la chimica dei ceriti e nel 1839 scoprì il nuovo elemento lantanio, presente anche nella cerite.,
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., Il becher del materiale blu del catalizzatore è “Cu-ZSM-5”, una zeolite con gli ioni di rame attaccati all’interno della sua struttura del microporo e un rivestimento esterno dell’ossido di cerio. foto: Argonne Laboratorio nazionale.
Aspetto e caratteristiche
Effetti nocivi:
Il cerio è considerato moderatamente tossico.
Caratteristiche:
Il cerio è un metallo reattivo, morbido, grigio, brillante, malleabile e duttile.
Il metallo si appanna nell’aria umida e reagisce con l’acqua per formare idrossido di cerio più gas idrogeno.,
Piccole particelle di metallo possono incendiarsi se un coltello graffia la superficie di metallo puro.
È attaccato da soluzioni alcaline e tutti gli acidi.
Il cerio ha una struttura elettronica variabile: l’energia del livello 4f interno è quasi uguale a quella del livello 6s, consentendo un’occupazione variabile di questi due livelli.
Usi di Cerio
Una lega di cerio e lantanio, con piccole quantità di neodimio e praseodimio (metallo misch) combinato con ossido di ferro e ossido di magnesio viene utilizzato come pietra focaia in accendini a gas e sigarette.,
Il cerio è utilizzato nell’illuminazione ad arco di carbonio, specialmente nell’industria cinematografica. Viene anche utilizzato nei fosfori per schermi televisivi a colori e illuminazione fluorescente.
L’ossido di cerio viene utilizzato come convertitore catalitico per ridurre le emissioni di monossido di carbonio nei fumi di scarico delle automobili. L’ossido di cerio, come nanopolvera, viene aggiunto al gasolio per ridurre i fumi fuligginosi e migliorare le prestazioni del motore. Viene utilizzato nelle pareti dei forni autopulenti e viene anche utilizzato per lucidare le superfici in vetro.,
Flammacerium (nitrato di cerio-argento sulfadiazina) è una crema per trattare e prevenire le infezioni in estese ferite da ustione. Il componente di nitrato di cerio riduce l’insorgenza di immunosoppressione. (5)
Abbondanza e Isotopi
Abbondanza sulla crosta terrestre: 60 parti per milione in peso, 8.9 parti per milione per talpe
Abbondanza sistema solare: 4 parti per miliardo, in peso, 30 parti per trilione dalle talpe
Costo, pure: $380 per 100g
il Costo di massa: $1,20 per 100g
Fonte: Cerio è il più abbondante dei lantanidi., Non si trova libero in natura, ma si trova in un certo numero di minerali, principalmente allanite, bastnasite e monazite. Commercialmente, il cerio viene preparato per elettrolisi del cloruro o per riduzione del fluoruro fuso con il calcio.,
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"Cerium." Chemicool Periodic Table. Chemicool.com. 04 Oct. 2012. Web. <https://www.chemicool.com/elements/cerium.html>.