Struktura cerio, właściwości, uzyskiwanie, zastosowania

On cer Jest to metal należący do serii Lantanide, którego symbol chemiczny jest CE. Pomimo tego, że jest elementem ziem rzadkich, prawda jest taka, że ​​jej obfitość jest bardzo podobna do miedzi, a nawet większa niż ołowiu lub cyny, o stężeniu 66 ppm w korze Ziemi.

Wzgórze jest ekonomicznie wykorzystywane z minerałów Monacite i. W tych minerałach konieczne jest oddzielenie jonów CE⁴⁺ obecny w tlenku CEO₂, zwany cerią. Jest to jedyny lantanid, który tworzy bardzo stabilny tlenek o stanie utleniania +4 i nr +3 (CE₂ALBO₃).

Ultra czysta próbka metalicznego wzgórza zapieczętowana w szklanym ampudy z argonem. Źródło: Obrazy Hi-Res Elementów Chemicznych/CC (https: // CreativeCommons.Org/licencje/według/3.0)

Cerio to metal, który ma wiele zastosowań przemysłowych, a także w poprawie środowiska. Niektóre z jego najważniejszych zastosowań są następujące: jako krzemień papierosów, katalizator destylacji oleju, kontroler emanacji gaz samochodowych itp.

Ten metal ma duże znaczenie w chemii analitycznej. To tyle, że technika ma swoją własną nazwę: cerymetria. Jony CE⁴⁺, W kwaśnej pożywce są to silne środki utleniające, zmniejszające się do CE³⁺. W trakcie procesu utleniają i kwantyfikują anality, takie jak: wiara²⁺, NIE₂, Sn²⁺, As³⁺, itp.

Jeśli chodzi o część biologiczną, wzgórze jest obecne w płynach kościołów, takich jak ślina, pot, krew, mocz i płyny mózgowo -rdzeniowe. Jest również obecny w niektórych potrawach, na przykład czarnej orzechy i zielonej pieprzu. Dlatego jest to biochemia Lantanid z większą obecnością (ale nie uczestnictwem).

[TOC]

Odkrycie

Cerio odkryli Jacob Berzelius i Wilhelm von Hister w Szwecji w 1803 roku, a niezależnie przez Martina Klaprotha, tego samego roku, w Niemczech.

Berzelius i Hister odkryli wzgórze w czerwonawo-brązowym mineralnym minerałie znanym jako Cerita: krzemian Cerio-Lantanan. W rzeczywistości nie izolują czystego metalu, ale zauważyli, że metal miał dwa stany utleniania. Jedna z nich wyprodukowała bezbarwne sole; podczas gdy druga wytwarzała żółtawocze czerwonymi solami.

Nazwali nowo odkryty metal „Cerio” na cześć Ceresa, asteroidy odkryta przez Giuseppe Piuzzi w 1801 roku. Nazwa Ceres odpowiada również Bogu rolnictwa w mitologii rzymskiej.

Klaproth ustalił również, że nowy element obecny w cericie był w postaci tlenku, który nazwał tlenek Ockroita pod kątem żółtawo -czerwonego koloru.

Może ci służyć: Maleico Acid: Structure, właściwości, uzyskiwanie, zastosowania

Carl G. Mossandre, w 1825 r., Udało mu się przygotować metalowe wzgórze przy użyciu tej samej metodologii stosowanej do izolacji aluminiowej w tym samym roku.

Mossandre reagował siarką cerium z chlorem do wytworzenia chlorku cerium, zmniejszając ten ostatni poprzez reakcję potasu. Rezultatem był chlorek potasu i metaliczne wzgórze, obserwując, że uzyskany metal miał szary kolor z nieprzezroczystym metalicznym połyskiem.

Struktura cerio

Wzgórze ma wiele krystalicznych struktur, mając do czterech form alotropowych tylko pod ciśnieniem atmosferycznym.

W gorąco cerio przyjmuje strukturę sześcienną wyśrodkowaną na ciele (BCC), która istnieje tylko powyżej 726 ° C i jest symbolizowana jako δ-CE.

Poniżej 726 °.

Z drugiej strony zimno, cerio krystalizuje się ze strukturą DHCP, która istnieje w zakresie temperatur od -150 ° C do 25 ° C. Ta faza lub alotropowe jest reprezentowane jako β-C; I jest to, wraz z γ-C, najważniejsze fazy cerio.

I wreszcie mamy kolejną gęstą strukturę FCC, która istnieje poniżej -150 ° C, która jest reprezentowana jako α -Cce.

Niezwykłą cechą na wzgórzu jest to, że jego krystaliczne fazy mają różne prędkości przejścia. To znaczy, gdy kryształ cerio jest chłodzony, a nie cała jego struktura przechodzi na przykład do fazy α-C, ale będzie składać się z mieszaniny α-C i β-C, ponieważ transformacja β-CE w α-Ce, Jest wolniejszy niż γ-CE do α-CE.

Elektroniczna Konfiguracja

Elektroniczne ustawienia cerowe

Skrócona konfiguracja elektroniczna Cerio jest następująca:

[Xe] 4f¹ 5 d¹ 6s²

Należy zauważyć, że trzy poziomy energii są obecne w ich orbitach Valencia: 4F, ​​5D i 6s. Ponadto jego cztery elektrony mają stosunkowo podobne energie elektroniczne, co wyjaśnia kolejną strukturalną osobliwość ceru: można go utlenić lub zmniejszyć pod wysokim ciśnieniem lub intensywne chłodzenie.

Ceation⁴⁺ Istnieje i jest bardzo stabilny, ponieważ, jak wspomniano powyżej, cztery elektrony mają podobne energie; Dlatego mogą „zgubić się” bez trudności, tworząc wiązania chemiczne. Z drugiej strony CE⁴⁺ Jest izolektroniczny do gazu ksenonowego, zyskując w ten sposób dodatkową stabilność.

Właściwości cerio

Wygląd fizyczny

Srebrny biały stał

Masa cząsteczkowa

140.116 g/mol

Liczba atomowa

58

Temperatura topnienia

795 ° C

Punkt wrzenia

3.443 ° C

Gęstość

6.770 g/cm³

Fusion Heat

5,46 kJ/mol

Ciepło parowe

398 kJ/mol

Pojemność kaloryczna trzonowa

26,94 J/(mol · k)

Twardość

Skala MOHS: 2.5

Stany utleniania

Stany utleniania wzgórza wynoszą +1 (CE⁺), +2 (CE²⁺), +3 (CE³⁺), +4 (CE⁴⁺), będąc dwoma ostatnimi najbardziej dominującymi.

Może ci służyć: Isopreno: Struktura, właściwości, aplikacje

Elektronialiczność

1.2 w skali Pauling

Energia jonizacji

Po pierwsze: 534 kJ/mol

Po drugie: 1.050 kJ/mol

Po trzecie: 1.949 kJ/mol

Reaktywność

Wzgórze jest utleniane w powietrzu, tworząc warstwę tlenku. Proces ten jest przyspieszany przez ogrzewanie dwutlenku cerio, CEO₂, Żółty, znany również jako cera:

CE + O₂ → CEO₂

Cerio jest metaforycznym metalem, to znaczy, gdy pochodzące wióry są natychmiast zeskrobane. Jest to również metal elektropozytywny, który słabo reaguje z wodą, reakcja wzrasta wraz z temperaturą, wytwarzając wzgórze (III) i wodór gazowy:

2 CE + 6 H₂O → 2 CE (OH)₃ + 3 godz₂

Wzgórze jest atakowane przez kwasy i zasady, silne lub słabe, z wyjątkiem kwasu fluorhorowego, z którym tworzy ochronną warstwę fluorku ceru na powierzchni metalu.

Z drugiej strony Cerio jest silnym środkiem redukującym, zdolnym do gwałtownej reakcji z cynkiem, antymonią i fosforem w temperaturze 400 ° C.

Uzyskanie

Wzgórze jest obecne w kilku minerałach, w tym w: La Monacita, La Bastnäsita, La Allanita, La Cerita i La Samarskita, będąc najbardziej ekonomicznym minerałami Monacita i Bastnäsita.

Bastnäsita, na przykład po zebraniu, otrzymuje obróbkę kwasu solnego w celu oczyszczenia zanieczyszczeń, takich jak węglan wapnia. Następnie znajduje się na zewnątrz, aby utlenić go do tlenku.

Większość lantanidów jest utleniona do tworzenia mózgu (LN₂ALBO₃). Sesquexides odpowiadają tlenkom utworzonym przez trzy atomy tlenu i dwa atomy innego elementu. Jednak wzgórze jest utleniane do dwutlenku ceru, który jest nierozpuszczalny w wodzie, jest w stanie wymykać lub ekstraktować kwasem solnym 0.5 m, oddzielając w ten sposób od innych Lantanides.

Metaliczne wzgórze można uzyskać za pomocą środków. Jest również wytwarzany przez rozszczepienie uranu, plutonu i nuklearnego toru.

Używa/aplikacje

Lighters

Wzgórze jest stosowane w połączeniu z kilkoma pierwiastkami chemicznymi, takimi jak Lantano, Neomid i Paseomid, oprócz tlenków żelaza i magnezu, aby działać jak krzemień w podnośnikach papierosowych i gazowych.

Błyskawica

Cerium jest stosowane w oświetleniu łuku węglowego, stosowanego w branży filmowej, a także jako fosfor w oświetleniu fluorescencyjnym i w kolorowej telewizji.

Metalurgia

Wzgórze jest używane w metalurgii jako stabilizator elektrod stopowych i spawalniczych.

Może ci służyć: benzaldehyd

Szkło

Tlenek ceru jest stosowany jako związek polerowy, który wytwarza wysokiej jakości powierzchnie optyczne, stosowane również jako szklany środek odkolający, który staje się nieprzezroczysty dla promieniowania w pobliżu ultrafioletu.

Wzgórze jest używane w płaszczu światła wymyślonego przez austriackiego chemika Carla Auera von Welsbacha, przy użyciu dwutlenku cerowego zmieszanego z tlenkiem toru w celu produkcji jasnego białego światła. Tlenek cerio zapobiega ciemnieniu płyt szklanych telewizyjnych przez bombardowanie elektronów.

Przemysł naftowy

Cerium jest stosowany jako katalizator w frakcjonowanym procesie destylacji oleju.

Środowisko

Tlenek ceru jest stosowany jako katalityczny zgromadzenie w celu zmniejszenia emisji tlenku węgla i tlenków azotu w gazach spalinowych pojazdów silnikowych. Te tlenki są bardzo toksyczne dla ludzi.

Tlenek cerio, dodany do paliwa oleju napędowego, służy jako katalizator spalania i eliminacji cząstek węgla, unikając w ten sposób emisji do atmosfery w postaci sadzy.

Medycyna

Cerio szczawianu zastosowano w leczeniu nudności i wymiotów, szczególnie tych, które występują podczas ciąży.

Wzgórze jest stosowane w leczeniu ran wytwarzanych w oparzeniach trzeciego stopnia, nie tylko ze względu na jego działanie antyseptyczne, ale także pomaga zapobieganie powikłaniom septycznym i ogólnoustrojowym, które występują po oparzeniach podczas ustalania uwalnianych toksyn.

Flammacerium (srebrny sulfadiazyna) jest stosowany jako krem ​​do zapobiegania infekcjom ran z powodu ważnych oparzeń, zmniejszając azotan cerium pojawienie się immunosupresji.

Wzgórze zastosowano jako antyneoplastyczną, odrzuconą praktykę. Jednak badania zostały ponownie uruchomione do użytku.

Niewielkie ilości cerio występują u ludzi, głównie w kościach ze względu na ich podobieństwo do wapnia.

Wskazano, że wzgórze może interweniować w metabolizmie, z pewnymi pozytywnymi skutkami. Na przykład Cerio działałby w metabolizmie powodując zmniejszenie ciśnienia krwi, poziomu cholesterolu, apetytu i ryzyka krzepnięcia krwi.

Bibliografia

1. Shiver & Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna. (czwarta edycja). MC Graw Hill.
2. Jakupec, m. DO., Unfried, str. i Keppler, B. P. (2005). Właściwości farmakologiczne związków cerium. Obrót silnika. Physiol. Biochem. Farmakol. 153: 101-111
3. Wikipedia. (2020). Cer. Źródło: w:.Wikipedia.org
4. Dr. Doug Stewart. (2020). Fakty elementów cerium. Odzyskane z: Chemicool.com
5. Mohammad Reza Ganjali i in. (2016). Odstraszanie serii lantanidów różnymi metodami analitycznymi. Scientedirect.
6. National Center for Biotechnology Information (2020). Cer.  Podsumowanie Pubchem Comunund dla CID 23974,. Odzyskane z: Pubchem.NCBI.NLM.Nih.Gov