Kovový kov

Cer nebo Cer - Ce - atomové číslo 58

Cer byl objeven Jons Jacob Berzelius v roce 1803 a pojmenován po nově objevené trpasličí planetě Ceres. Stejně jako většina jejích prvků vzácných zemin - z nichž je nejběžnější - byl tento poprvé identifikován ve formě oxidu, takzvaného ceru, a byl získán pouze jako čistý kov desetiletí po svém prvním objevu.

V průmyslu se však rychle používají jak kovové soli, tak i směsi obsahující kovový cer. Soli céru měly antiemetický účinek a brzy si našli cestu do tinktury proti kašli a antibakteriálních terapií.

Přibližně ve stejné době vyvinul Carl Auer von Welsbach, rakouský vědec, který má smysl pro komercializaci svých objevů, dva produkty, které vyžadovaly použití ceru s velkým úspěchem: plynové rukávy a lehké kamínky. Auerovy plynové obálky byly jednoduchá zařízení - bavlněná tkanina namočená ve směsi solí - ze kterých žhavé uhlíky emitované při zahřívání poskytovaly v plynových lampách jasné bílé světlo.

Cerium našlo třetí použití v prvních dnech umělého osvětlení u uhelných lamp, které byly zvláště ceněny ve filmových ateliérech kvůli jejich extrémnímu jasu, takže mohly napodobit vzhled přirozeného slunečního světla.

S výjimkou dusičnanu ceru, který je stále k dispozici jako antiseptická a protizánětlivá topická léčba popálenin, sloučeniny ceru nacházejí v moderní medicíně jen málo použití, ale použití ceru při osvětlení stále pokračuje a roste: lucerny lusku s obsahem ceru a flint z jedné Slitiny Ceria se stále vyrábějí, ale dnes jsou pro výrobu monitorů a zářivek také nezbytné fluorescence obsahující CER.

Optické vlastnosti ceru jsou důležitým stavebním kamenem ve vývoji netoxických alternativ k pigmentům na bázi kadmia a důležitou součástí při výrobě skla, kde se používá pro zbarvení zlata a umožňuje selektivní blokování UV světla. Cerium také poskytuje cenné vlastnosti, když se přidává v malém množství do různých slitin: dělá hliník odolnějším vůči korozi, hořčíkem odolnějším vůči teplu a pomáhá snižovat obsah síry a kyslíku v oceli. Největší využití ceru je jeho použití jako polského oxidu ceričitého používaného na přesné optické komponenty a pro leštění křemíkových destiček v mikročipech.

Oxidy ceru jsou také užitečné jako katalyzátory a pro tento účel se používají v automobilových katalytických konvertorech, rafinaci ropy a palivových článcích na bázi pevného oxidu.

Stejně jako ostatní prvky vzácné zeminy se cer v přírodě nikdy nenachází v čisté formě. Lze jej získat pouze z minerálů vzácných zemin xenotim, monazit a bastnasite zahrnuto nebo vypnuto Ionenadsorptionstonen.

Některé výskyty

V přírodě jsou čtyři izotopy: stabilní cer 140 (88,48 procenta) a radioaktivní cer 142 (11,08 procent), cer 138 (0,25 procent) a cer-136 (0,19 procent). Bez jaderných izomerů bylo charakterizováno celkem 38 radioaktivních izotopů ceru. Jsou v rozmezí mezi 119 a 157 s poločasy rozpadu pouze 1,02 sekund pro Cer-151 a 5 × 1016 let pro Cer-142.

Cer se získává hlavně z monazitu a bastnasitu obsahujícího cer. Vyskytuje se také v allanitu, Zeritu, samarskitu a titanovém minerálním perovskitu. Těží se v USA, Číně, Rusku, Austrálii a Indii.

Cer nebo oxid ceru

Znovuzískání ceru

Kov se vyrábí elektrolýzou a metalotermickou redukcí halogenidů alkalickými kovy nebo kovy alkalických zemin. Existuje ve čtyřech allotropických (strukturálních) formách. A-fáze je orientována na kubickou tvář s a = 4,85 A při 77 K (-196 ° C nebo -321 ° F). P-fáze se tvoří těsně pod teplotou místnosti a je dvakrát hustě zabalená hexagonální s a = 3.6810 A a c = 11.857 Á. Fáze y je forma pokojové teploty a je krychlová tváří vystředěna a = 5.1610 A při 24 ° C (75 ° F). Fáze 8 je v kubickém těle vystředěna a = 4,12 A při 757 ° C (1.395 ° F).

Po komplexní separaci společníka ceru se oxid nechá reagovat s fluorovodíkem na Cerfluorid. Potom se redukuje na cer s vápníkem za vzniku fluoridu vápenatého. Oddělení zbývajících zbytků vápníku a nečistot se provádí dalším přetavením ve vakuu.

Funkce

Stříbřitě bílý lesklý kov je po europiu druhým nejreaktivnějším prvkem lanthanoidů. Povrchové poškození ochranné žluté vrstvy oxidu zapálí kov. Při teplotě nad 150 ° C hoří prudkou záře za vzniku cérie. Reaguje s vodou za vzniku hydroxidu ceričitého.

Cer se vyskytuje ve sloučeninách jako trojmocný bezbarvý nebo čtyřmocný žlutý až oranžový kation.

Pod vlivem tepla je silně napaden ethanolem a vodou. Rovněž se silně napadá v zásadách za vzniku hydroxidů ceru. V kyselinách se rozpustí v solích.
Vzhledem k tomu, že chemické vlastnosti vzácných zemin jsou podobné, kovový cer se zřídka používá v čisté formě, ale ve směsi, ve které se získává při výrobě minerálů vzácných zemin, tzv. Mischmetalu.

Periodická tabulka s prvky strategických kovů a vzácných zemin

Kliknutím na položku se dozvíte více o cenách, získávání zdrojů, těžbě a využití

Cerium, stejně jako všechny lanthanidy, je mírně toxický. Kovové cer může zapálit od 65 ° C. Jako jemně rozdělený kov se může zahřívat ve vzduchu bez energie a nakonec se vznítit. Připravenost k zapálení závisí mimo jiné na velikosti částic a stupni distribuce. Cerial ohně nesmí být uhaseny vodou jak plynný vodík se vyvíjí.

Cer použití

Sloučeniny ceru mají řadu praktických aplikací. Oxid je používán v optickém průmyslu pro jemné leštění skla, jako odbarvovač při výrobě skla, v ropných krakovacích katalyzátorech a jako třícestný auto-emisní katalyzátor, který využívá své duální valenční vlastnosti (3 + / 4 +). Cerium je spolu s dalšími prvky vzácných zemin součástí mnoha slitin železa k zachycení síry a kyslíku a k zesítění litiny. Používá se také v neželezných slitinách, zejména ke zlepšení odolnosti superslitin při oxidaci za vysokých teplot. Mischmetal (typicky 50 procent ceru, 25 procent lanthanum, 18 procent neodym, 5 procent praseodym a 2 procent jiné vzácné zeminy) se používá hlavně pro lehčí kamínky a legující přísady.

V metalurgii se cer používá jako přísada do slitin hliníku a slitin na bázi železa odolných vůči vysokým teplotám. Podporuje separaci síry a kyslíku v procesu tavení. Slitina železa a slitiny Cereisen slouží jako výchozí materiál pro kamínky pro použití v zapalovačích a pro vytváření jisker na horských dráhách a ve filmových scénách (nehody). Cereisen ve složení 70% cer a 30% železo, také známý jako Auermetall, byl registrován pro patent Karl Auer von Welsbach v roce 1903. Modifikace našla celosvětovou distribuci jako pazourek pro zapalovače.

Malé přísady (více či méně čistých) sloučenin ceru propůjčují jiným materiálům určité vlastnosti:

1. Ceria (CeO 2) se používá ke stabilizaci podpory keramického katalyzátoru z oxidu hlinitého pro výfukové katalyzátory pro automobily.
2. Součástí některých speciálních čoček, například UV filtrů a čelních skel, a odvlhčovačů při výrobě skla
3. Pro barvení smaltu
4. Ceria se používá jako lešticí prostředek při zpracování skla
5. Fluorescenční barviva (fosfory) dopovaná cerem v obrazových zkumavkách a bílých LED
6. jako doping v pláštích
7. Samočisticí pece obsahují povlak obsahující cer
8. Síran ceričitý jako oxidační činidlo v kvantitativní analýze (Cerimetry)
9. jako kontrastní činidlo při jaderné rezonanci
10. jako fosfor v plynových výbojkách
11. přidaná k regeneraci filtrů sazí rozpuštěných v palivu
12. jako součást spojovacích slitin obsahujících jiné než drahé kovy ve stomatologické technologii (keramika)
13. jako oxidační činidlo pro organické syntézy s CAN (dusičnan ceričito-amonný), (NH4) ²Ce (NO³) 6

Zvláštní vlastnosti

Cer se liší od praseodymia a terbia od jiných vzácných zemin tím, že tvoří sloučeniny, ve kterých je jeho oxidační stav + 4; je to jediná vzácná země, která má v roztoku oxidační stav + 4. Soli iontu Ce4 + (jádrové soli), což jsou silné, ale stabilní oxidanty, se používají v analytické chemii k detekci oxidovatelných látek, jako je železo (železo v oxidační zóně + 2). Cerium v ​​oxidačním stavu + 3 se chová jako typická vzácná Země.