Cerium

Cerium er det 58. grundstof i det periodiske system, og har det kemiske symbol Ce. Under normale temperatur- og trykforhold ligner dette metal jern, men det er langt blødere og mere formbart.

Cerium
Metal; ligner jern
Periodiske system
Generelt
Atomtegn	Ce
Atomnummer	58
Elektronkonfiguration	2, 8, 18, 19, 9, 2
Gruppe	ingen (Lanthanider)
Periode	6
Blok	f
Atomare egenskaber
Atommasse	140,116(1)
Atomradius	185 pm
Elektronkonfiguration	[Xe] 4f1 5d1 6s²
Elektroner i hver skal	2, 8, 18, 19, 9, 2
Kemiske egenskaber
Oxidationstrin	3, 4 (mildt basisk oxid)
Elektronegativitet	1,12 (Paulings skala)
Fysiske egenskaber
Tilstandsform	Fast stof
Krystalstruktur	Kubisk fladecentreret
Massefylde (fast stof)	(ved stuetemp.) 6,770 g/cm3
Massefylde (væske)	6,55 g/cm3
Smeltepunkt	795 °C
Kogepunkt	3.443 °C
Smeltevarme	5,46 kJ/mol
Fordampningsvarme	398 kJ/mol
Varmefylde	(ved 25 °C) 26.94 J·mol–1K–1
Varmeledningsevne	(ved 300 K) 11.3 W·m–1K–1
Varmeudvidelseskoeff.	(stuetemp.) (γ, poly) 6.3 µm/(m·K)
Elektrisk resistivitet	(stuetemp.) (β, poly) 828 nΩ·m
Mekaniske egenskaber
Youngs modul	(γ form) 33,6 GPa
Forskydningsmodul	(γ form) 13,5 GPa
Kompressibilitetsmodul	(γ form) 21,5 GPa
Poissons forhold	(γ form) 0,24
Hårdhed (Mohs' skala)	2,5
Hårdhed (Vickers)	270 MPa
Hårdhed (Brinell)	412 MPa
v d r

Kemiske egenskaber

Rent, metallisk cerium "anløbes" (iltes) hurtigt ved kontakt med atmosfærisk luft, og kan endda bryde i brand hvis man skraber i det med f.eks. en kniv. Cerium reagerer også villigt med syrer, baser og pH-neutralt vand, om end reaktionen med koldt vand forløber langsomt. Af alle de sjældne jordarter er det kun europium der er mere reaktionsvilligt end cerium.

Cerium danner kemiske forbindelser hvor det har oxidationstrin +3 eller +4: Cerium-salte med cerium i oxidationstrin +3 er orangerøde eller gule, mens salte med cerium i oxidationstrin +4 almindeligvis er hvide.

I fast form antager cerium en af fire krystalstrukturer, kaldet α, β, γ og δ:

• Ved temperaturer under −196 °C forefindes cerium i α-formen
• Mellem −196 °C og −23 °C antager stoffet sin β-form
• Mellem −23 °C og 726 °C indtræder γ-formen, og
• Ved temperaturer over 726 °C overgår stoffet til δ-formen.

Tekniske anvendelser

Cerium i dets metalliske form indgår i en række legeringer, bl.a. sammen med aluminium. I støbejern modvirker det dannelsen af grafit, og gør jernet mere formbart, og i stål reducerer det oxider og sulfider i materialet. Magnesiumlegeringer danner mindre krystaller hvis de tilsættes cerium samt zirconium; det gør det lettere at støbe legeringen i komplekse faconer. Cerium indgår også i legeringer der bruges til at lave magneter af, og i de elektroder der anvendes i TIG-svejsning. De "sten" der danner gnisten i visse typer lightere er i virkeligheden en legering hvor blandt andet cerium indgår.

Cerium(IV)oxid anvendes i stigende grad som katalysator i selvrensende ovne og indenfor olieraffinering, og som tilsætningsstof i glassorter hvor det, sammen med andre ceriumforbindelser, blandt andet regulerer glassets farve og ultraviolette egenskaber. I glasindustrien bruges cerium(IV)oxid også som polermiddel i fremstillingen af optiske komponenter.

Forekomst og udvinding

Cerium er det mest udbredte grundstof blandt de såkaldte sjældne jordarter, idet det ikke er så sjældent endda — Jordens skorpe indeholder 46 ppm, eller 0,0046 % cerium. Det udvindes primært fra mineralerne monazit og bastnasit, men findes også naturligt i form af allanit, hydroxylbastnasit, rhabdofan og synchysit — der er forekomster nok til at forsyne os med cerium og andre sjældne jordarter i mange år fremover.

Se også

• Wikimedia Commons har flere filer relateret til Cerium