Loading AI tools
химический элемент с порядковым номером 58 Из Википедии, свободной энциклопедии
Це́рий (химический символ — Ce, от лат. Cerium) — химический элемент 3-й группы (по устаревшей классификации — побочной подгруппы третьей группы, IIIB) шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 58.
| Церий | ||||
|---|---|---|---|---|
| ← Лантан | Празеодим → | ||||
| ||||
| Внешний вид простого вещества | ||||
 Образец церия |
||||
| Свойства атома | ||||
| Название, символ, номер | Це́рий / Cerium (Ce), 58 | |||
| Группа, период, блок |
3 (устар. IIIB), 6, f-элемент |
|||
| Атомная масса (молярная масса) |
140,116(1)[1] а. е. м. (г/моль) | |||
| Электронная конфигурация | [Xe]4f15d16s2[2] | |||
| Радиус атома | 181 пм | |||
| Химические свойства | ||||
| Ковалентный радиус | 165 пм | |||
| Радиус иона | (+4e) 92 103.(+3e) 4 пм | |||
| Электроотрицательность | 1,12 (шкала Полинга) | |||
| Электродный потенциал | Ce←Ce3+ −2,34 В | |||
| Степени окисления | +2, +3, +4 | |||
| Энергия ионизации (первый электрон) |
540,1 (5,60) кДж/моль (эВ) | |||
| Термодинамические свойства простого вещества | ||||
| Плотность (при н. у.) | 6,757 г/см³ | |||
| Температура плавления | 1072 K (798,85 °С) | |||
| Температура кипения | 3699 K (3425,85 °С) | |||
| Мол. теплота плавления | 5,2 кДж/моль | |||
| Мол. теплота испарения | 398 кДж/моль | |||
| Молярная теплоёмкость | 26,94[3] Дж/(K·моль) | |||
| Молярный объём | 21,0 см³/моль | |||
| Кристаллическая решётка простого вещества | ||||
| Структура решётки |
Кубическая гранецентрированная |
|||
| Параметры решётки | 5,160 Å | |||
| Прочие характеристики | ||||
| Теплопроводность | (300 K) 11,3 Вт/(м·К) | |||
| Номер CAS | 7440-45-1 | |||
| 58 | Церий |
| 4f15d16s2 | |
Относится к лантаноидам.
Простое вещество церий — это мягкий, пластичный редкоземельный металл серебристого цвета. Легко окисляется на воздухе.
Назван в честь самой большой из малых планет, Цереры (Ceres), в свою очередь, названной в честь римской богини плодородия.
Немецкий химик М. Г. Клапрот, открывший цериевую землю в 1803 г. почти одновременно со своими шведскими коллегами — В. Хизингером и Й. Я. Берцелиусом, возражал против названия «церий», предлагая «церерий». Берцелиус, однако, отстоял своё название, ссылаясь на трудности произношения того имени, которое предлагал новому элементу Клапрот.
Содержание церия в земной коре — 70 г/т, в воде океанов — 5,2⋅10−6 мг/л[4].
Полная электронная конфигурация атома церия: 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f15d1
Церий — это вязкий и ковкий серебристый металл, легко поддающийся ковке и механической обработке при комнатной температуре.
Известны 4 кристаллические модификации:
Церий — это редкоземельный металл, неустойчив на воздухе, постепенно окисляется, превращаясь в белый оксид и карбонат церия. При нагревании до +160…+180 °C на воздухе загорается; порошок церия является пирофорным.
Церий реагирует с кислотами, при кипячении окисляется водой, устойчив к действию щелочей. Энергично взаимодействует с галогенами, халькогенами, азотом и углеродом.
Церий выделяют из смеси редкоземельных элементов процессами экстракции и хроматографии. Получают электролизом расплава фторида церия CeF3.
В современной технике широко используют способность церия (как и других лантаноидов) модифицировать сплавы на основе железа, магния; добавление 1% церия к магнию резко увеличивает прочность последнего на разрыв и сопротивление ползучести.
Легирование конструкционных сталей церием значительно повышает их прочность. Здесь действие церия в целом аналогично действию лантана. Но поскольку церий и его соединения дешевле и доступнее лантана, то значение церия как легирующей добавки больше.
Легирование церием алюминия увеличивает его прочность и снижает электропроводность (величина изменений зависит от концентрации церия в сплаве, а также от способа получения сплава).
Стоит отметить то обстоятельство, что церий с рядом металлов при сплавлении реагирует весьма бурно с образованием интерметаллидов. Так, весьма характерна для церия бурная реакция с цинком при сплавлении или при локальном нагревании смеси порошка церия с порошком цинка. Эта реакция протекает в форме мощного взрыва, поэтому весьма опасно прибавление кусочка церия к расплавленному цинку — происходит яркая вспышка и сильный взрыв.
В химической и нефтяной промышленности диоксид церия СеО2 (температура плавления 2600 °C) используют как катализатор. В частности, CeO2 хорошо ускоряет практически важную реакцию между водородом и окисью углерода (Водяной газ). Так же хорошо и надёжно работает диоксид церия в аппаратах, где происходит дегидрогенизация спиртов. Другое соединение церия — его сульфат Ce(SO4)2 — считают перспективным катализатором для сернокислого производства. Он намного ускоряет реакцию окисления сернистого ангидрида в серный.
Церий-магниевый нитрат (ЦМН) Ce2Mg3(NO3)12·24H2O используют в магнитных термометрах и как вещество для адиабатического размагничивания[5][6][7].
Сульфид церия применяется в качестве высокотемпературного термоэлектрического материала с высокой эффективностью, для увеличения эффективности обычно легируется сульфидом стронция.
В атомной технике широко применяют церий-содержащие стёкла — они не тускнеют под действием радиации, (так как образующиеся центры окраски не поглощают свет в видимом глазом диапазоне), позволяя изготавливать толстые стёкла для защиты персонала.
Диоксид церия церит входит в состав специальных стёкол как осветлитель и иногда как светло-жёлтый краситель.
Оксид церия(IV) совместно с диоксидом титана используется для варки цветных стёкол, окрашенных от светло-жёлтого до оранжевого оттенка.
Диоксид церия — основной компонент полирита, самого эффективного порошка для полирования оптического и зеркального стекла. Полирит — коричневый порошок, состоящий из оксидов редкоземельных элементов. Оксида церия в нём не меньше 45%. Известно, что с переходом на полирит качество полировки значительно улучшилось. На Харьковском заводе имени Ф. Э. Дзержинского, например, выход первосортного зеркального стекла после перехода на полирит увеличился в 10 раз. Выросла и производительность конвейера — за то же время полирит снимает примерно вдвое больше материала, чем другие полирующие порошки.
Сплав церия с 50 % железа (ферроцерий), а иногда и мишметалл используется как искусственный «кремень» в зажигалках.
Трифторид церия используется в качестве добавки при изготовлении углей для дуговых источников света, его добавление к материалу углей резко повышает яркость свечения.
В качестве чрезвычайно стойких огнеупорных материалов используют диоксид церия (до 2300 °C в окислительной и инертной атмосфере), сульфид церия (до 1800 °C в восстановительной атмосфере).
Соли церия применяются для лечения и предотвращения симптомов «морской болезни». В стоматологии используется цериевая сталь и керамика с содержанием диоксида церия.
Диоксид церия применяется в качестве компонента для производства твёрдого электролита[8] высокотемпературных топливных элементов.
Трифторид церия в сплаве с фторидом стронция используется для производства очень мощных твердотельных аккумуляторных батарей. Анодом в таких батареях является чистый металлический церий.
Легирующая добавка к электродам с серым наконечником для сварки TIG
Природный церий состоит из смеси четырёх стабильных[9] изотопов: 136Ce (0,185 %), 138Ce (0,251 %), 140Ce (88,450 %) и 142Ce (11,114 %). Два из них (136Ce и 142Ce), в принципе, могут испытывать двойной бета-распад, однако их радиоактивность не наблюдалась, установлены лишь нижние ограничения на периоды полураспада (3,8⋅1016 лет и 5,0⋅1016 лет, соответственно). Известны также 26 радионуклидов церия. Из них наиболее стабильны 144Ce (период полураспада 284,893 д), 139Ce (137,640 д) и 141Ce (32,501 д). Остальные известные радионуклиды церия имеют периоды полураспада менее 4 дней, а большинство из них — менее 10 минут. Известны также 2 изомерных состояния изотопов церия.
Церий-144 (период полураспада — 285 суток) является одним из продуктов деления урана-235, в связи с чем нарабатывается в больших количествах в ядерных реакторах. Применяется в виде диоксида (плотность около 6,4 г/см³) в производстве радиоизотопных источников тока в качестве источника тепла, его энерговыделение составляет около 12,5 Вт/см³.
Оказывает токсическое действие на рыб и низшие водные организмы. Обладает способностью к биоаккумуляции. Рекомендованные ВОЗ ПДК церия для питьевой воды составляют 0—0,05 мг/л.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
