Cerium (Deutsch)

Cerium (Ce), chemical element, the most abundant of the rare-earth metals.

Britannica Quiz

Periodensystem der Elemente

Testen Sie Ihre Bindung mit dem Periodensystem der Elemente in diesem Quiz auf alle 118 chemischen Elemente und ihre Symbole. Sie sind vielleicht mit den chemischen Symbolen für Wasserstoff und Sauerstoff vertraut, aber können Sie Elemente mit niedrigerem Profil wie Gadolinium und Erbium mit ihren entsprechenden Symbolen abgleichen?,

Handelsübliches Cer ist eisengrau gefärbt, silbrig in reiner Form und etwa so weich und duktil wie Zinn. Es oxidiert an der Luft bei Raumtemperatur zu CeO2. Das Metall reagiert langsam mit Wasser und löst sich schnell in verdünnten Säuren auf, außer Flusssäure (HF), die zur Bildung der schützenden Fluoridschicht (CeF3) auf der Oberfläche des Metalls führt. Cer-Drehungen (ab dem Zeitpunkt, an dem das Metall gefeilt, geschliffen oder bearbeitet wird) entzünden sich leicht an der Luft und brennen weiß-heiß., Seine pyrophorische Natur macht eine seiner wichtigen metallurgischen Anwendungen in leichteren Feuersteinen aus. Das Metall sollte entweder im Vakuum oder in einer inerten Atmosphäre gelagert werden. Das Metall ist ein mäßig starker Paramagnet sowohl unter als auch über Raumtemperatur und wird unter 13 K antiferromagnetisch (-260 °C oder -436 °F). Es wird im Millikelvin-Bereich bei Drücken über 20 kbar supraleitend.

Cer als Oxid (ceria) wurde 1803 von den schwedischen Chemikern Jöns Jacob Berzelius und Wilhelm Hisinger in Zusammenarbeit und unabhängig vom deutschen Chemiker Martin Klaproth entdeckt., Es wurde nach dem Asteroiden Ceres benannt, der 1801 entdeckt wurde. Cer kommt in Bastnasit, Monazit und vielen anderen Mineralien vor. Es ist auch unter den Spaltprodukten von Uran, Plutonium und Thorium gefunden. Cer ist etwa so reichlich wie Kupfer und fast dreimal so reichlich wie Blei in den magmatischen Gesteinen der Erdkruste.

Vier Isotope kommen in der Natur vor: stabiles Cer-140 (88,45 Prozent) und radioaktives Cer-142 (11,11 Prozent), Cer-138 (0,25 Prozent) und Cer-136 (0,19 Prozent)., Ohne nukleare Isomere wurden insgesamt 38 radioaktive Isotope von Cer charakterisiert. Sie reichen in der Masse von 119 bis 157 mit Halbwertszeiten so kurz wie 1,02 Sekunden für Cer-151 und so lang wie 5 × 1016 Jahre für Cer-142.

Das Metall wird durch Elektrolyse der wasserfreien geschmolzenen Halogenide oder durch metallotherme Reduktion der Halogenide mit Alkali-oder Erdalkalimetallen hergestellt. Es existiert in vier allotropen (strukturellen) Formen., Die α-Phase ist flächenzentriert kubisch mit a = 4,85 Å bei 77 K (-196 °C oder -321 °F). Die β-Phase bildet sich knapp unter Raumtemperatur und ist doppelt dicht gepackt sechseckig mit a = 3.6810 Å und c = 11.857 Å. Die γ-Phase ist die Raumtemperaturform und ist flächenzentriert kubisch mit a = 5.1610 Å bei 24 °C (75 °F). Die δ-Phase ist körperzentriert kubisch mit a = 4,12 Å bei 757 °C (1,395 °F).

Cerverbindungen haben eine Reihe praktischer Anwendungen., Das Dioxid wird in der Optikindustrie zum Feinpolieren von Glas, als Entfärbungsmittel in der Glasherstellung, in Petroleum-Crack-Katalysatoren und als Drei-Wege-Emissionskatalysator für Kraftfahrzeuge eingesetzt, der seine Doppelvalenz nutzt (3+/4+) eigenschaften. Zusammen mit den anderen Seltenerdmetallen ist Cer Bestandteil zahlreicher Eisenlegierungen, um Schwefel und Sauerstoff abzufangen und Gusseisen zu nodulisieren. Es wird auch in Nichteisenlegierungen verwendet, am häufigsten zur Verbesserung der Hochtemperaturoxidationsbeständigkeit von Superlegierungen., Mischmetall (typischerweise 50 Prozent Cer, 25 Prozent Lanthan, 18 Prozent Neodym, 5 Prozent Praseodym und 2 Prozent andere Seltene Erden) wird hauptsächlich für leichtere Feuersteine und Legierungszusätze verwendet.

Zusammen mit Praseodym und Terbium unterscheidet sich Cer von den anderen Seltenen Erden dadurch, dass es Verbindungen bildet, in denen seine Oxidationsstufe +4 beträgt; Es ist die einzige seltene Erde, die eine +4-Oxidationsstufe in Lösung aufweist., Salze des Ce4 + – Ions (Cersalze), die starke, aber stabile Oxidationsmittel sind, werden in der analytischen Chemie zur Bestimmung oxidierbarer Substanzen wie Eisen (Eisen im +2-Oxidationszustand) verwendet. Cer in seinem +3 Oxidationszustand verhält sich wie eine typische seltene Erde.