Cerium er den ubestridte 'storebror' i den store familie af sjældne jordarter. For det første er den samlede mængde sjældne jordarter i jordskorpen 238 ppm, hvor cerium udgør 68 ppm, hvilket tegner sig for 28 % af den samlede sammensætning af sjældne jordarter og rangerer som nummer et. For det andet er cerium det andet sjældne jordarters element, der blev opdaget ni år efter opdagelsen af yttrium (1794). Dets anvendelse er meget omfattende, og "cerium" er ustoppelig.
Opdagelsen af elementet cerium
Carl Auer von Welsbach
Cerium blev opdaget og navngivet i 1803 af den tyske Kloppers, den svenske kemiker Jöns Jakob Berzelius og den svenske mineralog Wilhelm Hisinger. Det kaldes ceria, og dets malm kaldes cerit til minde om Ceres, en asteroide, der blev opdaget i 1801. Faktisk er denne type ceriumsilikat et hydreret salt, der indeholder 66% til 70% cerium, mens resten er forbindelser af calcium, jern og ...yttrium.
Den første anvendelse af cerium var en gaspejs opfundet af den østrigske kemiker Carl Auer von Welsbach. I 1885 forsøgte han en blanding af magnesium, lanthan og yttriumoxid, men disse blandinger udsendte et grønt lys uden held.
I 1891 fandt han ud af, at ren thoriumoxid producerede et bedre lys, selvom den var blå, og blandedes med cerium(IV)oxid for at producere et klart hvidt lys. Derudover kan cerium(IV)oxid også bruges som katalysator til forbrænding af thoriumoxid.
Ceriummetal
★ Cerium er et duktilt og blødt sølvhvidt metal med aktive egenskaber. Når det udsættes for luft, oxideres det og danner et rustlignende, afskallende oxidlag. Ved opvarmning brænder det og reagerer hurtigt med vand. En centimeterstor ceriummetalprøve korroderer fuldstændigt inden for cirka et år. Undgå kontakt med luft, stærke oxidanter, stærke syrer og halogener.
★ Cerium findes hovedsageligt i monazit og bastnesit, såvel som i fissionsprodukter af uran, thorium og plutonium. Skadelig for miljøet, bør der lægges særlig vægt på forurening af vandløb.
★ Cerium er det 26. mest udbredte grundstof og tegner sig for 68 ppm i jordskorpen, kun overgået af kobber (68 ppm). Cerium er mere udbredt end almindelige metaller såsom bly (13 ppm) og tin (2,1 ppm).
Cerium Elektronkonfiguration
Elektroniske ordninger:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f1 5d1
★ Cerium er placeret efter lanthan og har 4f elektroner udgående fra cerium, hvilket gør det nemt at deltage i kemiske reaktioner. Ceriums 5d orbital er dog optaget, og denne effekt er ikke stærk nok i cerium.
★ De fleste lanthanider kan kun bruge tre elektroner som valenselektron, med undtagelse af cerium, som har en variabel elektronisk struktur. Energien for 4f-elektroner er næsten den samme som for de eksterne 5d- og 6s-elektroner, der er delokaliseret i metaltilstanden, og kun en lille mængde energi er nødvendig for at ændre den relative besættelse af disse elektroniske energiniveauer, hvilket resulterer i den dobbelte valens på +3 og +4. Den normale tilstand er +3 valens, hvilket viser +4 valens i anaerobt vand.
Anvendelse af cerium
★ Kan anvendes som legeringstilsætning og til produktion af ceriumsalte mv.
★ Det kan bruges som glastilsætningsstof til at absorbere ultraviolette og infrarøde stråler og anvendes i vid udstrækning i bilglas.
★ Kan bruges som et fremragende miljøbeskyttelsesmateriale, og i øjeblikket er det mest repræsentative katalysator til rensning af biludstødning, som effektivt forhindrer en stor mængde biludstødningsgas i at blive udledt i luften.
★ Lyssjældne jordarters elementerBestår hovedsageligt af cerium, da plantevækstregulatorer kan forbedre afgrødekvaliteten, øge udbyttet og forbedre afgrøders stressresistens.
★ Ceriumsulfid kan erstatte metaller som bly og cadmium, der er skadelige for miljøet og mennesker, i pigmenter, kan farve plast og kan også bruges i belægnings- og blækindustrier.
★Cerium(IV)oxidkan bruges som polermiddel, for eksempel i kemisk-mekanisk polering (CMP).
★ Cerium kan også bruges som brintlagringsmaterialer, termoelektriske materialer, cerium-wolframelektroder, keramisk kondensator, piezoelektrisk keramik, cerium-siliciumcarbid-slibemidler, brændselscelle-råmaterialer, benzinkatalysatorer, permanente magnetiske materialer, medicinske materialer, forskellige legeringsstål og ikke-jernholdige metaller.
Opslagstidspunkt: 3. juli 2023