Cerio -structuur, eigenschappen, het verkrijgen, gebruiken

Hij cerium Het is een metaal dat tot de lantanide -serie hoort, wiens chemisch symbool CE is. Ondanks dat het een element van zeldzame aardes is, is de waarheid dat de overvloed ervan erg lijkt op die van koper, en zelfs groter dan die van lood of tin, met een concentratie van 66 ppm in de cortex van de aarde.

De heuvel wordt economisch geëxploiteerd van de monaciet- en Bastnasite -mineralen, waarvan ook verschillende andere lanthaniden worden verkregen. In deze mineralen is het noodzakelijk om de CE -ionen te scheiden⁴⁺ aanwezig in uw CEO -oxide₂, Ceria genoemd. Het is het enige lantanide dat een zeer stabiel oxide vormt met een oxidatietoestand van +4 en geen +3 (CE₂OF₃)).

Ultra puur monster van metaalachtige heuvel verzegeld in een glazen ampul met argon. Bron: Hi-Res Images ofChemical Elements/CC door (https: // creativeCommons.Org/licenties/door/3.0)

Cerio is een metaal met talloze industriële toepassingen, evenals bij de verbetering van het milieu. Sommige van het belangrijkste gebruik zijn als volgt: als vuursteen van sigaretten, katalysator van olieverstillatiekatalysator, controller van autogasemanaties, enz.

Dit metaal is grote relevantie in analytische chemie. Het is zozeer dat de techniek zijn eigen naam heeft: cerimetrie. De CE -ionen⁴⁺, In zuur medium zijn ze sterke oxidatiemiddelen, reduceren tot CE³⁺. In het proces oxideren en kwantificeren ze analyten zoals: geloof²⁺, NEE₂, SN²⁺, Ace³⁺, enz.

Wat het biologische deel betreft, is de heuvel aanwezig in menselijke lichaamsvloeistoffen, zoals speeksel, zweet, bloed, urine en cerebrospinale vloeistoffen. Het is ook aanwezig in sommige voedingsmiddelen, bijvoorbeeld zwarte noot en groene peper. Daarom is het het lanthanide met meer aanwezigheid (maar niet participatie) biochemie.

[TOC]

Ontdekking

De cerio werd ontdekt door Jacob Berzelius en Wilhelm von Hister in Zweden in 1803, en onafhankelijk van Martin Klaproth, datzelfde jaar, in Duitsland.

Berzelius en Hister ontdekten de heuvel in een roodachtig bruin mineraal dat bekend staat als Cerita: een cerio-lantanan silicaat. Eigenlijk isoleerden ze het zuivere metaal niet, maar ze zagen wel dat het metaal twee oxidatietoestanden had. Een van hen produceerde kleurloze zouten; terwijl de andere geelachtige rode zouten produceerde.

Ze noemden het nieuw ontdekte metaal 'Cerio' ter ere van Ceres, een asteroïde ontdekt door Giuseppe Piazzi in 1801. De naam van Ceres komt ook overeen met de God van de landbouw in de Romeinse mythologie.

Klaproth bepaalde ook dat het nieuwe element dat in de Cerita aanwezig was, in de vorm van een oxide was, die hij Ockroita -oxide noemde vanwege zijn geelachtige rode kleur.

Het kan u van dienst zijn: maleinozuur: structuur, eigenschappen, verkrijgen, gebruik

Carl G. Mossandre slaagde in 1825 erin om de metallic heuvel voor te bereiden met dezelfde methode die in datzelfde jaar wordt gebruikt voor aluminiumisolatie.

Mossandre reageerde ceriumsulfide met chloor om ceriumchloride te produceren, waardoor de laatste door zijn kaliumreactie werd verminderd. Het resultaat was kaliumchloride en metaalachtige heuvel en merkte op dat het verkregen metaal een grijze kleur had met ondoorzichtige metalen glans.

Cerio structuur

De heuvel heeft veel kristallijne structuren, met maximaal vier allotrope vormen alleen onder atmosferische druk.

In hete hanteert de cerio een kubieke structuur gecentreerd op het lichaam (BCC), die alleen boven 726 ºC bestaat, en wordt gesymboliseerd als Δ-CE.

Onder de 726 ºC tot de omgevingstemperatuur neemt de cerio een kubieke structuur aan gecentreerd op de gezichten (FCC), weergegeven als γ-CE.

Koud daarentegen kristalliseert het cerio met een DHCP -structuur, die bestaat in het temperatuurbereik tussen -150 ºC tot 25 ºC. Deze fase of alotrope wordt weergegeven als β-C; En het is, samen met de γ-C, de meest overheersende fasen van de cerio.

En ten slotte hebben we nog een dichte FCC -structuur, die onder -150 ºC bestaat, en die wordt weergegeven als α -CE.

Een ongewoon kenmerk in de heuvel is dat de kristallijne fasen verschillende overgangssnelheden hebben. Dat wil zeggen, wanneer een cerio-kristal wordt afgekoeld, gaat niet de volledige structuur bijvoorbeeld door naar de a-C-fase, maar zal bestaan ​​uit een a-C- en β-C-mengsel, omdat de transformatie van β-CE naar α-ce, Het is langzamer dan γ-CE tot α-CE.

Elektronische configuratie

Elektronische cerium -instellingen

De verkorte elektronische configuratie van de cerio is als volgt:

[XE] 4F¹ 5 D¹ 6s²

Merk op dat er drie energieniveaus aanwezig zijn in hun Valencia -orbitalen: 4F, ​​5D en 6s. Bovendien hebben de vier elektronen relatief vergelijkbare elektronische energieën, die een andere structurele eigenaardigheid van het cerium verklaart: het kan worden geoxideerd of verminderd onder hoge druk of intense koeling.

Het cation⁴⁺ Het bestaat en is zeer stabiel omdat, zoals hierboven vermeld, de vier elektronen vergelijkbare energieën hebben; Daarom kunnen ze "verloren gaan" zonder problemen door chemische bindingen te vormen. Aan de andere kant, de CE⁴⁺ Het is isolectronisch voor Xenon -gas, waardoor extra stabiliteit wordt verkregen.

Cerio -eigenschappen

Fysiek uiterlijk

Zilveren witte vaste stof

Molaire massa

140.116 g/mol

Atoomnummer

58

Smeltpunt

795 ºC

Kookpunt

3.443 ºC

Dikte

6.770 g/cm³

Fusiewarmte

5.46 kJ/mol

Verdampingswarmte

398 kJ/mol

Molaire caloriecapaciteit

26.94 J/(mol · k)

Hardheid

MOHS -schaal: 2.5

Oxidatietoestanden

De oxidatietoestanden van de heuvel zijn +1 (CE⁺), +2 (CE²⁺), +3 (CE³⁺), +4 (CE⁴⁺), de laatste twee de meest overheersende.

Kan u van dienst zijn: isopreno: structuur, eigenschappen, toepassingen

Elektronegativiteit

1.2 Op de Pauling -schaal

Ionisatieenergie

Eerst: 534 kJ/mol

Ten tweede: 1.050 kJ/mol

Derde: 1.949 kJ/mol

Reactiviteit

De heuvel wordt geoxideerd in de lucht die een laag oxide vormt. Dit proces wordt versneld door cerio -dioxide te verwarmen, CEO₂, Geel, ook bekend als ceria:

CE + O₂ → CEO₂

Cerio is een pyroforisch metaal, dat wil zeggen wanneer de chips die ontstaan ​​onmiddellijk worden geschraapt. Het is ook een elektropositief metaal, dat zwak reageert met water, reactie die toeneemt met temperatuur, producerende heuvel (III) en gaswaterstof:

2 CE + 6 H₂O → 2 CE (OH)₃ + 3 H₂

De heuvel wordt aangevallen door zuren en basen, sterk of zwak, met uitzondering van fluorhorhorinezuur, waarmee het een beschermende laag ceriumfluoride op het oppervlak van het metaal vormt.

Aan de andere kant is Cerio een sterk reductiemiddel, in staat om gewelddadig te reageren met zink, antimoon en fosfor bij 400 ºC.

Het verkrijgen van

De heuvel is aanwezig in verschillende mineralen, waaronder: La Monacita, La Bastnäsita, La Allanita, La Cerita en La Samarskita, zijnde de meest economische mineralen The Monacita en de Bastnäsita.

De Bastnäsita, bijvoorbeeld, na zijn verzameling, ontvangt een zoutzuurbehandeling om deze te reinigen van onzuiverheden, zoals calciumcarbonaat. Vervolgens is het buiten buiten om het te oxideren tot oxide.

De meeste lanthaniden worden geoxideerd om hersenen te vormen (ln₂OF₃)). Sesquexiden komen overeen met oxiden gevormd door drie zuurstofatomen en twee atomen van een ander element. De heuvel is echter geoxideerd tot ceriumdioxide, dat onoplosbaar is in water, in staat zijn om uit te lekken of te extraheren met zoutzuur 0.5 m, dus scheidend van de andere lantaniden.

De metalen heuvel kan worden verkregen door middelen. Het wordt ook geproduceerd door uranium, plutonium en thorium nucleaire splijting.

Gebruik/toepassingen

Aanstekers

De heuvel wordt gebruikt in combinatie met verschillende chemische elementen, zoals lantano, neomide en paseomide, naast ijzer en magnesiumoxiden, om te fungeren als een vuursteen in sigaretten- en gas aanstekers.

Bliksem

Cerium wordt gebruikt in koolstofboogverlichting, gebruikt in de filmindustrie, en ook als fosfor in fluorescerende verlichting en op gekleurde televisie.

Metallurgie

De heuvel wordt in metallurgie gebruikt als een stabilisator van legering en laselektroden.

Kan je van dienst zijn: benzaldehyde

Glas

Ceriumoxide wordt gebruikt als een polijstverbinding die optische oppervlakken van hoge kwaliteit produceert, die ook wordt gebruikt als een glasafhalingsmiddel, dat ondoorzichtig wordt voor de straling nabij de ultraviolet.

De heuvel wordt gebruikt in de mantel van het licht uitgevonden door de Oostenrijkse chemicus Carl Auer von Welsbach, met behulp van het ceriumdioxide gemengd met thoriumoxide voor de productie van een helder wit licht. Cerio -oxide voorkomt dat televisieglasborden donker worden door elektronenbombardement.

Olie industrie

Cerium wordt gebruikt als katalysator in het gefractioneerde oliedistillatieproces.

Omgeving

Ceriumoxide wordt gebruikt als een katalytische converter om de uitstoot van koolmonoxide en stikstofoxiden in de uitlaatgassen van motorvoertuigen te verminderen. Deze oxiden zijn erg giftig voor mensen.

Cerio -oxide, toegevoegd aan de dieselbrandstof, dient als een katalysator voor verbranding en eliminatie van koolstofdeeltjes, waardoor de emissie naar de atmosfeer wordt vermeden in de vorm van een roet.

Geneesmiddel

Cerio -oxalaat is gebruikt bij de behandeling van misselijkheid en braken, vooral die die zich voordoen tijdens de zwangerschap.

De heuvel wordt gebruikt bij de behandeling van wonden die worden geproduceerd in brandwonden van de derde klas, niet alleen vanwege het antiseptische effect, maar helpt ook bij het voorkomen van septische en systemische complicaties, die optreden na brandwonden bij het repareren van toxines.

Flammacerium (zilveren sulfadiazine) wordt gebruikt als een crème om wondinfecties door belangrijke brandwonden te voorkomen, waardoor ceriumnitraat wordt verminderd het uiterlijk van immunosuppressie.

De heuvel werd gebruikt als een antineoplastisch, een weggegooide praktijk. Studies zijn echter opnieuw opgestart voor gebruik.

Kleine hoeveelheden cerio worden aangetroffen bij mensen, voornamelijk in de botten vanwege hun gelijkenis met calcium.

Er is erop gewezen dat de heuvel zou kunnen ingrijpen in het metabolisme, met enkele positieve effecten. Cerio zou bijvoorbeeld werken in het metabolisme dat een afname van de bloeddruk produceert, in cholesterolgehalte, eetlust en in het risico op bloedstolling.

Referenties

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganische scheikunde. (vierde druk). MC Graw Hill.
2. Jakupec, m. NAAR., Unfried, P. en Keppler, B. P. (2005). Farmacologische eigenschappen van ceriumverbindingen. Revisie. Fysiol. Biochem. Farmacol. 153: 101-111
3. Wikipedia. (2020). Cerium. Opgehaald uit: in.Wikipedia.borg
4. Dr. Doug Stewart. (2020). Feiten van ceriumelementen. Hersteld van: chemicool.com
5. Mohammad Reza Ganjali et al. (2016). Lanthanides -serie detertie door verschillende analytische methoden. Wetenschappelijk.
6. National Center for Biotechnology Information (2020). Cerium.  PubChem Comunund Samenvatting voor CID 23974,. Hersteld van: pubchem.NCBI.NLM.NIH.Gov