Cerio oxide (iv) structuur, eigenschappen, gebruik

Hij Cerio Oxide (IV) U zagisch oxide is een licht witte of gele anorganische vaste stof die wordt geproduceerd door de oxidatie van het cerium (CE) door zuurstof naar zijn Valencia 4+. De chemische formule van het zagische oxide is CEO₂ En het is het meest stabiele oxide van de heuvel.

Cerio (CE) is een element van de Lanthanid-serie, die zijn opgenomen in de groep van de Lands-Ran. Natuurlijke bron van dit oxide is het Bastnasite -mineraal. In het commerciële concentraat van dit mineraal de CEO₂ Het kan worden gevonden in een geschat aandeel tot 30% door gewicht.

Een monster van cerio -oxide (IV). Foto genomen augustus 2005 door gebruiker: Walkerma. Pd-self Bron: Wikipedia Commons

De CEO₂ Het kan gemakkelijk worden verkregen door te verwarmen in lucht of zuurstof van Hill (III), CE (OH)₃, of enig heuvelzout (III), zoals oxalaat, carbonaat of nitraat.

De CEO₂ Stoichiometrisch kan worden verkregen door een hoge temperatuurreactie van heuvel (III) oxide met elementaire zuurstof. Zuurstof moet overdreven en voldoende tijd zijn om de conversie van de verschillende niet-estochiometrische fasen te voltooien die zich vormen, moeten voldoende zijn om te voltooien.

Deze fasen omvatten veelkleurige Formula CEO -producten_X (waarbij x varieert tussen 1,5 en 2.0). Ze worden ook CEO genoemd_2-X, waar x een waarde van maximaal 0,3 kan hebben. De CEO₂ Het is de meest gebruikte EC -vorm in de industrie. Het heeft een lage toxiciteitsclassificatie, vooral vanwege zijn slechte oplosbaarheid in water.

Bastnasite mineraalmonster. Rob Lavinsky, irocks.com-cc-by-sa-3.0 [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0)] Bron: Wikipedia Commons

[TOC]

Structuur

Cerio -oxide (IV) stoichiometrisch kristalliseert in het kubieke netwerk van het fluoriettype (koffie₂), met 8 ionen of^2- In een kubieke structuur gecoördineerd met 4 ce ionen⁴⁺.

Kristallijne structuur van heuveloxide (IV). Benjah-bmm27 [Public Domain] Bron: Wikipedia Commons

Nomenclatuur

- Cerio Oxide (IV).

- Zagisch oxide.

- Cerio dioxide.

- Ceria.

- Stoichiometric Hill: Materiaal volledig gevormd door CEO₂.

- Niet-echo-ethisch cerio-oxide: materiaal gevormd door gemengde oxiden van de CEO₂ aan de CEO_1.5

Eigenschappen

Fysieke staat

Lichtgele vaste stof. Kleur is gevoelig voor stoichiometrie en de aanwezigheid van andere lanthaniden. Niet -stoichiometrische oxiden zijn vaak blauw.

Mohs hardheid

Ongeveer 6-6.1.

Molecuulgewicht

172.12 g/mol.

Smeltpunt

2600 ºC ongeveer.

Dikte

7,132 g/cm³

Oplosbaarheid

Onoplosbaar in koud en heet water. Oplosbaar in geconcentreerd geconcentreerd zwavelzuur. Onoplosbaar in verdunde zuren.

Brekingsindex

2.2.

Andere eigenschappen

De CEO₂ Het is een inerte stof, het wordt niet aangevallen door sterke zuren of alkalisten. Het kan echter worden opgelost door zuren in aanwezigheid van reducerende middelen, zoals waterstofperoxide (h₂OF₂) of tin (ii), onder andere, genererende Cerio Solutions (iii) genereren.

Kan u van dienst zijn: heterogeen systeem

Presenteert een hoge thermische stabiliteit. Ondergaat geen kristallografische veranderingen tijdens de gebruikelijke verwarmingsintervallen.

Zijn gehydrateerde derivaat (CEO₂.NH₂O) is een geel en gelatineus neerslag dat wordt verkregen bij de behandeling van Cerio Solutions (IV) met basen.

De CEO₂ Het wordt slecht geabsorbeerd door het maagdarmkanaal, dus het heeft geen toxische effecten.

Toepassingen

- In de metallurgische industrie

De CEO₂ Het wordt gebruikt in elektroden van bepaalde lastechnologieën, zoals wolfraambooglassen met inert gas.

Het oxide is fijn verspreid over de wolfraammatrix. Tot lage spanningen deze CEO -deeltjes₂ Geef alleen een grotere betrouwbaarheid dan wolfraam.

- In de glasindustrie

Glazen polijsten

Cerio -oxide is het meest efficiënte polijstmiddel voor de meeste commerciële glazen samenstellingen. De CEO₂ heeft bijna andere polijstoxiden, zoals geloof, bijna volledig vervangen₂OF₃, Silica en Zro₂, Vanwege de hogere polijstsnelheid en netheid, die toenemen door de mate van oxide -zuiverheid te vergroten.

Commerciële pulimento's voor glas op basis van ceriumoxidepoeders hebben deeltjesgroottes en gecontroleerde dispergeerbaarheid in waterige systemen gedefinieerd.

Het glazen polijstproces vereist water en wat wordt verwijderd of hervorming is een zachtere gehydrateerde oppervlaktelaag. Het polijstmiddel moet een MOHS -hardheid van ongeveer 6,5 hebben, dicht bij de hardheid van het meeste glas.

Cerio-oxide in water bevat het CE (IV) / EC (III) -paar dat met hun oxide-reductiereacties chemische hulp kan bieden tijdens de breuk van het glazen silicaatnetwerk.

De CEO₂ Met een hoge mate van zuiverheid wordt het gebruikt om spiegels, televisie -apparaten, oftalmische lenzen en precisie optisch materiaal te behandelen.

Glazen verkleuring

De CEO₂ Kan frisdrankje frisdrank ontkleurt voor flessen, kannen en dergelijke. De CE (iv) oxideert de onzuiverheden van geloof (II), die groen-blauwachtige kleur bieden, aan geloof (iii) die een gele kleur 10 keer zwakker verleent.

Stralingsbestendig glas

De toevoeging van 1% CEO₂ Naar het glas onderdrukt de verkleuring of het donker worden van het glas veroorzaakt door het bombardement van elektronen met veel energie in tv -glas. Hetzelfde gebeurt in gebruikte vensters in hete cellen van de nucleaire industrie, omdat het de ontkleuring onderdrukt die wordt veroorzaakt door de gammastralen.

Er wordt aangenomen dat het onderdrukkingsmechanisme afhangt van de aanwezigheid van ce -ionen⁴⁺ en CE³⁺ In het glasnetwerk.

Het kan u van dienst zijn: Nucleaire chemie: geschiedenis, studiegebied, gebieden, toepassingen

Lichtgevoelig glas

Sommige glazen formuleringen kunnen latente beelden ontwikkelen die vervolgens kunnen worden omgezet in een permanente structuur of kleur.

Dit type glas bevat CEO₂ Dat absorbeert UV -straling en brengt elektronen in de glasmatrix af.

Door de daaropvolgende behandeling wordt de groei van kristallen van andere verbindingen in het glas gegenereerd, waardoor gedetailleerde patronen ontstaan ​​voor elektronisch of decoratief gebruik.

- In emaille

Voor zijn hoge brekingsindex CEO₂ Het is een opaciteitsagent in emailcomposities die worden gebruikt als beschermende coatings op metalen.

Zijn hoge thermische stabiliteit en zijn unieke kristallografische vorm gedurende het gehele temperatuurinterval die tijdens het emailproces worden bereikt, maken het voldoende voor gebruik in email voor porselein.

In deze applicatie is de CEO₂ Biedt de gewenste witte dekking tijdens het verbrande email. Het is het ingrediënt dat dekking biedt.

- In Circonio Ceramics

Circonium keramiek is een thermische isolator en wordt gebruikt in toepassingen op hoge temperatuur. Vereist een additief om een ​​hoge weerstand en vasthoudendheid te hebben. CEO toevoegen₂ Een circoniumoxide Een materiaal met uitzonderlijke vasthoudendheid en er treedt een goede weerstand op.

CEO -gedoteerd Zirch -oxide₂ Het wordt gebruikt in coatings om te fungeren als thermische barrière op metalen oppervlakken.

Bijvoorbeeld, in de delen van vliegtuigmotoren beschermen deze coatings tegen de hoge temperaturen waaraan metalen zouden worden blootgesteld.

Straalmotor. Jeff Dahl, Spaanse vertaling door Xavigivax [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/4.0)] Bron: Wikipedia Commons

- In katalysatoren voor voertuigemissiebeheersing

De CEO₂ Het is een actieve component bij het verwijderen van verontreinigende stoffen uit voertuigemissies. Dit is grotendeels te wijten aan het vermogen om zuurstof op te slaan of vrij te geven, afhankelijk van de omstandigheden eromheen.

De katalytische omzetter van auto -voertuigen bevindt zich tussen de motor en de uitgang van de uitlaatgassen. Het heeft een katalysator die niet -quemados koolwaterstoffen moet oxideren, co -naar CO moet converteren₂, en verminderen stikstofoxiden, nee_X, een₂ I₂.

Katalytische converter van uitlaatgassen van de interne verbrandingsmotor van een auto -voertuig. Ahanix1989 bij Engelse Wikipedia [Public Domain] Bron: Wikipedia Commons

Naast platina en andere katalytische metalen is de belangrijkste actieve component van deze multifunctionele systemen CEO₂.

Elke katalytische converter bevat 50-100 g CEO₂ fijn verdeeld, wat verschillende functies vervult. De belangrijkste zijn:

Het fungeert als een stabilisator van aluminiumoxide met een hoog oppervlak

Hoog oppervlakte -aluminiumoxide neigt naar Sinterar, verliest zijn hoge oppervlak tijdens het bedrijf bij hoge temperaturen. Dit wordt vertraagd door de aanwezigheid van CEO₂.

Kan u dienen: dimethylanyline: structuur, eigenschappen, synthese, gebruik

Het gedraagt ​​zich als een zuurstofopslag-blibrador

Voor zijn vermogen om niet-oosten perchiometrische CEO te vormen_2-X, Ceriumoxide (IV) biedt elementaire zuurstof uit zijn eigen structuur tijdens de periode van de slechte zuurstofcyclus/rijk aan brandstof.

Aldus kan de oxidatie van niet -verbrande koolwaterstoffen die afkomstig zijn van de motor en de conversie van CO doorgaan₂, Zelfs wanneer gaszuurstof onvoldoende is.

Vervolgens, in de periode van de zuurstofrijke cyclus, neemt het weer zuurstof en geoxideerd, waardoor zijn CEO -stoichiometrische vorm wordt hersteld₂.

Anderen

Het werkt als een onjuiste van de katalytische capaciteit van de Rode in de reductie van stikstofoxiden niet_X Stikstof en zuurstof.

- Op chemische reacties

In de processen van katalytisch kraken van raffinaderijen de CEO₂ Het werkt als een katalytisch oxidatiemiddel dat helpt bij de conversie van SO₂ Zo₃ en bevordert sulfaatvorming in specifieke procesvallen.

De CEO₂ Verbetert de activiteit van de katalysator op basis van ijzeroxide dat wordt gebruikt bij het verkrijgen van het stuk vanaf ethylbenzeen. Dit is mogelijk te wijten aan de positieve interactie tussen oxide -reductieparen (II) - Fe (III) en CE (III) - CE (IV).

- In biologische en biomedische toepassingen

Het is gebleken dat CEO nanodeeltjes₂ Ze werken door vrije radicalen te elimineren, zoals superoxide, waterstof, hydroxyl en radicaal stikstofoxide.

Ze kunnen biologische weefsels beschermen tegen door straling geïnduceerde schade, door laser geïnduceerde retinale schade, het levensbereik van fotoreceptorcellen verhogen, spinale laesies verminderen, chronische ontsteking verminderen en angiogenese of bloedvatvorming bevorderen.

Bovendien zijn bepaalde nanovezels die CEO -nanodeeltjes bevatten₂ Ze zijn giftig gebleken tegen bacteriestammen en zijn veelbelovende kandidaten voor bactericide toepassingen.

- Andere gebruiken

De CEO₂ Het is een elektrisch isolatiemateriaal vanwege de uitstekende chemische stabiliteit, hoge relatieve vergoeding (het heeft een hoge neiging om te polariseren vóór de toepassing van een elektrisch veld) en kristallijn netwerk vergelijkbaar met silicium.

Heeft de toepassing gevonden in condensor en lagen van demping van supergeleidersmaterialen.

Het wordt ook gebruikt in gassensoren, materialen voor elektroden van vaste oxide -brandstofcel, zuurstofpompen en zuurstofmonitors.

Referenties

1. Katoen, f. Albert en Wilkinson, Geoffrey. (1980). Geavanceerde anorganische chemie. Vierde druk. John Wiley & Sons.
2. Dans, j.C.; Emeléus, h.J.; Sir Ronald Nyholm en Trotman-Deckenson,.F. (1973). Uitgebreide anorganische chemie. Deel 4. Pergamon Press.
3. Kirk-othmer (1994). Encyclopedie van chemische technologie. Deel 5. Vierde druk. John Wiley & Sons.
4. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. (1990). VIJFDE EDITIE. Deel A6. VCH VerlagSgellschaft MBH.
5. Casals, Eudald et al. (2012). Analyse en risico op nanomaterialen in milieu- en voedselmonsters. Bij het begrijpen van analytische chemie. Hersteld van Scientedirect.com.
6. Mailadil T. Sebastian. (2008). Aluminia, Titania, Ceria, Silicate, Tungstate en andere materialen. In diëlektrische materialen voor draadloze communicatie. Hersteld van Scientedirect.com.
7. Afeesh Rajan Unnithan, et al. (2015). Steigers met antibacteriële eigenschappen. In nanotechnologietoepassingen voor weefseltechniek. Hersteld van Scientedirect.com.
8. Gottardi V., et al. (1979). Polijsten van het oppervlak van een glas onderzocht met een nucleaire techniek. Bulletin van de Spaanse keramiek en glasvereniging, vol. 18, nee. 3. Hersteld van bulletins.Secv.is.