Metal de cerio

Cerio o Cer - Ce - número atómico 58

El cerio fue descubierto por Jons Jacob Berzelius en 1803 y recibió su nombre del entonces recién descubierto planeta enano Ceres. Como la mayoría de sus elementos de tierras raras, de los cuales es el más común, este fue identificado por primera vez en la forma de su óxido, el llamado cerio, y solo se extrajo como metal puro décadas después de su primer descubrimiento.

Sin embargo, tanto la sal metálica como las mezclas que contienen cerio metálico se han utilizado rápidamente en la industria. Las sales de cerio tuvieron un efecto antiemético y pronto llegaron a tinturas para la tos y terapias antibacterianas.

Casi al mismo tiempo, Carl Auer von Welsbach, un científico austriaco con talento para la comercialización de sus descubrimientos, desarrolló dos productos que requerían el uso de cerio con gran éxito: mangas de gas y piedras de pedernal livianas. Los sobres de gas de Auer eran dispositivos simples, una tela de algodón empapada en una mezcla de sal, de la cual las brasas emitidas cuando se calentaban proporcionaban una luz blanca y brillante en las lámparas de gas.

Cerium encontró un tercer uso en los primeros días de la iluminación artificial en las lámparas de arco de carbón, que eran particularmente apreciadas en los estudios de cine debido a su brillo extremo, para que pudieran imitar el aspecto de la luz solar natural.

Con la excepción del nitrato de cerio, que todavía está disponible como un tratamiento tópico antiséptico y antiinflamatorio para las quemaduras, los compuestos de cerio encuentran poco uso en la medicina moderna, pero el uso de cerio en la iluminación ha continuado y se ha expandido: los proyectiles y el pedernal de la linterna que contienen cerio Las aleaciones de Ceria todavía están en producción, pero hoy en día los fluorescentes que contienen CER también son indispensables para la fabricación de monitores y lámparas fluorescentes.

Las propiedades ópticas del cerio son un componente importante en el desarrollo de alternativas no tóxicas a los pigmentos a base de cadmio y un componente importante en la fabricación de vidrio donde se utiliza para la coloración de oro y permite el bloqueo selectivo de la luz UV. El cerio también proporciona propiedades valiosas cuando se agrega en pequeñas cantidades en varias aleaciones: hace que el aluminio sea más resistente a la corrosión, el magnesio más resistente al calor y ayuda a reducir el contenido de azufre y oxígeno en el acero. El mayor uso del cerio es su uso como un óxido de cerio pulido (IV) utilizado en componentes ópticos de precisión y para pulir obleas de silicio en microchips.

Los óxidos de cerio también son útiles como catalizadores y se utilizan para este propósito en convertidores catalíticos de automóviles, refinación de petróleo y celdas de combustible de óxido sólido.

Al igual que otros elementos de las tierras raras, el cerio nunca se encuentra en su forma pura en la naturaleza. Solo se puede obtener de minerales de tierras raras como xenotimo, monacita y bastnasita incluido o apagado Ionenadsorptionstonen.

Ocurrencias Cer

Existen cuatro isótopos en la naturaleza: cerio estable 140 (porcentaje 88,48) y cerio radioactivo 142 (porcentaje 11,08), cerio 138 (porcentaje 0,25) y cerio-136 (porcentaje 0,19). Sin los isómeros centrales, se caracterizaron un total de isótopos radioactivos de cerio 38. Están en el rango entre 119 y 157 con vidas medias de solo 1,02 segundos para Cer-151 y 5 × 1016 años para Cer-142.

El cerio se extrae principalmente de monazita y bastnasita que contienen cerio. También ocurre en allanita, Zerit, samarskita y el mineral de titanio perovskita. Se extrae en los Estados Unidos, China, Rusia, Australia e India.

Cerio u óxido de cerio

Recuperación de cerio

El metal se produce por electrólisis y reducción metalotérmica de los haluros con metales alcalinos o alcalinotérreos. Existe en cuatro formas alotrópicas (estructurales). La fase α es cúbica centrada en la cara con a = 4,85 Å en 77 K (-196 ° C o -321 ° F). La fase β se forma justo por debajo de la temperatura ambiente y es doblemente densamente hexagonal con a = 3.6810 Å yc = 11.857 Å. La fase γ es la forma a temperatura ambiente y está centrada en la cara cúbica con a = 5.1610 Å a 24 ° C (75 ° F). La fase δ está centrada en un cuerpo cúbico con a = 4,12 Å a 757 ° C (1.395 ° F).

Después de una separación compleja del compañero de cerio, el óxido se hace reaccionar con fluoruro de hidrógeno a Cerfluorid. Luego se reduce a cerio con calcio para formar fluoruro de calcio. La separación de los restos de calcio e impurezas restantes tiene lugar en una nueva fusión al vacío.

Características

El metal brillante blanco plateado es el segundo elemento más reactivo de los lantanoides después del europio. El daño superficial a la capa protectora de óxido amarillo enciende el metal. Por encima de 150 ° C arde con un brillo violento para formar ceria. Reacciona con el agua para formar hidróxido de cerio.

El cerio se presenta en compuestos como un catión trivalente incoloro o tetravalente de amarillo a naranja.

Bajo la influencia del calor, es fuertemente atacado por el etanol y el agua. También es fuertemente atacado en los álcalis para formar hidróxidos de cerio. En ácidos, se disuelve en sales.
Dado que las propiedades químicas de las tierras raras son similares, el cerio metálico rara vez se usa en forma pura, pero en la mezcla en la que se obtiene en la producción de los minerales de las tierras raras, el llamado metalmetal.

La tabla periódica con elementos de metales estratégicos y tierras raras.

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El cerio, como todos los lantánidos, es ligeramente tóxico. El cerio metálico se puede encender a partir de 65 ° C. Como metal finamente dividido, puede calentarse en el aire sin energía y finalmente inflamarse. Entre otras cosas, la preparación para la ignición depende mucho del tamaño de partícula y del grado de distribución. Los fuegos ceriales no deben extinguirse con agua a medida que evoluciona el hidrógeno gaseoso.

Uso Cer

Los compuestos de cerio tienen varias aplicaciones prácticas. El dióxido se utiliza en la industria óptica para el pulido fino de vidrio, como decolorante en la fabricación de vidrio, en catalizadores de craqueo de petróleo y como catalizador de auto-emisión de tres vías que utiliza sus propiedades de valencia dual (3 + / 4 +). El cerio, junto con otros elementos de tierras raras, es parte de muchas aleaciones de hierro para atrapar azufre y oxígeno y para reticular hierro fundido. También se usa en aleaciones no ferrosas, especialmente para mejorar la resistencia a la oxidación a alta temperatura de las superaleaciones. Mischmetal (típicamente 50 por ciento de cerio, 25 por ciento de lantano, 18 por ciento de neodimio, 5 por ciento de praseodimio y 2 por ciento de otras tierras raras) se usa principalmente para los picapiedras más ligeros y las adiciones de aleación.

En metalurgia, el cerio se utiliza como aditivo para aleaciones de aluminio y aleaciones a base de hierro resistentes a altas temperaturas. Apoya la separación de azufre y oxígeno en el proceso de fusión. La aleación de hierro-metal Cereisen sirve como material de partida para pedernales para su uso en encendedores y para generar chispas en montañas rusas y en escenas de películas (escenas de accidentes). Cereisen en la composición 70% cerio y 30% hierro, también conocido como Auermetall, fue registrado para una patente por Karl Auer von Welsbach en 1903. Una modificación que encontró distribución mundial como pedernal para encendedores.

Pequeñas adiciones de compuestos de cerio (más o menos puros) imparten ciertas propiedades a otros materiales:

1. Ceria (CeO 2) se utiliza para estabilizar el soporte del catalizador cerámico de alúmina para catalizadores de escape de automóviles.
2. Parte de algunas lentes especiales, por ejemplo, filtros UV y parabrisas, y deshumidificadores en la fabricación de vidrio.
3. Para colorear el esmalte
4. Ceria se utiliza como agente de pulido en el procesamiento de vidrio.
5. Tintes fluorescentes dopados con cerio (fósforos) en tubos de imagen y LED blancos
6. como dopaje en mantos
7. Los hornos autolimpiantes contienen un revestimiento que contiene cerio.
8. Sulfato de cerio (IV) como agente oxidante en análisis cuantitativo (cerimetría)
9. como agente de contraste en resonancia nuclear
10. como fósforo en tubos de descarga de gas
11. agregado a la regeneración de filtros de partículas de hollín disueltos en el combustible
12. como parte de aleaciones de unión que contienen metales no preciosos en tecnología dental (cerámica)
13. como oxidante para síntesis orgánica con CAN (nitrato de cerio y amonio), (NH4) ²Ce (NO³) 6

Características especiales de Cer

Cer difiere del praseodimio y el terbio de otras tierras raras en que forma compuestos en los cuales su estado de oxidación es + 4; Es la única Tierra Rara que tiene un estado de oxidación + 4 en solución. Las sales de iones Ce4 + (sales centrales), que son oxidantes potentes pero estables, se utilizan en química analítica para detectar sustancias oxidables como el hierro (hierro en la zona de oxidación + 2). El cerio en su estado de oxidación + 3 se comporta como una tierra rara típica.