What is سيريوم?
سيريوم (symbol Ce) is element 58 on the periodic table, a لانثانيد in period 6. The most abundant rare earth, more common in the crust than copper. At room temperature it is a solid.
البنية
ليست رسماً تخطيطياً لنقاط على حلقات — بل عينة مونت كارلو لكثافة الاحتمال الفعلية |ψ|² لكل مستوى فرعي مشغول. اسحب للتدوير. يشير اللونان الأزرق والبنفسجي إلى الإشارتين المتعاكستين للدالة الموجية، وهو ما يجعل الترابط ممكناً.
القيم المقيسة
يوضح كل شريط موضع سيريوم بين العناصر الـ118 جميعها بالنسبة إلى تلك الخاصية.
المصادر: الأوزان الذرية القياسية لـ IUPAC لعام 2021 · دليل CRC للكيمياء والفيزياء · NIST. القيم المعلّمة بـ ~ متوقعة وليست مقاسة.
الحجم، وفق مقياس
Radius 182 pm — that is 0.182 nm, so about 2747 million of them side by side would span a millimetre.
النطاق الحراري
سيريوم is liquid over a 2648 K window, from 1068 K to 3716 K.
القصة
The most abundant rare earth, more common in the crust than copper.
كان Martin Heinrich Klaproth، الكيميائي الألماني الشهير باكتشاف اليورانيوم والزركونيوم، أول من حدّد السيريوم. وقد عزل أكسيد السيريوم من عينة معدنية أُرسلت من السويد، في عمل مستقل.
في الوقت نفسه، اكتشف الكيميائيان السويديان Jöns Jakob Berzelius وWilhelm Hisinger السيريوم أيضاً أثناء تحليلهما المعدن نفسه، الذي سُمّي لاحقاً سيريت تكريماً للكوكب القزم Ceres.
سُمّي العنصر باسم Ceres، وهو الكوكب القزم الذي اكتشفه Giuseppe Piazzi قبل ذلك بعامين فقط، في 1801. وبذلك أصبح السيريوم أول عنصر يُسمّى باسم جرم فلكي.
أدى اكتشاف السيريوم في الوقت نفسه على يد كيميائيين ألمان وسويديين إلى نشوء أحد أوائل نزاعات أولوية الاكتشاف في الكيمياء. ومع ذلك، تقاسم الطرفان الفضل بسخاء، وأرسيا سابقة للتعاون العلمي الدولي.
"يمتلك هذا التراب الجديد خصائص مميزة إلى حد أنه لا يمكن الخلط بينه وبين أي مادة معروفة حتى الآن."
— Berzelius and Hisinger, 1803
واجه الباحثون الأوائل صعوبة في فهم حالات الأكسدة المتعددة للسيريوم. فقد بدا أن العنصر يغيّر خصائصه بصورة غير متوقعة، مما أدى إلى الالتباس حول وجود عدة عناصر. ولم تُفهم طبيعة السيريوم الحقيقية إلا بعد تطوير تقنيات الفصل الحديثة.
حدث الاختراق عندما أدرك العلماء أن السيريوم يمكن أن يوجد على هيئة أيونات Ce³⁺ وCe⁴⁺ معاً، خلافاً للعناصر الأرضية النادرة الأخرى. وأصبحت هذه الخاصية الفريدة، التي كانت في البداية مصدر التباس، أعظم مزايا السيريوم في التطبيقات الحديثة.
فتح اكتشاف السيريوم الباب أمام فهم سلسلة العناصر الأرضية النادرة بأكملها. ومهّدت التقنيات التحليلية التي طُوّرت لدراسة السيريوم لفصل جميع عناصر اللانثانيدات وعددها 15 وتوصيفها.
الاستخدامات
السيريوم هو أكثر العناصر الأرضية النادرة وفرة، وهو العنصر الأساسي في سلسلة اللانثانيدات. وتجعل قدرته الفريدة على التبديل بسهولة بين حالتي الأكسدة Ce³⁺ وCe⁴⁺ منه مادة لا غنى عنها في عدد لا يحصى من التطبيقات.
تحتوي المحوّلات الحفازة في كل سيارة حديثة على أكسيد السيريوم (السيريا)، الذي يساعد على تحويل أول أكسيد الكربون السام وأكاسيد النيتروجين إلى غازات غير ضارة. وتجعل قدرة السيريوم على تخزين الأكسجين منه مكوّناً حاسماً في خفض انبعاثات المركبات بنسبة تصل إلى 95%.
ثنائي أكسيد السيريوم هو مركّب تلميع الزجاج الشامل. فمن شاشات الهواتف الذكية إلى مرايا التلسكوبات، يوفر أكسيد السيريوم أدق تلميع ممكن. ويُستخدم أيضاً في:
ينتج الضوء الأبيض الساطع في مصابيح القوس الكربوني عن كربيد السيريوم. وتعتمد دور السينما والكشافات وإضاءة الاستوديو على السيريوم للحصول على إضاءة قوية شبيهة بضوء الشمس.
تجعل خصائص امتصاص النيوترونات لدى السيريوم منه مادة قيّمة في:
بصفته مادة قوية لتخزين الأكسجين، يُستخدم أكسيد السيريوم في:
يبلغ الطلب العالمي على السيريوم نحو 60,000 طن سنوياً، مما يجعله أهم عنصر أرضي نادر من الناحية التجارية. ويمثل تلميع الزجاج وحده أكثر من 40% من استهلاك السيريوم عالمياً.
مصدره
66.5 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 79% of elements
السيريوم هو أكثر العناصر الأرضية النادرة وفرة، والعنصر الخامس والعشرون من حيث الوفرة في القشرة الأرضية، وهو أكثر شيوعاً من النحاس أو الرصاص أو الزنك.
الصيغة الكيميائية: (Ce,La,Pr,Nd)CO₃F
محتوى Ce: 45-50%
الرواسب الرئيسية: Mountain Pass (California)، Bayan Obo (China)
الصيغة الكيميائية: (Ce,La,Nd,Th)PO₄
محتوى Ce: 40-50%
الرواسب الرئيسية: India، Australia، Brazil، Malaysia
الصيغة الكيميائية: (Ce,Ca,Y)₂(Al,Fe)₃(SiO₄)₃(OH)
محتوى Ce: 5-20%
الموقع: البغماتيت في أنحاء العالم
يتركز السيريوم في المجمّعات النارية القلوية والكربوناتيتات المتكوّنة من مصادر عميقة في الوشاح. ويحلّ العنصر محل الكالسيوم في العديد من المعادن بسبب تشابه نصف القطر الأيوني، مما يؤدي إلى انتشاره الواسع في الصخور النارية والمتحولة.
التعامل
يُعد فلز السيريوم ومعظم مركباته آمناً نسبياً عند التعامل معه بطريقة مناسبة. ومع ذلك، تتطلب بعض مركبات السيريوم احتياطات خاصة.
فلز السيريوم: قابل للاشتعال تلقائياً عند تقسيمه إلى أجزاء دقيقة، وقد يشتعل تلقائياً في الهواء.
استخدم مطفأة حرائق من الفئة D. أخلِ المنطقة واتصل بقسم الإطفاء. لا تستخدم الماء.
انتقل إلى الهواء النقي فوراً. إذا استمرت مشكلات التنفس، فاطلب العناية الطبية.
اغسل العينين بالماء لمدة 15 دقيقة مع إبقاء الجفنين مفتوحين. اطلب العناية الطبية.
اغسل بالماء والصابون. انزع الملابس الملوثة.
نترات السيريوم: مؤكسد قوي، وقد تسبب حرائق عند ملامستها للمواد العضوية. وتتطلب إجراءات خاصة للتخزين والتعامل.
إجابات سريعة
سيريوم (symbol Ce) is element 58 on the periodic table, a لانثانيد in period 6. The most abundant rare earth, more common in the crust than copper. At room temperature it is a solid.
[Xe] 4f¹ 5d¹ 6s², giving 6 occupied shells holding 2, 8, 18, 19, 9, 2 electrons respectively.سيريوم melts at 1068 K (794.9 °C) and boils at 3716 K (3442.9 °C).
The standard atomic weight of سيريوم is 140.116 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.
سيريوم has a density of 6.77 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of سيريوم is about 6.8× heavier.
سيريوم has a Pauling electronegativity of 1.12. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). A value this low means it readily gives its outer electrons away, forming positive ions.
سيريوم was discovered in 1803 by Berzelius, Hisinger & Klaproth. It is named after the dwarf planet Ceres.
سيريوم makes up about 66.5 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.