What is Cer?
Cer (symbol Ce) is element 58 on the periodic table, a lanthanoid in period 6. The most abundant rare earth, more common in the crust than copper. At room temperature it is a solid.
Struktur
Kein Diagramm aus Punkten auf Schalen – eine Monte-Carlo-Stichprobe der tatsächlichen Wahrscheinlichkeitsdichte |ψ|² für jede besetzte Unterschale. Ziehen Sie, um zu drehen. Blau und Violett kennzeichnen entgegengesetzte Vorzeichen der Wellenfunktion, wodurch Bindungen möglich werden.
Gemessene Werte
Jeder Balken zeigt, wo cer bei dieser Eigenschaft unter allen 118 Elementen steht.
Quellen: IUPAC 2021 Standard-Atomgewichte · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Mit ~ gekennzeichnete Werte sind vorhergesagt und nicht gemessen.
Größe, maßstabsgetreu
Radius 182 pm — that is 0.182 nm, so about 2747 million of them side by side would span a millimetre.
Temperaturbereich
Cer is liquid over a 2648 K window, from 1068 K to 3716 K.
Die Geschichte
The most abundant rare earth, more common in the crust than copper.
Martin Heinrich Klaproth, ein deutscher Chemiker, der für die Entdeckung von Uran und Zirconium berühmt ist, identifizierte Cer als Erster. Unabhängig von anderen Forschern isolierte er Ceroxid aus einer aus Schweden zugesandten Mineralprobe.
Gleichzeitig entdeckten auch die schwedischen Chemiker Jöns Jakob Berzelius und Wilhelm Hisinger Cer bei der Untersuchung desselben Minerals – später zu Ehren des Zwergplaneten Ceres Cerit genannt.
Das Element wurde nach Ceres benannt, dem Zwergplaneten, der nur zwei Jahre zuvor, 1801, von Giuseppe Piazzi entdeckt worden war. Damit war Cer das erste Element, das nach einem astronomischen Objekt benannt wurde.
Die gleichzeitige Entdeckung von Cer durch deutsche und schwedische Chemiker führte zu einem der ersten Prioritätsstreitigkeiten in der Chemie. Beide Seiten teilten jedoch großzügig die Anerkennung und schufen damit einen Präzedenzfall für internationale wissenschaftliche Zusammenarbeit.
„Die neue Erde besitzt so unterschiedliche Eigenschaften, dass sie mit keiner bisher bekannten verwechselt werden kann.“
— Berzelius und Hisinger, 1803
Frühe Forscher hatten Schwierigkeiten mit den verschiedenen Oxidationsstufen von Cer. Das Element schien seine Eigenschaften unvorhersehbar zu verändern, was zu Verwirrung darüber führte, ob mehrere Elemente vorhanden waren. Erst mit der Entwicklung moderner Trennverfahren wurde das wahre Wesen von Cer verstanden.
Der Durchbruch kam, als Wissenschaftler erkannten, dass Cer sowohl als Ce³⁺- als auch als Ce⁴⁺-Ion vorkommen kann, anders als andere Seltenerdelemente. Diese einzigartige Eigenschaft, die zunächst für Verwirrung sorgte, wurde in modernen Anwendungen zum größten Vorteil von Cer.
Die Entdeckung von Cer öffnete die Tür zum Verständnis der gesamten Reihe der Seltenerdelemente. Die zur Untersuchung von Cer entwickelten Analysetechniken legten den Grundstein für die Trennung und Charakterisierung aller 15 Lanthanoide.
Anwendungen
Cer ist das häufigste Seltenerdelement und das Arbeitspferd der Lanthanoidserie. Seine einzigartige Fähigkeit, problemlos zwischen den Oxidationsstufen Ce³⁺ und Ce⁴⁺ zu wechseln, macht es in unzähligen Anwendungen unverzichtbar.
Katalysatoren in jedem modernen Auto enthalten Ceroxid (Ceria), das dabei hilft, giftiges Kohlenmonoxid und Stickoxide in harmlose Gase umzuwandeln. Die Sauerstoffspeicherfähigkeit von Cer macht es zu einem entscheidenden Bestandteil bei der Reduzierung von Fahrzeugemissionen um bis zu 95 %.
Cerdioxid ist das universelle Poliermittel für Glas. Von Smartphone-Bildschirmen bis zu Teleskopspiegeln ermöglicht Ceroxid die feinste erreichbare Politur. Es wird außerdem verwendet für:
Das brillante weiße Licht in Kohlebogenlampen entsteht durch Ceriumcarbid. Kinos, Scheinwerfer und Studiobeleuchtung nutzen Cer für eine intensive, sonnenähnliche Ausleuchtung.
Die Neutronenabsorptionseigenschaften von Cer machen es wertvoll für:
Als leistungsfähiges Sauerstoffspeichermaterial wird Ceroxid verwendet für:
Die weltweite Nachfrage nach Cer beträgt etwa 60.000 Tonnen jährlich, wodurch es zum wirtschaftlich bedeutendsten Seltenerdelement wird. Allein das Glaspolieren macht weltweit über 40 % des Cer-Verbrauchs aus.
Woher es stammt
66.5 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 79% of elements
Cer ist das häufigste Seltenerdelement und das 25. Häufigste Element in der Erdkruste – häufiger als Kupfer, Blei oder Zink.
Chemische Formel: (Ce,La,Pr,Nd)CO₃F
Ce-Gehalt: 45–50 %
Große Lagerstätten: Mountain Pass (Kalifornien), Bayan Obo (China)
Chemische Formel: (Ce,La,Nd,Th)PO₄
Ce-Gehalt: 40–50 %
Große Lagerstätten: Indien, Australien, Brasilien, Malaysia
Chemische Formel: (Ce,Ca,Y)₂(Al,Fe)₃(SiO₄)₃(OH)
Ce-Gehalt: 5–20 %
Vorkommen: Pegmatite weltweit
Cer reichert sich in alkalischen magmatischen Komplexen und Karbonatiten an, die aus tiefen Mantelquellen entstanden sind. Aufgrund eines ähnlichen Ionenradius ersetzt das Element in vielen Mineralen Calcium, was zu seiner weiten Verbreitung in magmatischen und metamorphen Gesteinen führt.
Handhabung
Cermetall und die meisten Verbindungen gelten bei sachgemäßer Handhabung als relativ sicher. Einige Cerverbindungen erfordern jedoch besondere Vorsichtsmaßnahmen.
Cermetall: In fein verteiltem Zustand pyrophor – kann sich an der Luft spontan entzünden.
Feuerlöscher der Brandklasse D verwenden. Bereich evakuieren und Feuerwehr rufen. Kein Wasser verwenden.
Sofort an die frische Luft bringen. Bei anhaltenden Atemproblemen ärztliche Hilfe suchen.
15 Minuten lang bei geöffneten Augenlidern mit Wasser spülen. Ärztliche Hilfe suchen.
Mit Wasser und Seife waschen. Kontaminierte Kleidung ausziehen.
Cernitrat: Starkes Oxidationsmittel – kann bei Kontakt mit organischen Materialien Brände verursachen. Erfordert besondere Lagerungs- und Handhabungsverfahren.
Schnelle Antworten
Cer (symbol Ce) is element 58 on the periodic table, a lanthanoid 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.Cer melts at 1068 K (794.9 °C) and boils at 3716 K (3442.9 °C).
The standard atomic weight of Cer is 140.116 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.
Cer has a density of 6.77 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of cer is about 6.8× heavier.
Cer 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.
Cer was discovered in 1803 by Berzelius, Hisinger & Klaproth. It is named after the dwarf planet Ceres.
Cer makes up about 66.5 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.