¿Qué es Cerio?
Cerio (símbolo Ce) es el elemento 58 de la tabla periódica, un Lantánido del periodo 6. La tierra rara más abundante, más común en la corteza que el cobre. A temperatura ambiente es un sólido.
Estructura
No es un diagrama de puntos sobre anillos — es una muestra de Monte Carlo de la densidad de probabilidad real |ψ|² de cada subcapa ocupada. Arrastra para girar. El azul y el violeta indican signos opuestos de la función de onda, lo que permite la formación de enlaces.
Valores medidos
Cada barra muestra dónde se sitúa cerio entre los 118 elementos según esa propiedad.
Fuentes: pesos atómicos estándar de la IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Los valores marcados con ~ son predichos y no medidos.
Tamaño, a escala
Radio de 182 pm: es decir, 0,182 nm, por lo que aproximadamente 2,75 millones de ellos, uno al lado del otro, abarcarían un milímetro.
Intervalo térmico
Cerio es líquido en un intervalo de 2648 K, desde 1068 K hasta 3716 K.
La historia
La tierra rara más abundante, más común en la corteza que el cobre.
Martin Heinrich Klaproth, químico alemán famoso por descubrir el uranio y el circonio, fue el primero en identificar el cerio. Trabajando de forma independiente, aisló óxido de cerio de una muestra mineral enviada desde Suecia.
Al mismo tiempo, los químicos suecos Jöns Jakob Berzelius y Wilhelm Hisinger también descubrieron el cerio mientras analizaban el mismo mineral, que más tarde recibió el nombre de cerita en honor al planeta enano Ceres.
El elemento recibió su nombre de Ceres, el planeta enano descubierto apenas dos años antes, en 1801, por Giuseppe Piazzi. ¡Esto convirtió al cerio en el primer elemento nombrado en honor a un objeto astronómico.
El descubrimiento simultáneo del cerio por químicos alemanes y suecos dio lugar a una de las primeras disputas de prioridad de la química. Sin embargo, ambas partes compartieron generosamente el mérito, estableciendo un precedente para la cooperación científica internacional.
"La nueva tierra posee propiedades tan distintas que no puede confundirse con ninguna conocida hasta ahora."
— Berzelius y Hisinger, 1803
Los primeros investigadores tuvieron dificultades con los múltiples estados de oxidación del cerio. El elemento parecía cambiar sus propiedades de forma impredecible, lo que generó confusión sobre si había varios elementos presentes. No fue hasta el desarrollo de técnicas modernas de separación que se comprendió la verdadera naturaleza del cerio.
El avance se produjo cuando los científicos se dieron cuenta de que el cerio podía existir como iones Ce³⁺ y Ce⁴⁺, a diferencia de otros elementos de tierras raras. Esta propiedad única, inicialmente una fuente de confusión, se convirtió en el mayor recurso del cerio en las aplicaciones modernas.
El descubrimiento del cerio abrió el camino para comprender toda la serie de tierras raras. Las técnicas analíticas desarrolladas para estudiar el cerio sentaron las bases para separar y caracterizar los 15 elementos lantánidos.
Aplicaciones
El cerio es el elemento de tierras raras más abundante y el elemento fundamental de la serie de los lantánidos. Su capacidad única para cambiar fácilmente entre los estados de oxidación Ce³⁺ y Ce⁴⁺ lo hace invaluable en innumerables aplicaciones.
Los convertidores catalíticos de todos los automóviles modernos contienen óxido de cerio (ceria), que ayuda a convertir el monóxido de carbono y los óxidos de nitrógeno tóxicos en gases inocuos. La capacidad del cerio para almacenar oxígeno lo convierte en un componente fundamental para reducir hasta un 95 % las emisiones de los vehículos.
El dióxido de cerio es el compuesto universal para pulir vidrio. Desde las pantallas de los teléfonos inteligentes hasta los espejos de los telescopios, el óxido de cerio proporciona el pulido más fino posible. También se utiliza para:
La brillante luz blanca de las lámparas de arco de carbono proviene del carburo de cerio. Las salas de cine, los reflectores y la iluminación de estudios dependen del cerio para producir una iluminación intensa, similar a la solar.
Las propiedades de absorción de neutrones del cerio lo hacen valioso en:
Como potente material para almacenar oxígeno, el óxido de cerio se utiliza en:
La demanda mundial de cerio es de aproximadamente 60 000 toneladas al año, lo que lo convierte en el elemento de tierras raras de mayor importancia comercial. El pulido de vidrio por sí solo representa más del 40 % del consumo mundial de cerio.
De dónde procede
66,5 mg/kg de la corteza terrestre · más abundante que el 79 % de los elementos
El cerio es el elemento de tierras raras más abundante y el elemento más abundante número 25 en la corteza terrestre, ¡más común que el cobre, el plomo o el zinc.
Fórmula química: (Ce,La,Pr,Nd)CO₃F
Contenido de Ce: 45-50 %
Principales yacimientos: Mountain Pass (California), Bayan Obo (China)
Fórmula química: (Ce,La,Nd,Th)PO₄
Contenido de Ce: 40-50 %
Principales yacimientos: India, Australia, Brasil, Malasia
Fórmula química: (Ce,Ca,Y)₂(Al,Fe)₃(SiO₄)₃(OH)
Contenido de Ce: 5-20 %
Ubicación: Pegmatitas de todo el mundo
El cerio se concentra en complejos ígneos alcalinos y carbonatitas formados a partir de fuentes profundas del manto. El elemento sustituye al calcio en muchos minerales debido a su radio iónico similar, lo que conduce a su amplia distribución en rocas ígneas y metamórficas.
Manejo
El metal de cerio y la mayoría de sus compuestos se consideran relativamente seguros si se manipulan adecuadamente. Sin embargo, algunos compuestos de cerio requieren precauciones especiales.
Metal de cerio: pirofórico cuando está finamente dividido; ¡puede inflamarse espontáneamente en el aire.
Usar un extintor de incendios de clase D. Evacuar el área y llamar a los bomberos. ¡No usar agua.
Trasladarse inmediatamente a un lugar con aire fresco. Si persisten los problemas respiratorios, buscar atención médica.
Enjuagar con agua durante 15 minutos manteniendo los párpados abiertos. Buscar atención médica.
Lavar con agua y jabón. Quitarse la ropa contaminada.
Nitrato de cerio: oxidante fuerte; puede provocar incendios al entrar en contacto con materiales orgánicos. Requiere procedimientos especiales de almacenamiento y manipulación.
Respuestas rápidas
Cerio (símbolo Ce) es el elemento 58 de la tabla periódica, un Lantánido del periodo 6. La tierra rara más abundante, más común en la corteza que el cobre. A temperatura ambiente es un sólido.
[Xe] 4f¹ 5d¹ 6s², con 6 capas ocupadas y la distribución 2, 8, 18, 19, 9, 2.Cerio se funde a 1068 K (794.9 °C) y hierve a 3716 K (3442.9 °C).
La masa atómica estándar de Cerio es 140.116 u. Es un promedio ponderado de sus isótopos naturales, por lo que rara vez es un número entero.
Cerio tiene una densidad de 6.77 g/cm³. El agua tiene una densidad de 1.0 g/cm³, por lo que un bloque de Cerio es aproximadamente 6.8 veces más pesado.
Cerio tiene una electronegatividad de Pauling de 1.12. La escala va de 0.70 (francio, el que menos atrae a los electrones) a 3.98 (flúor, el que más). Un valor tan bajo significa que cede fácilmente sus electrones externos, formando iones positivos.
Cerio fue descubierto en 1803 por Berzelius, Hisinger & Klaproth. Recibe su nombre de el planeta enano Ceres.
Cerio constituye aproximadamente 66.5 mg/kg de la corteza terrestre; no es común, pero tampoco es raro.