What is Cerio?
Cerio (symbol Ce) is element 58 on the periodic table, a lantanoide in period 6. The most abundant rare earth, more common in the crust than copper. At room temperature it is a solid.
Struttura
Non è un diagramma di punti su anelli, ma un campionamento Monte Carlo della densità di probabilità effettiva |ψ|² per ogni sottolivello occupato. Trascinate per ruotare. Il blu e il viola indicano segni opposti della funzione d'onda, rendendo possibile il legame.
Valori misurati
Ogni barra mostra dove si colloca cerio tra tutti i 118 elementi per quella proprietà.
Fonti: masse atomiche standard IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. I valori contrassegnati da ~ sono predetti anziché misurati.
Dimensioni, in scala
Radius 182 pm — that is 0.182 nm, so about 2747 million of them side by side would span a millimetre.
Intervallo termico
Cerio is liquid over a 2648 K window, from 1068 K to 3716 K.
La storia
The most abundant rare earth, more common in the crust than copper.
Martin Heinrich Klaproth, chimico tedesco famoso per aver scoperto l'uranio e lo zirconio, fu il primo a identificare il cerio. Lavorando indipendentemente, isolò l'ossido di cerio da un campione minerale inviato dalla Svezia.
Contemporaneamente, i chimici svedesi Jöns Jakob Berzelius e Wilhelm Hisinger scoprirono anch'essi il cerio analizzando lo stesso minerale, in seguito chiamato cerite in onore del pianeta nano Cerere.
L'elemento fu chiamato così in onore di Cerere, il pianeta nano scoperto appena due anni prima, nel 1801, da Giuseppe Piazzi. Il cerio divenne così il primo elemento a essere chiamato come un oggetto astronomico.
La scoperta simultanea del cerio da parte di chimici tedeschi e svedesi diede origine a una delle prime controversie sulla priorità nella storia della chimica. Tuttavia, entrambe le parti condivisero generosamente il merito, stabilendo un precedente per la cooperazione scientifica internazionale.
"La nuova terra possiede proprietà così distinte da non poter essere confusa con nessuna sostanza finora conosciuta."
— Berzelius e Hisinger, 1803
I primi ricercatori ebbero difficoltà con i molteplici stati di ossidazione del cerio. L'elemento sembrava cambiare proprietà in modo imprevedibile, causando confusione sulla presenza di più elementi. Solo con lo sviluppo delle moderne tecniche di separazione fu possibile comprendere la vera natura del cerio.
La svolta arrivò quando gli scienziati si resero conto che il cerio poteva esistere sotto forma di ioni Ce³⁺ e Ce⁴⁺, a differenza degli altri elementi delle terre rare. Questa proprietà unica, inizialmente fonte di confusione, divenne il principale punto di forza del cerio nelle applicazioni moderne.
La scoperta del cerio aprì la strada alla comprensione dell'intera serie delle terre rare. Le tecniche analitiche sviluppate per studiare il cerio gettarono le basi per separare e caratterizzare tutti i 15 elementi lantanoidi.
Applicazioni
Il cerio è l'elemento delle terre rare più abbondante e il principale elemento della serie dei lantanoidi. La sua capacità unica di passare facilmente tra gli stati di ossidazione Ce³⁺ e Ce⁴⁺ lo rende indispensabile in innumerevoli applicazioni.
I convertitori catalitici di ogni automobile moderna contengono ossido di cerio (ceria), che contribuisce a convertire il monossido di carbonio e gli ossidi di azoto tossici in gas innocui. La capacità di immagazzinare ossigeno del cerio lo rende un componente fondamentale per ridurre fino al 95% le emissioni dei veicoli.
Il diossido di cerio è il composto universale per la lucidatura del vetro. Dagli schermi degli smartphone agli specchi dei telescopi, l'ossido di cerio garantisce la lucidatura più fine possibile. Viene inoltre utilizzato per:
La brillante luce bianca delle lampade ad arco di carbonio proviene dal carburo di cerio. Sale cinematografiche, proiettori e illuminazione da studio sfruttano il cerio per ottenere un'illuminazione intensa, simile a quella solare.
Le proprietà di assorbimento dei neutroni del cerio lo rendono prezioso in:
Essendo un potente materiale per l'immagazzinamento dell'ossigeno, l'ossido di cerio viene utilizzato in:
La domanda globale di cerio è di circa 60.000 tonnellate all'anno, rendendolo l'elemento delle terre rare più importante dal punto di vista commerciale. La sola lucidatura del vetro rappresenta oltre il 40% del consumo mondiale di cerio.
Da dove proviene
66.5 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 79% of elements
Il cerio è l'elemento delle terre rare più abbondante e il 25º elemento più abbondante nella crosta terrestre, più comune del rame, del piombo o dello zinco.
Formula chimica: (Ce,La,Pr,Nd)CO₃F
Contenuto di Ce: 45-50%
Principali giacimenti: Mountain Pass (California), Bayan Obo (Cina)
Formula chimica: (Ce,La,Nd,Th)PO₄
Contenuto di Ce: 40-50%
Principali giacimenti: India, Australia, Brasile, Malaysia
Formula chimica: (Ce,Ca,Y)₂(Al,Fe)₃(SiO₄)₃(OH)
Contenuto di Ce: 5-20%
Localizzazione: Pegmatiti in tutto il mondo
Il cerio si concentra nei complessi ignei alcalini e nelle carbonatiti formati da sorgenti profonde del mantello. L'elemento sostituisce il calcio in molti minerali grazie al raggio ionico simile, portando alla sua ampia distribuzione nelle rocce ignee e metamorfiche.
Manipolazione
Il metallo cerio e la maggior parte dei suoi composti sono considerati relativamente sicuri se manipolati correttamente. Tuttavia, alcuni composti di cerio richiedono precauzioni particolari.
Metallo cerio: piroforico se finemente suddiviso: può incendiarsi spontaneamente all'aria.
Utilizzare un estintore per incendi di classe D. Evacuare l'area e chiamare i vigili del fuoco. Non usare acqua.
Spostarsi immediatamente all'aria aperta. Se i problemi respiratori persistono, rivolgersi a un medico.
Sciacquare con acqua per 15 minuti tenendo aperte le palpebre. Rivolgersi a un medico.
Lavare con acqua e sapone. Togliere gli indumenti contaminati.
Nitrato di cerio: forte ossidante; può causare incendi a contatto con materiali organici. Richiede procedure speciali di conservazione e manipolazione.
Risposte rapide
Cerio (symbol Ce) is element 58 on the periodic table, a lantanoide 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.Cerio melts at 1068 K (794.9 °C) and boils at 3716 K (3442.9 °C).
The standard atomic weight of Cerio is 140.116 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.
Cerio has a density of 6.77 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of cerio is about 6.8× heavier.
Cerio 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.
Cerio was discovered in 1803 by Berzelius, Hisinger & Klaproth. It is named after the dwarf planet Ceres.
Cerio makes up about 66.5 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.