What is Церий?
Церий (symbol Ce) is element 58 on the periodic table, a лантаноид in period 6. The most abundant rare earth, more common in the crust than copper. At room temperature it is a solid.
Строение
Это не схема из точек на кольцах, а выборка методом Монте-Карло из фактической плотности вероятности |ψ|² для каждой занятой подоболочки. Перетаскивайте, чтобы вращать. Синий и фиолетовый цвета обозначают противоположные знаки волновой функции, благодаря чему возможно образование связей.
Измеренные значения
Каждая полоса показывает, какое место церий занимает среди всех 118 элементов по этому свойству.
Источники: стандартные атомные массы IUPAC 2021 года · Справочник химии и физики CRC · NIST. Значения, отмеченные ~, являются расчётными, а не измеренными.
Размер в масштабе
Radius 182 pm — that is 0.182 nm, so about 2747 million of them side by side would span a millimetre.
Тепловой диапазон
Церий is liquid over a 2648 K window, from 1068 K to 3716 K.
История
The most abundant rare earth, more common in the crust than copper.
Martin Heinrich Klaproth, немецкий химик, известный открытием урана и циркония, первым идентифицировал церий. Работая независимо, он выделил оксид церия из образца минерала, присланного из Швеции.
Одновременно шведские химики Jöns Jakob Berzelius и Wilhelm Hisinger также открыли церий, анализируя тот же минерал, позднее названный церитом в честь карликовой планеты Цереры.
Элемент назвали в честь Ceres, карликовой планеты, открытой всего двумя годами ранее, в 1801 году, Джузеппе Пьяцци. Церий стал первым элементом, названным в честь астрономического объекта.
Одновременное открытие церия немецкими и шведскими химиками стало одним из первых споров о приоритете в истории химии. Однако обе стороны великодушно поделились заслугой, заложив основу международного научного сотрудничества.
«Новая земля обладает настолько отличительными свойствами, что её нельзя спутать ни с одной из известных до сих пор».
— Berzelius and Hisinger, 1803
Ранние исследователи столкнулись с несколькими степенями окисления церия. Казалось, что элемент непредсказуемо меняет свойства, что вызывало сомнения в том, присутствует ли несколько элементов. Лишь после разработки современных методов разделения была понята истинная природа церия.
Прорыв произошёл, когда учёные поняли, что церий может существовать в виде ионов Ce³⁺ и Ce⁴⁺, в отличие от других редкоземельных элементов. Это уникальное свойство, первоначально бывшее источником путаницы, стало главным преимуществом церия в современных применениях.
Открытие церия открыло путь к пониманию всего ряда редкоземельных элементов. Аналитические методы, разработанные для изучения церия, заложили основу для разделения и характеристики всех 15 лантаноидов.
Применение
Церий — самый распространённый редкоземельный элемент и основной элемент лантаноидного ряда. Его уникальная способность легко переходить между степенями окисления Ce³⁺ и Ce⁴⁺ делает его незаменимым во множестве применений.
Каталитические нейтрализаторы в каждом современном автомобиле содержат оксид церия (церию), который помогает превращать токсичные оксид углерода и оксиды азота в безвредные газы. Способность церия запасать кислород делает его важнейшим компонентом, позволяющим сокращать выбросы автомобилей до 95%.
Диоксид церия — это универсальный состав для полировки стекла. От экранов смартфонов до зеркал телескопов оксид церия обеспечивает высочайшее качество полировки. Его также используют для:
Яркий белый свет в угольных дуговых лампах создаётся карбидом церия. Кинотеатры, прожекторы и студийное освещение используют церий для интенсивного освещения, напоминающего солнечный свет.
Поглощающие нейтроны свойства церия делают его ценным в:
Как мощный материал для хранения кислорода, оксид церия используется в:
Мировой спрос на церий составляет примерно 60 000 тонн в год, что делает его наиболее важным с коммерческой точки зрения редкоземельным элементом. Только на полировку стекла приходится более 40% мирового потребления церия.
Откуда он берётся
66.5 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 79% of elements
Церий — самый распространённый редкоземельный элемент и 25-й по распространённости элемент в земной коре — он встречается чаще меди, свинца и цинка.
Химическая формула: (Ce,La,Pr,Nd)CO₃F
Содержание Ce: 45-50%
Крупные месторождения: Маунтин-Пасс (Калифорния), Баян-Обо (Китай)
Химическая формула: (Ce,La,Nd,Th)PO₄
Содержание Ce: 40-50%
Крупные месторождения: Индия, Австралия, Бразилия, Малайзия
Химическая формула: (Ce,Ca,Y)₂(Al,Fe)₃(SiO₄)₃(OH)
Содержание Ce: 5-20%
Местоположение: пегматиты по всему миру
Церий концентрируется в щелочных магматических комплексах и карбонатитах, образовавшихся из глубоких мантийных источников. Из-за сходного ионного радиуса элемент замещает кальций во многих минералах, что приводит к его широкому распространению в магматических и метаморфических породах.
Обращение
Металлический церий и большинство его соединений считаются относительно безопасными при правильном обращении. Однако некоторые соединения церия требуют особых мер предосторожности.
Металлический церий: пирофорен в мелкодисперсном состоянии — может самопроизвольно воспламениться на воздухе.
Использовать огнетушитель класса D. Покинуть помещение и вызвать пожарную службу. Не использовать воду.
Немедленно выйти на свежий воздух. Если проблемы с дыханием сохраняются, обратиться за медицинской помощью.
Промывать водой в течение 15 минут, удерживая веки открытыми. Обратиться за медицинской помощью.
Промыть водой с мылом. Снять загрязнённую одежду.
Нитрат церия: сильный окислитель — при контакте с органическими материалами может вызвать пожар. Требует специальных процедур хранения и обращения.
Краткие ответы
Церий (symbol Ce) is element 58 on the periodic table, a лантаноид 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.Церий melts at 1068 K (794.9 °C) and boils at 3716 K (3442.9 °C).
The standard atomic weight of Церий is 140.116 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.
Церий has a density of 6.77 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of церий is about 6.8× heavier.
Церий 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.
Церий was discovered in 1803 by Berzelius, Hisinger & Klaproth. It is named after the dwarf planet Ceres.
Церий makes up about 66.5 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.