Церій є безперечним «старшим братом» у великій родині рідкоземельних елементів. По-перше, загальна кількість рідкоземельних елементів у земній корі становить 238 ppm, а церій — 68 ppm, що становить 28% від загального складу рідкоземельних елементів і посідає перше місце; По-друге, церій — другий рідкоземельний елемент, відкритий через дев'ять років після відкриття ітрію (1794). Його застосування дуже широке, а «церій» — невпинний.
Відкриття елемента церію
Карл Ауер фон Вельсбах
Церій був відкритий та названий у 1803 році німецьким Клопперсом, шведським хіміком Йонсом Якобом Берцеліусом та шведським мінералогом Вільгельмом Гізінгером. Він називається церієм, а його руда — церитом, на згадку про Цереру, астероїд, відкритий у 1801 році. Фактично, цей тип силікату церію є гідратованою сіллю, що містить від 66% до 70% церію, а решта — сполуки кальцію, заліза та...ітрій.
Першим застосуванням церію був газовий камін, винайдений австрійським хіміком Карлом Ауером фон Вельсбахом. У 1885 році він спробував створити суміш магнію, лантану та оксиду ітрію, але ці суміші випромінювали зелене світло безуспішно.
У 1891 році він виявив, що чистий оксид торію дає краще світло, хоча й синє, і змішувався з оксидом церію(IV) для отримання яскравого білого світла. Крім того, оксид церію(IV) також може бути використаний як каталізатор для горіння оксиду торію.
Металевий церій
★ Церій — це пластичний і м’який сріблясто-білий метал з активними властивостями. Під впливом повітря він окислюється, утворюючи іржу, що відшаровується, шар оксиду. При нагріванні він горить і швидко реагує з водою. Зразок металевого церію розміром сантиметр повністю кородує приблизно протягом року. Уникайте контакту з повітрям, сильними окислювачами, сильними кислотами та галогенами.
★ Церій міститься переважно в монациті та бастнезиті, а також у продуктах поділу урану, торію та плутонію. Шкідливий для навколишнього середовища, особливу увагу слід приділяти забрудненню водойм.
★ Церій є 26-м за поширеністю елементом, на його частку припадає 68 ppm земної кори, поступаючись лише міді (68 ppm). Церій поширеніший, ніж звичайні метали, такі як свинець (13 ppm) та олово (2,1 ppm).
Електронна конфігурація церію
Електронні домовленості:
1s² 2s² 2p6 3s² 3p6 4s² 3d10 4p6 5s² 4d10 5p66s² 4f1 5d1
★ Церій розташований після лантану та має 4f-електрони, починаючи з церію, що полегшує його участь у хімічних реакціях. Однак 5d-орбіталь церію зайнята, і цей ефект у церії недостатньо сильний.
★ Більшість лантаноїдів можуть використовувати лише три електрони як валентні електрони, за винятком церію, який має змінну електронну структуру. Енергія 4f-електронів майже така ж, як і енергія зовнішніх 5d- та 6s-електронів, делокалізованих у стані металу, і для зміни відносної зайнятості цих електронних енергетичних рівнів потрібна лише невелика кількість енергії, що призводить до подвійної валентності +3 та +4. Нормальний стан має валентність +3, що показує валентність +4 в анаеробній воді.
Застосування церію
★ Може використовуватися як добавка до сплавів та для виробництва солей церію тощо.
★ Його можна використовувати як добавку до скла для поглинання ультрафіолетових та інфрачервоних променів, і він широко використовується в автомобільному склі.
★ Може використовуватися як чудовий матеріал для захисту навколишнього середовища, і наразі найбільш репрезентативним є каталізатор очищення вихлопних газів автомобілів, який ефективно запобігає потраплянню великої кількості вихлопних газів автомобілів у повітря.
★ Світлорідкоземельні елементив основному складаються з церію як регуляторів росту рослин, які можуть покращити якість врожаю, збільшити врожайність та підвищити стійкість культур до стресу.
★ Сульфід церію може замінити такі метали, як свинець і кадмій, які шкідливі для навколишнього середовища та людини, у пігментах, може забарвлювати пластмаси, а також може використовуватися у виробництві покриттів та чорнил.
★Оксид церію(IV)може використовуватися як полірувальна паста, наприклад, у хіміко-механічному поліруванні (ХМП).
★ Церій також може використовуватися як матеріали для зберігання водню, термоелектричні матеріали, церій-вольфрамові електроди, керамічні конденсатори, п'єзоелектрична кераміка, церій-карбід-кремнієві абразиви, сировина для паливних елементів, каталізатори бензину, постійні магнітні матеріали, медичні матеріали, різні леговані сталі та кольорові метали.
Час публікації: 03 липня 2023 р.