Ceriostruktur, egenskaper, erhållning, användning

han cerium Det är en metall som tillhör Lantanide -serien, vars kemiska symbol är CE. Trots att det är ett element av sällsynta jordar, är sanningen att dess överflöd är mycket likt den för koppar och ännu större än bly eller tenn, med en koncentration av 66 ppm i jordens cortex.

Kullen utnyttjas ekonomiskt från monacit- och bastnasitmineralerna, varav flera av de andra lanthaniderna också erhålls. I dessa mineraler är det nödvändigt att separera ce -jonerna⁴⁺ närvarande i din VD -oxid₂, kallas ceria. Det är den enda lantaniden som bildar en mycket stabil oxid med ett oxidationstillstånd på +4 och NO +3 (CE₂ANTINGEN₃).

Ultra ren prov av metallisk kulle tätad i en glas ampull med argon. Källa: Hi-reser Bilder av kemiska element/cc av (https: // CreativeCommons.Org/licenser/av/3.0)

Cerio är en metall som har många industriella tillämpningar, liksom i förbättringen av miljön. Några av dess viktigaste användningsområden är följande: som flint av cigaretter, oljestillationskatalysator, kontroller av bilgasutsläpp etc.

Denna metall har stor relevans i analytisk kemi. Det är så mycket att tekniken har sitt eget namn: cerimetri. Ce -jonerna⁴⁺, I surt medium är de starka oxiderande medel, vilket minskar till CE³⁺. Under processen oxiderar och kvantifierar de analytter som: tro²⁺, NEJ₂, Sn²⁺, Ess³⁺, etc.

När det gäller den biologiska delen är kullen närvarande i mänskliga kroppsvätskor, såsom saliv, svett, blod, urin och cerebrospinalvätskor. Det finns också i vissa livsmedel, till exempel svart mutter och grön paprika. Därför är det lantaniden med mer närvaro (men inte deltagande) biokemi.

[TOC]

Upptäckt

Cerio upptäcktes av Jacob Berzelius och Wilhelm von Hister i Sverige 1803, och oberoende av Martin Klaproth, samma år, i Tyskland.

Berzelius och Hister upptäckte kullen i ett rödbrunt mineral som kallas Cerita: ett cerio-lantanan-silikat. Egentligen isolerade de inte den rena metallen, men de observerade att metallen hade två oxidationstillstånd. En av dem producerade färglösa salter; medan den andra producerade gulaktiga röda salter.

De kallade den nyligen upptäckta Metal 'Cerio' för att hedra Ceres, en asteroid upptäckt av Giuseppe Piazzi 1801. Ceres namn motsvarar också jordbruksguden i romersk mytologi.

Klaproth bestämde också att det nya elementet som finns i cerita, var i form av en oxid, som han kallade Ockroita -oxid för dess gulaktiga röda färg.

Det kan tjäna dig: maleico syra: struktur, egenskaper, erhållning, användning

Carl G. Mossandre lyckades 1825 förbereda den metalliska kullen med samma metod som användes för aluminiumisolering samma år.

Mossandre reagerade ceriumsulfid med klor för att producera ceriumklorid, vilket minskade den senare genom sin kaliumreaktion. Resultatet var kaliumklorid och metallisk kulle, och observerade att den erhållna metallen hade en grå färg med ogenomskinlig metallisk glans.

Ceriostruktur

Kullen har många kristallina strukturer, med upp till fyra allotropiska former endast under atmosfärstryck.

I HOT antar Cerio en kubisk struktur centrerad på kroppen (BCC), som endast finns över 726 ºC, och symboliseras som Δ-CE.

Under 726 ºC till omgivningstemperaturen antar Cerio en kubisk struktur centrerad på ansikten (FCC), representerad som y-CE.

Kall, å andra sidan, kristalliserar cerioen med en DHCP -struktur, som finns i temperaturområdet mellan -150 ºC upp till 25 ºC ungefär. Denna fas eller alotropisk representeras som p-C; Och det är, tillsammans med y-C, de mest dominerande faserna av cerio.

Och slutligen har vi en annan tät FCC -struktur, som finns under -150 ºC, och som representeras som α -CE.

Ett ovanligt drag i kullen är att dess kristallina faser har olika övergångshastigheter. Det vill säga, när en cerio-kristall kyls, passerar inte hela strukturen till exempel till a-C-fasen, men kommer att bestå av en a-C- och ß-C-blandning, eftersom omvandlingen av ß-CE till a-CE, det är långsammare än y-CE till α-CE.

Elektronisk konfiguration

Elektroniska ceriuminställningar

Den förkortade elektroniska konfigurationen av cerio är som följer:

[Xe] 4f¹ 5 D¹ 6s²

Observera att tre energinivåer finns i sina Valencia -orbitaler: 4F, ​​5D och 6s. Dessutom har dess fyra elektroner relativt liknande elektroniska energier, vilket förklarar en annan strukturell egenhet hos ceriumet: den kan oxideras eller minskas under högt tryck eller intensiv kylning.

CE -katjonen⁴⁺ Det finns och är mycket stabilt eftersom, som nämnts ovan, har de fyra elektronerna liknande energier; Därför kan de "gå vilse" utan svårigheter genom att bilda kemiska bindningar. Å andra sidan, CE⁴⁺ Det är isolektroniskt till xenongas och får därmed extra stabilitet.

Cerioegenskaper

Fysiskt utseende

Silvervit fast

Molmassa

140.116 g/mol

Atomnummer

58

Smältpunkt

795 ºC

Kokpunkt

3.443 ºC

Densitet

6.770 g/cm³

Fusionsvärme

5,46 kJ/mol

Förångningsvärme

398 kJ/mol

Molorisk kapacitet

26,94 J/(mol · k)

Hårdhet

Mohs Scale: 2.5

Oxidationstillstånd

Oxidationstillstånden på kullen är +1 (CE⁺), +2 (CE²⁺), +3 (CE³⁺), +4 (CE⁴⁺), att vara de två sista dominerande.

Kan tjäna dig: Isopreno: Struktur, egenskaper, applikationer

Elektronnegativitet

1.2 På Pauling -skalan

Joniseringsenergi

Först: 534 kJ/mol

Andra: 1.050 kJ/mol

Tredje: 1.949 kJ/mol

Reaktivitet

Kullen oxideras i luften och bildar ett skikt av oxid. Denna process påskyndas genom uppvärmning av ceriodioxid, VD₂, Gul, även känd som Ceria:

Ce + o₂ → VD₂

Cerio är en pyroforisk metall, det vill säga när chips som har sitt ursprung skrapas omedelbart. Det är också en elektropositiv metall, som reagerar med vatten svagt, reaktion som ökar med temperatur, producerar kulle (III) och gasväte:

2 ce + 6 h₂O → 2 CE (OH)₃ + 3 h₂

Kullen attackeras av syror och baser, stark eller svag, med undantag av fluorhorhorinsyra, med vilken den bildar ett skyddande skikt av ceriumfluorid på metallens yta.

Å andra sidan är Cerio ett starkt reducerande medel som kan reagera våldsamt med zink, antimon och fosfor vid 400 ºC.

Erhållande

Kullen finns i flera mineraler, inklusive: La Monacita, La Bastnäsita, La Allanita, La Cerita och La Samarskita, som är de mest ekonomiska mineralerna Monacita och Bastnäsita.

Bastnäsita, till exempel, efter att ha samlats in, får en saltsyrabehandling för att rengöra den av föroreningar, såsom kalciumkarbonat. Därefter är det utomhus utomhus att oxidera det till oxid.

De flesta lantanider oxideras för att bilda hjärnor (LN₂ANTINGEN₃). Sesquexides motsvarar oxider som bildas av tre syreatomer och två atomer i ett annat element. Kullen oxideras emellertid till ceriumdioxid, som är olöslig i vatten, kan kunna läcka eller extrahera med saltsyra 0.5 m, därmed separerar från de andra lantaniderna.

Den metalliska kullen kan erhållas med medel. Det produceras också av kärnklyvning av uran, plutonium och thorium.

Användning/applikationer

Tändare

Kullen används i kombination med flera kemiska element, såsom lantano, neomid och paseomid, förutom järn- och magnesiumoxider, för att fungera som en flint i cigarett- och gasändare.

Blixt

Cerium används i kolbågsbelysning, används i filmindustrin, och även som fosfor i fluorescerande belysning och på färgad tv.

Metallurgi

Kullen används i metallurgi som en stabilisator för legering och svetselektroder.

Kan tjäna dig: bensaldehyd

Glas

Ceriumoxid används som en poleringsförening som producerar optiska ytor av hög kvalitet, som också används som ett glasfärgningsmedel, som blir ogenomskinlig för strålningen nära ultraviolett.

Kullen används i manteln av ljus uppfann av den österrikiska kemisten Carl Auer von Welsbach, med hjälp av ceriumdioxiden blandad med thoriumoxid för produktion av ett starkt vitt ljus. Ceriooxid förhindrar tv -glasplattor från mörkare genom elektronbombardement.

Oljeindustri

Cerium används som en katalysator i den fraktionerade oljedestillationsprocessen.

Miljö

Ceriumoxid används som en katalytisk omvandlare för att minska kolmonoxidutsläpp och kväveoxider i avgaserna hos motorfordon. Dessa oxider är mycket giftiga för människor.

Ceriooxid, tillagd till dieselbränslet, fungerar som en katalysator för förbränning och eliminering av kolpartiklar, vilket undviker dess utsläpp till atmosfären i form av en sot.

Medicin

Cerio Oxalate har använts vid behandling av illamående och kräkningar, särskilt de som förekommer under graviditeten.

Kullen används vid behandling av sår som produceras i brännskador i tredje klass, inte bara på grund av dess antiseptiska effekt, utan hjälper också till att förebygga septiska och systemiska komplikationer, som inträffar efter brännskador vid fixering av toxiner.

Flammacerium (silver sulfadiazin) används som en kräm för att förhindra sårinfektioner på grund av viktiga brännskador, vilket minskar ceriumnitratet utseendet på immunsuppression.

Kullen användes som en antineoplastisk, en kasserad praxis. Studier har emellertid startats om för användning.

Små mängder cerio finns hos människor, främst i benen på grund av deras likhet med kalcium.

Det har påpekats att kullen kunde ingripa i metabolism, med vissa positiva effekter. Till exempel skulle Cerio verka i metabolism som ger en minskning av blodtrycket, i kolesterolnivåer, aptit och i risken för blodkoagulering.

Referenser

1. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi. (fjärde upplagan). MC Graw Hill.
2. Jakupec, m. TILL., Unfried, s. och Keppler, f. P. (2005). Farmakologiska egenskaper hos ceriumföreningar. Varv. Fysiol. Biokemi. Farmakol. 153: 101-111
3. Wikipedia. (2020). Cerium. Hämtad från: i.Wikipedia.org
4. Doktor. Doug Stewart. (2020). Ceriumelement fakta. Återhämtat sig från: Chemicool.com
5. Mohammad Reza Ganjali et al. (2016). Lanthanides Series Deterion med olika analysmetoder. Vetenskaplig.
6. National Center for Biotechnology Information (2020). Cerium.  Pubchem Comunund -sammanfattning för CID 23974,. Återhämtat sig från: pubchem.Ncbi.Nlm.Nih.Gov