Cerio Oxide (IV) Struktur, egenskaper, användningar

han Ceriooxid (iv) u zagisk oxid är ett blekvitt eller gult oorganiskt fasta ämnen som produceras genom oxidationen av cerium (CE) med syre till dess Valencia 4+. Den kemiska formeln för den zagiska oxiden är VD₂ Och det är den mest stabila oxiden på kullen.

Cerio (CE) är ett element i Lanthanid-serien, som ingår i gruppen av Lands-Ran. Naturlig källa till denna oxid är bastnasitmineralet. I det kommersiella koncentratet för detta mineral₂ Det finns i en ungefärlig andel av upp till 30 viktprocent.

Ett prov av ceriooxid (IV). Bild taget augusti 2005 av användare: Walkerma. PD-Self Källa: Wikipedia Commons

Vd₂ Det kan lätt erhållas genom uppvärmning i luft eller syre från Hill (III), CE (OH)₃, eller något kullsalt (III), såsom oxalat, karbonat eller nitrat.

Vd₂ Stoichiometric kan erhållas genom hög temperaturreaktion av kullen (III) oxid med elementärt syre. Syre måste vara för mycket och tillräckligt med tid för att slutföra omvandlingen av de olika icke-estokiometriska faserna som bildas måste lämnas tillräckligt för att slutföra.

Dessa faser omfattar mångfärgade formel VD -produkter_x (där X varierar mellan 1,5 och 2.0). De kallas också VD_2-X, där x kan ha ett värde på upp till 0,3. Vd₂ Det är den mest använda EG -formen i branschen. Den har en låg toxicitetsklassificering, särskilt på grund av dess dåliga vattenlöslighet.

Bastnasitmineralprov. Rob Lavinsky, irocks.com-cc-by-sa-3.0 [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/3.0)] Källa: Wikipedia Commons

[TOC]

Strukturera

Cerio Oxide (IV) Stökiometrisk kristalliserar i kubiknätverket (kaffe av fluorityp (kaffe₂), med 8 joner eller^2- I en kubisk struktur samordnad med 4 ce -joner⁴⁺.

Kristallin struktur av kulloxid (IV). Benjah-Bmm27 [Public Domain] Källa: Wikipedia Commons

Nomenklatur

- Ceriooxid (iv).

- Zagisk oxid.

- Ceriodioxid.

- Ceria.

- Stoichiometric Hill: Material som bildas helt av VD₂.

- Icke-eko-etisk ceriooxid: Material som bildas av blandade oxider från VD₂ till verkställande direktören_1.5

Egenskaper

Fysiskt tillstånd

Blekgul fast fast. Färg är känslig för stökiometri och närvaron av andra lantanider. Icke -stökiometriska oxider är ofta blå.

Mohs hårdhet

Cirka 6-6,1.

Molekylvikt

172.12 g/mol.

Smältpunkt

2600 ºC ungefär.

Densitet

7,132 g/cm³

Löslighet

Olöslig i kallt och varmt vatten. Löslig i koncentrerad koncentrerad svavelsyra. Olöslig i utspädda syror.

Brytningsindex

2.2.

Andra egenskaper

Vd₂ Det är ett inert ämne, det attackeras inte varken av starka syror eller alkalier. Det kan emellertid lösas av syror i närvaro av reducerande medel, såsom väteperoxid (h₂ANTINGEN₂) eller tenn (ii) bland annat genererar ceriolösningar (iii).

Kan tjäna dig: heterogent system

Presenterar hög termisk stabilitet. Genomgår inte kristallografiska förändringar under vanliga uppvärmningsintervall.

Dess hydratiserade derivat (VD₂.Nh₂O) är en gul och gelatinös fällning som erhålls vid behandling av ceriolösningar (iv) med baser.

Vd₂ Det absorberas dåligt av mag -tarmkanalen så det har inga toxiska effekter.

Ansökningar

- I den metallurgiska industrin

Vd₂ Det används i elektroder av vissa svetsteknologier, såsom volframbågsvetsning med inert gas.

Oxiden är fint spridd i hela volframmatrisen. Till låga spänningar dessa VD -partiklar₂ Ge endast större tillförlitlighet än volfram.

- I glasindustrin

Glaspolering

Cerio Oxide är det mest effektiva poleringsmedel för de flesta kommersiella glaskompositioner. Vd₂ har nästan fullständigt ersatt andra poleringsoxider, till exempel tro₂ANTINGEN₃, Kiseldioxid₂, På grund av dess högre poleringshastighet och renlighet, som ökar genom att öka graden av oxidrenhet.

Kommersiella pulimentos för glas baserat på ceriumoxidpulver har definierat partikelstorlekar och kontrollerad dispersibilitet i vattenhaltiga system.

Glaspoleringsprocessen kräver vatten och vad som tas bort eller reformer är ett mjukare hydratiserat ytlager. Poleringsmedlet måste ha en MOHS -hårdhet på cirka 6,5, nära hårdheten hos de flesta glas.

Ceriooxid i vatten innehåller Ce (IV) / EC (III) par som med sina oxidreduktionsreaktioner kan ge kemisk hjälp under brottet i glasets silikatnätverk.

Vd₂ Med en hög grad av renhet används det för att behandla speglar, tv -apparater, oftalmiska linser och precisionsmaterial.

Missfärgning av glas

Vd₂ kan missfärgas soda-cal glas för flaskor, kannor och liknande. CE (iv) oxiderar tronens föroreningar (ii), som ger grönblå färg, till tro (iii) som ger en gul färg 10 gånger svagare.

Strålningsbeständig glas

Tillägget av 1% VD₂ Till glaset undertrycker missfärgningen eller mörkningen av glaset orsakat av bombardemang av högenergielektroner i TV -glas. Detsamma händer i begagnade fönster i heta celler inom kärnkraftsindustrin, eftersom det undertrycker avkylningen som induceras av gammastrålarna.

Det antas att undertryckningsmekanismen beror på närvaron av ce -joner⁴⁺ och ce³⁺ I glasnätet.

Det kan tjäna dig: kärnkemi: historia, studieområde, områden, applikationer

Fotokänsligt glas

Vissa glasformuleringar kan utveckla latenta bilder som sedan kan konverteras till en permanent struktur eller färg.

Denna typ av glas innehåller VD₂ som absorberar UV -strålning och frigör elektroner i glasmatrisen.

Genom efterföljande behandling genereras tillväxten av kristaller av andra föreningar i glaset, vilket skapar detaljerade mönster för elektroniska eller dekorativa användningsområden.

- I emaljer

För sin högra brytningsindex VD₂ Det är ett opacitets medel i emaljkompositioner som används som skyddande beläggningar på metaller.

Dess höga termiska stabilitet och dess unika kristallografiska form under hela temperaturintervallet som uppnås under emaljprocessen gör den tillräcklig för användning i emaljer för porslin.

I denna ansökan är VD₂ ger önskat vita lock under emaljen bränd. Det är ingrediensen som ger opacitet.

- I cirkonio keramik

Circonium Ceramics är en termisk isolator och används i applikationer med hög temperatur. Kräver ett tillsatsmedel för att ha hög motstånd och uthållighet. Lägg till VD₂ En cirkoniumoxid Ett material med exceptionell uthållighet och god motstånd inträffar.

VD -dopad zirchoxid₂ Det används i beläggningar för att fungera som termisk barriär på metallytor.

Till exempel skyddar dessa beläggningar i de delar av flygmotorer från de höga temperaturer som metaller skulle utsättas.

Jetmotor. Jeff Dahl, spansk översättning av Xavigivax [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/4.0)] Källa: Wikipedia Commons

- I katalysatorer för fordonsutsläppskontroll

Vd₂ Det är en aktiv komponent vid avlägsnande av föroreningar från fordonsutsläpp. Detta beror till stor del på dess förmåga att lagra eller frigöra syre beroende på förhållandena som omger det.

Den katalytiska omvandlaren av bilfordon ligger mellan motorn och utgången från avgaserna. Den har en katalysator som måste oxidera icke -kvemados kolväten, konvertera CO -till CO₂, och minska kväveoxider, nej_x, en₂ Jag₂.

Katalytisk omvandlare av avgaser från förbränningsmotorn för ett bilfordon. Ahanix1989 på engelska Wikipedia [Public Domain] Källa: Wikipedia Commons

Förutom platina och andra katalytiska metaller är den huvudsakliga aktiva komponenten i dessa multifunktionella system VD₂.

Varje katalysator innehåller 50-100 g VD₂ fint uppdelad, som uppfyller flera funktioner. De viktigaste är:

Det fungerar som en stabilisator av aluminiumoxid med hög ytan

Hög yttre area aluminiumoxid tenderar att sinterar och förlorar sin höga ytarea under drift vid höga temperaturer. Detta försenas av närvaron av VD₂.

Kan tjäna dig: dimetylanylin: struktur, egenskaper, syntes, användning

Det beter sig som en syrgasförvaring-librador

För sin förmåga att bilda icke-perchiometriska VD_2-X, Ceriumoxid (IV) tillhandahåller elementärt syre från sin egen struktur under perioden av den dåliga syrecykeln/rik på bränsle.

Således kan oxidationen av icke -brända kolväten som kommer från motorn och omvandlingen av CO fortsätta₂, Även när gas syre är otillräckligt.

Sedan, under perioden av den syre -rika cykeln, tar det syre och oxideras igen, återhämtar sig sin VD -stökiometrisk form₂.

Andra

Det fungerar som en olämplig av den katalytiska kapaciteten hos reden i minskningen av kväveoxider gör inte_x Kväve och syre.

- Vid kemiska reaktioner

I processerna med katalytisk sprickning av raffinaderier₂ Det fungerar som en katalytisk oxidant som hjälper till att omvandla så₂ Till så₃ och främjar sulfatbildning i specifika processfällor.

Vd₂ Förbättrar aktiviteten hos katalysatorn baserad på järnoxid som används för att erhålla sträckan från etylbensen. Detta beror möjligen på den positiva interaktionen mellan par av oxidreduktion (II) - Fe (III) och Ce (III) - CE (IV).

- I biologiska och biomedicinska tillämpningar

Det har visat sig att VD -nanopartiklar₂ De verkar genom att eliminera fria radikaler, såsom superoxid, väte, hydroxyl och radikal kväveoxid.

De kan skydda biologiska vävnader från strålningsinducerad skada, laserinducerad näthinneskador, öka livsintervallet för fotoreceptorceller, minska ryggraden, minska kronisk inflammation och främja angiogenes eller blodkärlsbildning.

Dessutom har vissa nanofibrer som innehåller VD -nanopartiklar₂ De har visat sig giftiga mot bakteriestammar och lovande kandidater för bakteriedödande applikationer.

- Andra användningsområden

Vd₂ Det är ett elektriskt isolerande material på grund av dess utmärkta kemiska stabilitet, hög relativ tillägg (det har en hög tendens att polarisera före applicering av ett elektriskt fält) och kristallint nätverk som liknar kisel.

Har hittat tillämpning i kondensor och lager av dämpning av superledarmaterial.

Det används också i gassensorer, material för fasta oxidbränslecellelektroder, syrepumpar och syremonitorer.

Referenser

1. Bomull, f. Albert och Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avancerad oorganisk kemi. Fjärde upplagan. John Wiley & Sons.
2. Dans, j.C.; Emeléus, h.J.; Sir Ronald Nyholm och Trotman-Deckenson, till.F. (1973). Omfattande oorganisk kemi. Volym 4. Pergamonpress.
3. Kirk-THERMER (1994). Encyclopedia of Chemical Technology. Volym 5. Fjärde upplagan. John Wiley & Sons.
4. Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry. (1990). Femte upplagan. Volym A6. VCH Verlagsgellschaft MBH.
5. Casals, Eudald et al. (2012). Analys och risk för nanomaterial i miljö- och livsmedelsprover. Genom att förstå analytisk kemi. Återhämtat sig från Scientedirect.com.
6. Mailadil t. Sebastisk. (2008). Aluminia, Titania, Ceria, Silicate, Tungstate och andra material. I dielektriska material för trådlös kommunikation. Återhämtat sig från Scientedirect.com.
7. Afeesh Rajan Unnithan, et al. (2015). Byggnadsställningar med antibakteriella egenskaper. I nanoteknologiska applikationer för vävnadsteknik. Återhämtat sig från Scientedirect.com.
8. Gottardi V., et al. (1979). Polering av ytan på ett glas som undersöks med en kärnkraftsteknik. Bulletin of the Spanish Ceramics and Glass Society, Vol. 18, nej. 3. Återhämtat sig från bulletiner.Secv.är.