Церий

Содержание

В оксид церия (IV) Оксид церия представляет собой белое или бледно-желтое неорганическое твердое вещество, которое образуется в результате окисления церия (Ce) кислородом до его валентности 4+. Химическая формула оксида церия — CeO.₂ и это самый стабильный оксид церия.

Церий (Ce) — элемент из ряда лантаноидов, входящих в группу редкоземельных элементов. Природным источником этого оксида является минерал бастнасит. В промышленном концентрате этого минерала CeO₂ его можно найти в приблизительной пропорции до 30% по весу.

Генеральный директор₂ может быть легко получен нагреванием гидроксида церия (III), Ce (OH) на воздухе или в кислороде₃или любая соль церия (III), такая как оксалат, карбонат или нитрат.

Генеральный директор₂ Стехиометрический можно получить реакцией при повышенной температуре оксида церия (III) с элементарным кислородом. Кислород должен быть в избытке, и необходимо дать достаточно времени для завершения превращения различных образующихся нестехиометрических фаз.

К этим фазам относятся разноцветные продукты с формулой CeO._Икс (где x изменяется от 1,5 до 2,0). Их еще называют CeO._2-х, где x может иметь значение до 0,3. Генеральный директор₂ Это наиболее широко используемая форма Ce в промышленности. Он имеет классификацию низкой токсичности, особенно из-за его плохой растворимости в воде.

Церий, Cerium, Се (58)

Открытие церия (англ. Cerium, франц.
Cerium, нем. Сег) является начальным
звеном длинной цепи исследований
редкоземельных элементов цериевой
группы (стр. 30). Цериевую землю
открыли в 1803 г. одновременно и
независимо друг от друга Клапрот
в Германии и Берцелиус
и Гизингер в
Швеции. Задолго до этого открытия
на медном и висмутовом рудниках
Бастнес в Швеции был найден тяжелый
минерал. Его изучением занялся
Кронштедт и, сочтя его трудно
восстановимой железной рудой с
примесью вольфрама (тунгстена),
назвал тунгстеном (тяжелый камень
из Бастнеса). Затем этот
красноватый тунгстен исследовали
Шееле и Элюайр и не нашли в нем
вольфрама. В 1803 г. Клапрот,
получивший в свое распоряжение
образец минерала, заподозрил
присутствие в нем какого-то
неизвестного простого тела. При
действии на освобожденный от
железа желтый раствор минерала
аммиаком получался осадок,
прокалив который Клапрот получил
коричневый порошок — окись новой
земли. Он предложил назвать ее
охроитом (ochroit) от
греч.желтовато-коричневый. В
действительности же окись церия
имеет белый цвет, и лишь ее
перекисное соединение обладает
оранжево-коричневым цветом.
Вероятно, Клапрот работал с
загрязненной цериевой землей, и ее
окраска объяснялась примесью
других редких земель, в частности
празеодима, имеющего коричневую
окраску. Одновременно с Клапротом
анализом минерала занимался
Берцелиус, в то время молодой врач
гидропат, совладелец фабрики
минеральных вод, основанной
бароном Гизингером. Однако и тогда
Берцелиус интересовался химией и
совместно с Гизингером производил
химические исследования. Оба они —
заинтересовались загадочным
«тяжелым шпатом» и по внешнему
виду приняли его за разновидность
гадолинита, содержащего медь,
висмут и сернистое соединение
молибдена. Растворив минерал в
кислоте и отделив кремнезем и
железо, они получили белый осадок,
который после прокаливания стал
коричневым, хотя и не содержал
железа. В результате тщательных
операций им удалось получить
окисел неизвестного металла в
количестве 50% веса минерала. Они
решили назвать металл,
содержащийся в этом окисле, церием
(Cerium) по имени малой планеты Цереры —
первой из малых планет открытой в
1801г.; минерал, из которого была
получена новая земля, был
наименован церитом. Клапрот через
несколько лет (1807) оспаривал
название «церий», указывая, что
оно может привести к
недоразумениям, так как почти
одинаково с лат. cera, означающим
воск. Он предлагал назвать новый
металл церерием (Cererium), а минерал
цереритом. Многие химики приняли
эти названия. Однако в своем
учебнике химии Берцелиус указал,
что такое изменение названия
нецелесообразно, так как слово
«церерий» трудное, неудобное
для произношения. В середине
прошлого столетия название церий
стало общепринятым. Металлический
церий был получен в чистом виде
спустя 74 года (1875) после открытия
элемента. В русской литературе
употребляются оба названия и, кроме
того, в более ранних сочинениях
встречаются: церь (Захаров, 1810),
церин (Страхов, 1825), цер, цериум
(Двигубский, 1828). После появления
учебника Гесса (1833) название
«церий» утвердилось.

Ссылки

1. Коттон, Ф. Альберт и Уилкинсон, Джеффри. (1980). Продвинутая неорганическая химия. Четвертый выпуск. Джон Вили и сыновья.
2. Bailar, J.C .; Emeléus, H.J .; Сэр Рональд Найхолм и Тротман-Дикенсон, А.Ф. (1973). Комплексная неорганическая химия. Том 4. Пергамон Пресс.
3. Кирк-Отмер (1994). Энциклопедия химической технологии. Том 5. Издание четвертое. Джон Вили и сыновья.
4. Энциклопедия промышленной химии Ульмана. (1990). Пятое издание. Том A6. VCH Verlagsgesellschaft mbH.
5. Casals, Eudald et al. (2012). Анализ и риск наноматериалов в пробах окружающей среды и пищевых продуктов. В комплексной аналитической химии. Восстановлено с sciencedirect.com.
6. Маладил Т. Себастьян. (2008). Глинозем, титан, церий, силикат, вольфрамат и другие материалы. В диэлектрических материалах для беспроводной связи. Восстановлено с sciencedirect.com.
7. Афиш Раджан Уннитан и др. (2015). Матрицы с антибактериальными свойствами. В приложениях нанотехнологий для тканевой инженерии. Восстановлено с sciencedirect.com.
8. Готтарди В. и др. (1979). Полировка поверхности стекла, исследованного ядерным методом. Бюллетень Испанского общества керамики и стекла, том 18, № 3. Извлечено из boletines.secv.es.

Примечания

1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Vol. 85, no. 5. — P. 1047-1078. — doi:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
2. Atomic Reference Data for Electronic Structure Calculations, Cerium. NIST.gov.
3. Химическая энциклопедия: в 5 тт. / Редкол.:Зефиров Н. С. (гл. ред.). — Москва: Большая Российская энциклопедия, 1999. — Т. 5. — С. 351.
4. J.P. Riley and Skirrow G. Chemical Oceanography V. I, 1965
5. Евдокимов И. Н. Методы и средства исследований. Часть 1. Температура, с. 53. Рос. гос. ун-т нефти и газа им. И. М. Губкина.
6. Магнитная термометрия. БСЭ (3-е изд.), 1974, т. 15.
7. , с. 361.
8. Применение серосодержащих топлив для прямоокислительных топливных элементов
9. Audi G., Bersillon O., Blachot J., Wapstra A. H. The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A. — 2003. — Т. 729. — С. 3—128. — doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. — Bibcode: 2003NuPhA.729….3A.

Свойства атома церия:

200	Свойства атома
201	Атомная масса (молярная масса)	140,116(1) а.е.м. (г/моль)
202	Электронная конфигурация	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f1 5s2 5p6 5d1 6s2
203	Электронная оболочка	K2 L8 M18 N19 O9 P2 Q0 R0
204	Радиус атома (вычисленный)
205	Эмпирический радиус атома*	185 пм
206	Ковалентный радиус*	204 пм
207	Радиус иона (кристаллический)	Ce3+ 115 (6) пм, 128 (8) пм, 139 (10) пм, 148 (12) пм, Ce4+ 101 (6) пм (в скобках указано координационное число – характеристика, которая определяет число ближайших частиц (ионов или атомов) в молекуле или кристалле)
208	Радиус Ван-дер-Ваальса
209	Электроны, Протоны, Нейтроны	58 электронов, 58 протонов, 82 нейтрона
210	Семейство (блок)	элемент f-семейства
211	Период в периодической таблице	6
212	Группа в периодической таблице	3-я группа (по старой классификации – побочная подгруппа 3-ей группы)
213	Эмиссионный спектр излучения

Медицинское использование

Церий используется в форме нитрата церия  (в) (несколько процентов) в некоторых кремах или повязках (связанных с сульфадиазином серебра ) для лечения тяжелых ожогов. В ответ на церий организм производит поверхностные кальцификаты, которые уменьшают возможность бактериальной колонизации и предотвращают «образование грануляционной ткани (ограничение гипертрофического рубцевания) при ожогах» .

Инокулированный в организм, как и другие неразлагаемые чужеродные вещества, он может вызвать гранулему или саркоидоз, более или менее выраженные в зависимости от иммунного статуса человека.

— В биологических и биомедицинских приложениях

Обнаружены наночастицы CeO₂ Они работают, удаляя свободные радикалы, такие как супероксид, перекись водорода, гидроксил и радикал оксида азота.

Они могут защитить биологические ткани от радиационно-индуцированного повреждения, лазерного повреждения сетчатки, увеличить продолжительность жизни фоторецепторных клеток, уменьшить травмы позвоночника, уменьшить хроническое воспаление и способствовать ангиогенезу или образованию кровеносных сосудов.

Кроме того, некоторые нановолокна, содержащие наночастицы CeO₂ было показано, что он токсичен в отношении штаммов бактерий и является многообещающим кандидатом для бактерицидного применения.

Использует

• Более легкий камень  : церий используется в составе мишметалла, основы более светлых камней.
• Полирование в стакан  : на диоксид церия (CeO ₂ ) является одним из лучших порошков стекла полировки.
• Защита от ионизации: стекла, легированные оксидом церия, защищены от соляризации ультрафиолетового излучения и радиоактивности, которые вызывают эффект ионизации и разрывают мостиковые связи Si-O.
• Выхлопные трубы: используется для снижения вредных выбросов дизельных двигателей ( сажевый фильтр ).
• Духовки: используется (оксид) в футеровке самоочищающихся духовок.
• Гильза накаливания  : оксид церия пропитан оболочкой из горючей ткани, используемой в керосиновых лампах под давлением, под действием тепла она сильно светится.
• Другое применение: используется в качестве красителя для стекла, в люминофорах для электронно-лучевых трубок, а также для улучшения поглощения рентгеновских лучей пластиной тех же трубок.

Физические свойства церия:

400	Физические свойства
401	Плотность*	6,77 г/см3 (при 20 °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – твердое тело), 6,55 г/см3 (при температуре плавления 795  °C и иных стандартных условиях, состояние вещества – жидкость)
402	Температура плавления*	795 °C (1068 K, 1463 °F)
403	Температура кипения*	3443 °C (3716 K, 6229 °F)
404	Температура сублимации
405	Температура разложения
406	Температура самовоспламенения смеси газа с воздухом
407	Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл)*	5,46 кДж/моль
408	Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHкип)*	398 кДж/моль
409	Удельная теплоемкость при постоянном давлении
410	Молярная теплоёмкость	26,94 Дж/(K·моль)
411	Молярный объём	20,9472 см³/моль
412	Теплопроводность	11,3 Вт/(м·К) (при стандартных условиях), 11,3 Вт/(м·К) (при 300 K)
413	Коэффициент теплового расширения	6,3 мкм/(М·К) (при 20 °С) – γ-церий
414	Коэффициент температуропроводности
415	Критическая температура
416	Критическое давление
417	Критическая плотность
418	Тройная точка
419	Давление паров (мм.рт.ст.)
420	Давление паров (Па)
421	Стандартная энтальпия образования ΔH
422	Стандартная энергия Гиббса образования ΔG
423	Стандартная энтропия вещества S
424	Стандартная мольная теплоемкость Cp
425	Энтальпия диссоциации ΔHдисс
426	Диэлектрическая проницаемость
427	Магнитный тип
428	Точка Кюри
429	Объемная магнитная восприимчивость
430	Удельная магнитная восприимчивость
431	Молярная магнитная восприимчивость
432	Электрический тип
433	Электропроводность в твердой фазе
434	Удельное электрическое сопротивление
435	Сверхпроводимость при температуре
436	Критическое магнитное поле разрушения сверхпроводимости
437	Запрещенная зона
438	Концентрация носителей заряда
439	Твёрдость по Моосу
440	Твёрдость по Бринеллю
441	Твёрдость по Виккерсу
442	Скорость звука
443	Поверхностное натяжение
444	Динамическая вязкость газов и жидкостей
445	Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом, % объёмных
446	Взрывоопасные концентрации смеси газа с кислородом, % объёмных
446	Предел прочности на растяжение
447	Предел текучести
448	Предел удлинения
449	Модуль Юнга
450	Модуль сдвига
451	Объемный модуль упругости
452	Коэффициент Пуассона
453	Коэффициент преломления

Применение

Церий используется в чистом виде, в виде сплавов и химических соединений в различных отраслях промышленности.

Ниже ряд примеров применения:

• изготовление стекол, поглощающих ультрафиолетовое излучение;
• окрашивание керамики, эмали и стекол (в основном в желтый цвет);
• укрепление стоматологических материалов;
• используется в лазерах, излучающих ультрафиолет (применяются для обнаружения вредоносных озона и диоксида серы в воздухе);
• изготовление люминофоров;
• сплав с железом мишметалл используется в зажигалках (дает искру при ударе);
• применение в качестве катализатора (при крекинге нефти);
• оксид в виде нанопорошка применяется в качестве добавки к дизельному топливу, улучшая его свойства и минимизируя вредные выбросы;
• оксид используется в качестве абразива для шлифовки и полировки материалов (в частности, зеркал телескопов);
• добавка в чугун делает чугун ковким;
• добавка в нержавеющую сталь способствует упрочнению;
• повышает термостойкость магния при литье;
• поддерживает горение электрической дуги (при сварке, освещении);
• оксалат церия является противорвотным средством.

Радиоактивные изотопы церия к настоящему времени коммерческого применения не нашли.

Физико-химические свойства

Церий по внешнему виду схож с железом, отдает серебристым блеском в отсутствие воздуха, под воздействием кислорода становится серо-матовым, очень мягок и пластичен (свободно режется ножом и деформируется), легко подвергается ковке, протягивается в проволоку и прокатывается в листы.

По упругости подобен серебру. Способен существовать в четырех аллотропных формах с отличающимися физическими и химическими свойствами.

Ниже перечислены его основные физические свойства:

• плотность 6,77 г/см3;
• твердость по шкале Мооса 2,5;
• температура плавления 795°С;
• температура кипения 3.443 °С;
• энергия испарения 414 кДж/моль;
• теплопроводность 11,4Вт/(м∙K);
• электропроводность 1,15∙106 См/м;
• энергия ионизации 5,54 эВ.

При расплавлении плотность расплава повышается в сравнении с плотностью твердого металла. Диапазон температуры жидкости (разность температур кипения и плавления) максимальный среди всех нерадиоактивных элементов, превышается этот диапазон лишь радиоактивным торием.

Из лантаноидов наиболее химически активен европий, церию принадлежит в этом отношении второе место. Достаточно поцарапать поверхность металла ножом, чтобы поджечь его, заставив реагировать с кислородом воздуха.

Реагирует элемент и с водой, с образованием нерастворимого в воде гидроксида и молекулярного водорода, при этом скорость реакции зависит от температуры воды (увеличиваясь с ростом температуры), оттого загоревшийся цезий или вызванный им пожар не следует тушить водой ввиду опасности взрыва выделяющегося водорода.

2Ce + 6H₂O → 2Ce(OH)₃ + 3H₂

Реагирует металл и с водными растворами кислот и с щелочами, иными металлами (при контакте с цинком взрывоопасен, а контакт с висмутом и сурьмой приводит к повышению температуры), и газообразным водородом.

Высокая химическая активность церия предполагает особую осторожность при обращении с ним. На воздухе элемент тускнеет, и поскольку является мощным восстановителем, способен к самовозгоранию при температуре воздуха 65-80 °С с образованием оксида CeO2

Полезная информация

Оксид церия CeO₂ – мощный окислитель, реагирует при высоких температурах с горючими органическими веществами.

Применение

Металлургия

В современной технике широко используют способность церия (как и других лантаноидов) модифицировать сплавы на основе железа, магния; добавление 1% церия к магнию резко увеличивает прочность последнего на разрыв и сопротивление ползучести.

Легирование конструкционных сталей церием значительно повышает их прочность. Здесь действие церия в целом аналогично действию лантана. Но поскольку церий и его соединения дешевле и доступнее лантана, то значение церия как легирующей добавки больше.

Легирование церием алюминия увеличивает его прочность и снижает электропроводность (величина изменений зависит от концентрации церия в сплаве, а также от способа получения сплава).

Стоит отметить то обстоятельство, что церий с рядом металлов при сплавлении реагирует весьма бурно с образованием интерметаллидов. Так весьма характерна для церия бурная реакция с цинком при сплавлении или при локальном нагревании смеси порошка церия с порошком цинка. Эта реакция протекает в форме мощного взрыва, поэтому весьма опасно прибавление кусочка церия к расплавленному цинку — происходит яркая вспышка и сильный взрыв.

Катализаторы

В химической и нефтяной промышленности диоксид церия СеО₂ (температура плавления 2600 °C) используют как катализатор. В частности, CeO₂ хорошо ускоряет практически важную реакцию между водородом и окисью углерода (Водяной газ). Так же хорошо и надёжно работает диоксид церия в аппаратах, где происходит дегидрогенизация спиртов. Другое соединение церия — его сульфат Ce(SO₄)₂ — считают перспективным катализатором для сернокислого производства. Он намного ускоряет реакцию окисления сернистого ангидрида в серный.

Получение и измерение сверхнизких температур

Церий-магниевый нитрат (ЦМН) Ce₂Mg₃(NO₃)₁₂·24H₂O используют в и как вещество для адиабатического размагничивания.

Термоэлектрические материалы

Сульфид церия применяется в качестве высокотемпературного термоэлектрического материала с высокой эффективностью, для увеличения эффективности обычно легируется сульфидом стронция.

Производство стекла

В атомной технике широко применяют церий-содержащие стёкла — они не тускнеют под действием радиации, (так как образующиеся центры окраски не поглощают свет в видимом глазом диапазоне), позволяя изготавливать толстые стёкла для защиты персонала.

Диоксид церия церит входит в состав специальных стёкол как осветлитель и иногда как светло-жёлтый краситель.

Оксид церия (IV) совместно с диоксидом титана используется для варки цветных стёкол, окрашенных от светло-жёлтого до оранжевого оттенка.

Абразивные материалы

Диоксид церия — основной компонент полирита, самого эффективного порошка для полирования оптического и зеркального стекла. Полирит — коричневый порошок, состоящий из оксидов редкоземельных элементов. Оксида церия в нём не меньше 45%. Известно, что с переходом на полирит качество полировки значительно улучшилось. На Харьковском заводе имени Ф. Э. Дзержинского, например, выход первосортного зеркального стекла после перехода на полирит увеличился в 10 раз. Выросла и производительность конвейера — за то же время полирит снимает примерно вдвое больше материала, чем другие полирующие порошки.

Источники света

Трифторид церия используется в качестве добавки при изготовлении углей для дуговых источников света, его добавление к материалу углей резко повышает яркость свечения.

Огнеупорные материалы

В качестве чрезвычайно стойких огнеупорных материалов используют диоксид церия (до 2300 °C в окислительной и инертной атмосфере), сульфид церия (до 1800 °C в восстановительной атмосфере).

Церий в медицине

Соли церия применяются для лечения и предотвращения симптомов «морской болезни». В стоматологии используется цериевая сталь и керамика с содержанием диоксида церия.

Топливные элементы

Диоксид церия применяется в качестве компонента для производства твёрдого электролита высокотемпературных топливных элементов.

Химические источники тока

Трифторид церия в сплаве с фторидом стронция используется для производства очень мощных твердотельных аккумуляторных батарей. Анодом в таких батареях является чистый металлический церий.

Полировка стекла

Оксид церия является наиболее эффективным полирующим средством для большинства коммерческих стекольных композиций. Генеральный директор₂ почти полностью заменил другие полирующие оксиды, такие как Fe₂ИЛИ₃, кремнезем и ZrO₂из-за более высокой скорости полировки и очистки, которые увеличиваются по мере увеличения степени чистоты оксида.

Коммерческие полироли для стекла на основе порошков оксида церия имеют определенный размер частиц и контролируемую диспергируемость в водных системах.

Процесс полировки стекла требует воды, и то, что удаляется или преобразовывается, является более мягким гидратированным поверхностным слоем. Полировочный агент должен иметь твердость по шкале Мооса примерно 6,5, что близко к твердости большинства стекол.

Оксид церия в воде содержит пару Ce (IV) / Ce (III), которая благодаря своим окислительно-восстановительным реакциям может оказать химическую помощь во время разрушения стеклосиликатной сетки.

Генеральный директор₂ Обладая высокой степенью чистоты, он используется для обработки зеркал, телевизоров, офтальмологических линз и прецизионных оптических материалов.

— В катализаторах для контроля выбросов транспортных средств

Генеральный директор₂ Это активный компонент удаления загрязняющих веществ из выхлопных газов автомобилей. Во многом это связано с его способностью накапливать или выделять кислород в зависимости от окружающих условий.

Каталитический нейтрализатор в автомобилях расположен между двигателем и выпускным отверстием для выхлопных газов. В нем есть катализатор, который должен окислять несгоревшие углеводороды, превращать CO в CO.₂, и уменьшить оксиды азота, NO_Икс, к N₂ я₂.

Помимо платины и других каталитических металлов, основным активным компонентом этих многофункциональных систем является CeO.₂.

Каждый катализатор содержит 50-100 г CeO.₂ мелкодисперсный, выполняющий несколько функций. Наиболее важные из них:

История открытия

Из всех редкоземельных элементов церий был открыт первым. Годом открытия называют, в разных источниках, 1803 или 1839 годы. Ошибки в датах нет, все выглядело так.

В 1801 году итальянским астрономом Джузеппе Пьяцци была открыта карликовая планета Церера, названная в честь древнеримской богини плодородия Цереры. Двумя годами позднее, в 1803 году, в Швеции химик Йонс Якоб Берцелиус (1779-1848) и предприниматель, ученый-любитель и спонсор Берцелиуса Вильгельм Хизингер (1766-1852) выделили из красноватой горной породы «тунгштейн Бастнаса», обнаруженной на медном и висмутовом руднике в окрестностях города Бастнас, некий новый элемент.

Элемент был назван церием в честь планеты Цереры, которая в те времена была у всех на слуху. Этот же элемент был, независимо от шведов, открыт в 1803 году в Германии Генрихом Клапротом (1743-1817).

По факту, выделенный в 1803 году элемент содержал чистого церия всего 45%, остальное приходилось на прочие лантаноиды. Берцелиусу удалось убедить шведского химика Карла Густава Мозандера (1798-1858) в необходимости дальнейшего изучения открытого элемента, и последний отделил в 1839 году от смеси лантаниды лантан и дидимий, получив чистый церий.

Дидимий, как позднее выяснилось, был ошибочно открытым химическим элементом, на самом деле он представлял собой смесь элементов празеодима и неодима.

Первоначально выделенный новый элемент являлся оксидом, поскольку существовавшие в начале 19-го века технологии не позволяли выплавить из оксида церия чистый металл. В последствии название элемента менять не стали.

Чистый металлический церий был получен лишь в 1875 году американским химиком Вильямом Хиллебрандом совместно со своим помощником Томасом Нортоном.

Другие свойства

Генеральный директор₂ Это инертное вещество, на него не действуют сильные кислоты и щелочи. Однако его можно растворять кислотами в присутствии восстановителей, таких как перекись водорода (H₂ИЛИ₂) или олова (II), среди прочего, с образованием растворов церия (III).

Обладает высокой термостойкостью. Он не претерпевает кристаллографических изменений при обычных интервалах нагрева.

Его гидратированное производное (CeO₂.nH₂O) представляет собой желтый студенистый осадок, полученный обработкой растворов церия (IV) основаниями.

Генеральный директор₂ он плохо всасывается из желудочно-кишечного тракта, поэтому не оказывает токсического действия.

Как был открыт и назван

История обнаружения элемента извивиста:

• Минерал церит, «начиненный» редкоземельными элементами, обнаружил в 1751 году шведский минералог Аксель Кронштедт.
• Через полвека, в 1803 году, находка послужила образцом для исследований. Трое химиков – немец Мартин Клапрот, шведы Йенс Берцелиус и Вильгельм Хизингер – выявили цериевую «землю».
• Это случилось почти синхронно, поэтому все трое считаются первооткрывателями элемента.
• Дальше к работе подключился француз Луи Воклен. Он доказал, что цериевая земля бывает белой и оранжевой. То есть церий представлен двумя валентными модификациями. И что это – металл.
• Церий как металл получили в 1875 году британцы Томас Нортон и Вильям Хиллебранд.

Назвать решили в честь Цереры – планеты-карлика, обнаруженной двумя годами ранее в поясе астероидов.

Церий — ковкий, вязкий металл железно-серого цвета

Вокруг названия элемента разгорелись споры:

• Клапрот настаивал на полной транскрипции – новый элемент должен был именоваться церерием.
• Берцелиус считал такой вариант «непроизносимым», предложив укороченную версию – церий.

Она и закрепилась за элементом.

Изотопы церия

Элементы, имеющие одинаковое число электронов, но разные массовые числа, называются изотопы исходного элемента. Давайте обсудим изотопы церия.

Церий имеет 49 изотопов в зависимости от нейтральных чисел, которые:

• 119Ce
• 120Ce
• 121Ce
• 122Ce
• 123Ce
• 124Ce
• 125Ce
• 126Ce
• 127Ce
• 128Ce
• 129Ce
• 130Ce
• 130mCe
• 131Ce
• 131mCe
• 132Ce
• 132mCe
• 133Ce
• 133mCe
• 134Ce
• 135Ce
• 135mCe
• 136Ce
• 136mCe
• 137Ce
• 137mCe
• 138Ce
• 138mCe
• 139Ce
• 139mCe
• 140Ce
• 140mCe
• 141Ce
• 142Ce
• 143Ce
• 144Ce
• 145Ce
• 146Ce
• 147Ce
• 148Ce
• 149Ce
• 150Ce
• 151Ce
• 152Ce
• 153Ce
• 154Ce
• 155Ce
• 156Ce
• 157Ce

Среди 49 изотопов стабильны только 9 изотопов церия, которые обсуждаются ниже:

Изотоп	натуральныйизобилие	Период полураспада	излучающийчастиц	Количествонейтрон
134Ce	Синтетический	3.16 г	(€	76
136Ce	0.186%	стабильный	Нет	78
138Ce	0.251%	стабильный	Нет	80
139Ce	Синтетический	137.640 г	(€	81
140Ce	88.449%	стабильный	Нет	82
141Ce	Синтетический	32.510 г	β	83
142Ce	11.114%	стабильный	Нет	84
143Ce	Синтетический	33.09 ч	β	85
144Ce	Синтетический	284.39 г	β	86

Изотопы церия

Нахождение в природе

Из редкоземельных химических элементов церий – самый распространенный. При этом химические элементы, традиционно называемые редкоземельными, по факту редкими не являются.

В земной коре церий занимает 26 место по распространенности (0,004-0,0066%), в природе его больше, чем свинца и олова, и примерно столько же, сколько меди или цинка. В почве содержание элемента колеблется в очень широких пределах, от 0,0002% до 0,015%, и совсем мало его в морской воде – 1,5 части на триллион.

Наиболее важными рудами являются церит, монацит и бастназит. На земле достаточно крупных месторождений этих минералов, и запасов хватит на многие годы добычи как церия, так и прочих редкоземельных элементов. Обычно в районах расположения месторождений лантаноидов обнаруживаются также актиноиды уран и торий.

Атомная масса природного цезия 140,12. В природе встречаются 3 стабильных изотопа (с атомными массами 136, 138 и 140) и один радиоактивный с атомной массой 142; дополнительно, 35 изотопов были получены искусственно. Из стабильных изотопов наиболее распространен (88%) изотоп Ce140.

Важная информация

Период полураспада искусственных изотопов составляет менее 4 дней, при этом у большинства из них этот показатель менее 10 минут.

Физические свойства

Полная электронная конфигурация атома церия: 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f15d1

Церий — это вязкий и ковкий серебристый металл, легко поддающийся ковке и механической обработке при комнатной температуре.

Известны 4 кристаллические модификации:

• α-форма с кубической кристаллической решёткой типа Cu до температуры 95K
• β-форма с гексагональной кристаллической решёткой типа La в интервале температур 95—264К
• γ-форма с кубической кристаллической решёткой типа Cu в интервале температур 263—1035K
• δ-форма с кубической кристаллической решёткой типа α-Fe при температурах выше 1035K