Cerio È il "fratello maggiore" indiscusso della grande famiglia degli elementi delle terre rare. In primo luogo, l'abbondanza totale di terre rare nella crosta è di 238 ppm, con il cerio a 68 ppm, che rappresenta il 28% della composizione totale delle terre rare e si colloca al primo posto; in secondo luogo, il cerio è il secondo elemento delle terre rare scoperto nove anni dopo la scoperta dell'ittrio (1794). Il suo utilizzo è molto esteso e il "cerio" è inarrestabile.
La scoperta dell'elemento cerio
Carlo Auer di Welsbach
Il cerio fu scoperto e denominato così nel 1803 dal tedesco Kloppers, dal chimico svedese Jöns Jakob Berzelius e dal mineralogista svedese Wilhelm Hisinger. È chiamato ceria e il suo minerale è chiamato cerite, in memoria di Cerere, un asteroide scoperto nel 1801. In effetti, questo tipo di silicato di cerio è un sale idrato contenente dal 66% al 70% di cerio, mentre il resto è composto da calcio, ferro eittrio.
Il primo utilizzo del cerio fu un camino a gas inventato dal chimico austriaco Carl Auer von Welsbach. Nel 1885, provò a utilizzare una miscela di magnesio, lantanio e ossido di ittrio, ma queste miscele emettevano una luce verde senza successo.
Nel 1891, scoprì che l'ossido di torio puro produceva una luce migliore, sebbene fosse blu, e mescolato con ossido di cerio (IV) produceva una luce bianca brillante. Inoltre, l'ossido di cerio (IV) può essere utilizzato anche come catalizzatore per la combustione dell'ossido di torio.
Cerio metallico
★ Il cerio è un metallo bianco argenteo, duttile e morbido, con proprietà attive. Se esposto all'aria, si ossida, formando uno strato di ossido che si stacca, simile alla ruggine. Se riscaldato, brucia e reagisce rapidamente con l'acqua. Un campione di cerio metallico di un centimetro si corrode completamente in circa un anno. Evitare il contatto con aria, forti ossidanti, acidi forti e alogeni.
★ Il cerio è presente principalmente nella monazite e nella bastnaesite, nonché nei prodotti di fissione di uranio, torio e plutonio. Essendo dannoso per l'ambiente, si raccomanda particolare attenzione all'inquinamento dei corpi idrici.
★ Il cerio è il 26° elemento più abbondante, rappresentando 68 ppm della crosta terrestre, secondo solo al rame (68 ppm). Il cerio è più abbondante di metalli comuni come piombo (13 ppm) e stagno (2,1 ppm).
Configurazione elettronica del cerio
Accordi elettronici:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f1 5d1
★ Il cerio si trova dopo il lantanio e ha elettroni 4f che partono dal cerio, il che gli consente di partecipare facilmente alle reazioni chimiche. Tuttavia, l'orbitale 5d del cerio è occupato e questo effetto non è sufficientemente forte nel cerio.
★ La maggior parte dei lantanidi può utilizzare solo tre elettroni come elettroni di valenza, ad eccezione del cerio, che ha una struttura elettronica variabile. L'energia degli elettroni 4f è quasi la stessa di quella degli elettroni esterni 5d e 6s delocalizzati nello stato metallico, e solo una piccola quantità di energia è necessaria per modificare l'occupazione relativa di questi livelli energetici elettronici, con conseguente doppia valenza di +3 e +4. Lo stato normale è di valenza +3, che mostra una valenza +4 in acqua anaerobica.
Applicazione del cerio
★ Può essere utilizzato come additivo per leghe e per la produzione di sali di cerio, ecc.
★ Può essere utilizzato come additivo per vetri per assorbire i raggi ultravioletti e infrarossi ed è ampiamente utilizzato nei vetri delle auto.
★ Può essere utilizzato come un eccellente materiale di protezione ambientale e attualmente il più rappresentativo è il catalizzatore di purificazione dei gas di scarico delle automobili, che impedisce efficacemente che una grande quantità di gas di scarico delle automobili venga scaricata nell'aria.
★ Luceelementi delle terre rarecomposti principalmente da cerio, in quanto regolatori della crescita delle piante possono migliorare la qualità del raccolto, aumentare la resa e aumentare la resistenza allo stress delle colture.
★ Il solfuro di cerio può sostituire metalli come il piombo e il cadmio, dannosi per l'ambiente e per gli esseri umani, nei pigmenti, può colorare la plastica e può essere utilizzato anche nell'industria dei rivestimenti e degli inchiostri.
★ossido di cerio (IV)può essere utilizzato come composto lucidante, ad esempio nella lucidatura chimico-meccanica (CMP).
★ Il cerio può essere utilizzato anche come materiale di accumulo dell'idrogeno, materiale termoelettrico, elettrodi di tungsteno al cerio, condensatore ceramico, ceramica piezoelettrica, abrasivo al carburo di silicio al cerio, materie prime per celle a combustibile, catalizzatori per benzina, materiali magnetici permanenti, materiali medicali, varie leghe di acciaio e metalli non ferrosi.
Data di pubblicazione: 03/07/2023