Cer
|
|
↓ Periodická tabulka ↓
|
|
Obecné
|
Název, značka, číslo
|
Cer, Ce, 58
|
Cizojazyčné názvy
|
lat. Cerium
|
Skupina, perioda, blok
|
6. perioda, blok f
|
Chemická skupina
|
Lanthanoidy
|
Vzhled
|
šedobílá látka
|
Identifikace
|
Registrační číslo CAS
|
7440-45-1
|
Atomové vlastnosti
|
Relativní atomová hmotnost
|
140,116
|
Atomový poloměr
|
181,8 pm
|
Kovalentní poloměr
|
204 pm
|
Elektronová konfigurace
|
[Xe] 4f1 5d1 6s2
|
Oxidační čísla
|
III, IV
|
Elektronegativita (Paulingova stupnice)
|
1,12
|
Látkové vlastnosti
|
Krystalografická soustava
|
krychlová, plošně centrovaná
|
Mechanické vlastnosti
|
Hustota
|
6,770 kg·dm−3
|
Skupenství
|
pevné
|
Tvrdost
|
2,5
|
Termické vlastnosti
|
Tepelná vodivost
|
11,3 W⋅m−1⋅K−1
|
Termodynamické vlastnosti
|
Teplota tání
|
794,85 °C (1 068 K)
|
Teplota varu
|
3 442,85 °C (3 716 K)
|
Specifické teplo tání
|
5,46 kJ/mol
|
Elektromagnetické vlastnosti
|
Měrný elektrický odpor
|
828 nΩ·m
|
Magnetické chování
|
Paramagnetické
|
|
Bezpečnost
|
GHS02 GHS07 [1] Varování[1]
|
I
|
V (%)
|
S
|
T1/2
|
Z
|
E (MeV)
|
P
{{{izotopy}}}
|
|
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa).
|
|
Cer (chemická značka Ce, latinsky Cerium) je šedavě bílý, vnitřně přechodný kovový prvek, druhý člen skupiny lanthanoidů. Hlavní uplatnění nalézá v metalurgickém průmyslu při výrobě speciálních slitin a nebo jejich deoxidaci, je složkou některých skel a průmyslových katalyzátorů.
Cer vzhledově připomíná železo, je to šedavě bílý přechodný kov, který je však značně měkký a snadno tvárný.
Chemicky je cer značně reaktivním prvkem, po europiu nejreaktivnějším lanthanoidem. Za mírně zvýšené teploty (kolem 80 °C) reaguje se vzdušným kyslíkem (hoří) za vzniku velmi stabilního oxidu ceričitého CeO2. S vodou reaguje cer za vzniku plynného vodíku, snadno se rozpouští v běžných minerálních kyselinách.
Ve sloučeninách se vyskytuje v mocenství Ce3+ a jako jediný z lanthanoidů tvoří i stabilní sloučeniny s valencí Ce4+. Soli Ce3+ jsou obvykle bílé, sloučeniny čtyřmocného ceru mají barvu žlutou až oranžovou.
Objevili jej současně roku 1803 švédský chemik Jöns Jacob Berzelius a Wilhelm Hisinger a zároveň v Německu Martin Heinrich Klaproth.
Cer je v zemské kůře nejvíce zastoupeným prvkem ze skupiny lanthanoidů – vyskytuje se zde v koncentraci asi 46–60 mg/kg. V mořské vodě je jeho koncentrace kolem 0,0004 mg/l. Ve vesmíru připadá jeden atom ceru na 30 miliard atomů vodíku.
V přírodě se cer vyskytuje pouze ve formě sloučenin. Neexistují však ani minerály, v nichž by se některé lanthanoidy (prvky vzácných zemin) vyskytovaly samostatně, ale vždy se jedná o minerály směsné, které obsahují prakticky všechny prvky této skupiny. Mezi nejznámější patří monazity (Ce,La,Th,Nd,Y)PO4 a xenotim, chemicky fosforečnany lanthanoidů a dále bastnäsity (Ce,La,Y)CO3F – směsné flourouhličitany prvků vzácných zemin.
Velká ložiska těchto rud se nalézají ve Skandinávii, USA, Číně a Vietnamu. Významným zdrojem jsou i fosfátové suroviny – apatity z poloostrova Kola v Rusku
Při průmyslové výrobě prvků vzácných zemin se jejich rudy nejprve louží směsí kyseliny sírové a chlorovodíkové a ze vzniklého roztoku solí se přídavkem hydroxidu sodného vysráží hydroxidy.
K separaci ceru od zbylých lanthanoidů se obvykle využívá skutečnosti, že hydroxid ceričitý Ce(OH)4 podléhá hydrolýze již v relativně kyselých roztocích (kolem pH = 2). Směs lanthanoidů se proto nejprve oxiduje působením manganistanu draselného KMnO4, který převede veškerý cer do mocenství Ce4+ a postupnou neutralizací kyselého roztoku se vysráží prakticky čistý nerozpustný hydroxid ceričitý.
Kovový cer se obvykle vyrábí elektrolýzou taveniny směsi chloridu ceritého CeCl3 a chloridu sodného NaCl v grafitové nádobě. Cer se přitom vylučuje na grafitové katodě, zatímco na anodě dochází k uvolňování plynného chloru.
Síran ceričitý
Vzhledem k vysokému zastoupení ceru v rudách vzácných zemin je tohoto prvku na trhu relativně nadbytek, protože vzniká částečně jako přebytek při výrobě vysoce žádaných lanthanoidů – především europia nebo samaria.
Základní průmyslové využití nalézá cer v metalurgii.
- Jeho vysoká afinita ke kyslíku a síře se uplatní při odkysličování a desulfuraci vyráběných kovů a slitin.
- Oceli nebo litina s obsahem malých množství ceru vykazují vyšší tvárnost a kujnost a mají vyšší mechanickou odolnost proti nárazu.
- Přídavek ceru do slitin na bázi hořčíku a hliníku zlepšuje jejich odolnost proti teplotním změnám a usnadňuje odlévání složitějších výrobků.
- Slitina s wolframem slouží pro výrobu elektrod pro svařování a řezání kovů elektrickým obloukem. Obloukové lampy, sloužící především jako světelné zdroje při natáčení filmů, mívají často elektrody ze slitin s obsahem ceru a lanthanu.
Významné uplatnění nalézají sloučeniny ceru (především oxid ceričitý CeO2) ve sklářském průmyslu. Jejich přídavek do skloviny slouží hlavně k odbarvování vyrobeného skla a snižuje jeho propustnost pro ultrafialové záření.
Katalyzátory s obsahem ceru se používají i v petrochemii při krakování ropy.
Brusné a lešticí práškové materiály, používané při výrobě optických součástek (přesné čočky, zrcadla do dalekohledů, …), obsahují často významný podíl sloučenin ceru.
Soli čtyřmocného ceru jsou silná oxidační činidla a především síran ceričitý Ce(SO4)2 je často používán v analytické chemii pro oxidaci analyzované látky v redoxních titracích. Stejně tak nalézá uplatnění v preparativní chemii při oxidační syntéze látek.
- ↑ a b Cerium. pubchem.ncbi.nlm.nih.gov [online]. PubChem [cit. 2021-05-24]. Dostupné online. (anglicky)
- Cotton F.A., Wilkinson J.:Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, ACADEMIA, Praha 1973
- Holzbecher Z.:Analytická chemie, SNTL, Praha 1974
- Dr. Heinrich Remy, Anorganická chemie 1. díl, 1. vydání 1961
- N. N. Greenwood – A. Earnshaw, Chemie prvků 1. díl, 1. vydání 1993 ISBN 80-85427-38-9