Cerio -struktur, egenskaper, innhenting, bruker

Han Cerium Det er et metall som tilhører Lantanide -serien, hvis kjemiske symbol er CE. Til tross for å være et element av sjeldne jordarter, er sannheten at overflod.

Bakken er økonomisk utnyttet fra monacite- og bastnasittmineralene, hvorav flere av de andre lantanidene også oppnås. I disse mineralene er det nødvendig å skille CE -ionene⁴⁺ til stede i administrerende direktøroksid₂, kalt Ceria. Det er det eneste lantanidet som danner et veldig stabilt oksid med en oksidasjonstilstand på +4 og NO +3 (CE₂ENTEN₃).

Ultra ren prøve av metallisk bakke forseglet i et glass ampull med argon. Kilde: Hi-res Images ofchemical Elements/CC av (https: // creativecommons.Org/lisenser/av/3.0)

Cerio er et metall som har mange industrielle applikasjoner, så vel som i forbedring av miljøet. Noen av dens viktigste bruksområder er som følger: som flint av sigaretter, oljedestillasjonskatalysator, kontroller av bilgaseutslipp, etc.

Dette metallet har stor relevans i analytisk kjemi. Det er så mye at teknikken har sitt eget navn: Cerietry. CE -ionene⁴⁺, I surt medium er de sterke oksidasjonsmidler, og reduserer til CE³⁺. I prosessen oksiderer og kvantifiserer analytter som: tro²⁺, NEI₂, Sn²⁺, Ess³⁺, etc.

Når det gjelder den biologiske delen, er bakken til stede i menneskekroppsvæsker, som spytt, svette, blod, urin og cerebrospinalvæsker. Det er også til stede i noen matvarer, for eksempel svart nøtt og grønn pepper. Derfor er det lantanidet med mer tilstedeværelse (men ikke deltakelse) biokjemi.

[TOC]

Oppdagelse

Cerio ble oppdaget av Jacob Berzelius og Wilhelm von Hister i Sverige i 1803, og uavhengig av Martin Klaproth, samme år, i Tyskland.

Berzelius og Hister oppdaget bakken i et rødbrunt mineral kjent som Cerita: A Cerio-Lantanan Silicate. Egentlig isolerte de ikke det rene metallet, men de observerte at metallet hadde to oksidasjonstilstander. En av dem produserte fargeløse salter; mens den andre produserte gulaktige røde salter.

De kalte det nyoppdagede Metal 'Cerio' til ære for Ceres, en asteroid oppdaget av Giuseppe Piazzi i 1801. Navnet på Ceres tilsvarer også landbruksguden i romersk mytologi.

Klaproth bestemte også at det nye elementet som var til stede i Cerita, var i form av et oksid, som han kalte Ockroita -oksid for dets gulaktige røde farger.

Det kan tjene deg: maleico syre: struktur, egenskaper, innhenting, bruk

Carl G. Mossandre, i 1825, klarte å forberede Metallic Hill ved å bruke den samme metodikken som ble brukt til aluminiumisolasjon samme år.

Mossandre reagerte ceriumsulfid med klor for å produsere ceriumklorid, noe som reduserte sistnevnte gjennom dens kaliumreaksjon. Resultatet var kaliumklorid og metallisk bakke, og observerte at metallet som ble oppnådd hadde en grå farge med ugjennomsiktig metallisk glans.

Cerio -struktur

Bakken har mange krystallinske strukturer, og har opptil fire allotropiske former bare under atmosfæretrykk.

I varmt vedtar Cerio en kubikkstruktur sentrert på kroppen (BCC), som bare eksisterer over 726 ºC, og er symbolisert som Δ-CE.

Under 726 ºC til omgivelsestemperaturen vedtar Cerio en kubisk struktur sentrert på ansiktene (FCC), representert som γ-CE.

Kald, derimot, krystalliserer cerio med en DHCP -struktur, som finnes i temperaturområdet mellom -150 ºC opp til 25 ºC omtrent. Denne fasen eller alotropiske er representert som β-C; Og det er sammen med y-c de mest dominerende fasene i Cerio.

Og til slutt har vi en annen tett FCC -struktur, som finnes under -150 ºC, og som er representert som α -CE.

Et uvanlig trekk i bakken er at dens krystallinske faser har forskjellige overgangshastigheter. Det vil si at når en Ceriokrystall avkjøles, passerer ikke hele strukturen for eksempel til α-C-fasen, men vil bestå av en α-C og β-C-blanding, siden transformasjonen av β-CE til a-C,, Det er tregere enn γ-CE til α-CE.

Elektronisk konfigurasjon

Elektroniske ceriuminnstillinger

Den forkortede elektroniske konfigurasjonen av Cerio er som følger:

[Xe] 4f¹ 5 d¹ 6s²

Merk at tre energinivåer er til stede i Valencia -orbitalene sine: 4F, ​​5D og 6S. I tillegg har de fire elektronene relativt like elektroniske energier, noe som forklarer en annen strukturell særegenhet ved cerium: det kan oksideres eller reduseres under høyt trykk eller intens kjøling.

CE -kationen⁴⁺ Det eksisterer og er veldig stabil fordi de fire elektronene som nevnt ovenfor har lignende energier; Derfor kan de "gå seg vill" uten problemer ved å danne kjemiske bindinger. På den annen side er CE⁴⁺ Det er isolektronisk til xenongass, og får dermed ekstra stabilitet.

Cerio Properties

Fysisk utseende

Sølvhvit faststoff

Molmasse

140.116 g/mol

Atomnummer

58

Smeltepunkt

795 ºC

Kokepunkt

3.443 ºC

Tetthet

6.770 g/cm³

Fusjonsvarme

5,46 kJ/mol

Fordampningsvarme

398 kJ/mol

Molar kalorikapasitet

26,94 J/(mol · K)

Hardhet

MOHS -skala: 2.5

Oksidasjonsstater

Oksidasjonstilstandene på bakken er +1 (CE⁺), +2 (CE²⁺), +3 (CE³⁺), +4 (CE⁴⁺), å være de to siste de mest dominerende.

Kan tjene deg: Isopreno: Struktur, egenskaper, applikasjoner

Elektronegativitet

1.2 på Pauling -skalaen

Ioniseringsenergi

Først: 534 kJ/mol

For det andre: 1.050 kJ/mol

Tredje: 1.949 kJ/mol

Reaktivitet

Bakken oksideres i luften som danner et lag med oksid. Denne prosessen akselereres ved oppvarmingsforming Cerioksid, administrerende direktør₂, Gul, også kjent som Ceria:

CE + O₂ → administrerende direktør₂

Cerio er et pyroforisk metall, det vil si når sjetongene som stammer fra, skrapes umiddelbart. Det er også et elektropositivt metall, som reagerer med vann svakt, reaksjon som øker med temperatur, og produserer bakke (III) og gasshydrogen:

2 CE + 6 H₂O → 2 CE (OH)₃ + 3 H₂

Bakken blir angrepet av syrer og baser, sterk eller svak, med unntak av fluorhorhoric acid, som den danner et beskyttende lag med ceriumfluorid på overflaten av metallet.

På den annen side er Cerio et sterkt reduksjonsmiddel, som er i stand til å reagere voldsomt med sink, antimon og fosfor ved 400 ºC.

Å skaffe

Bakken er til stede i flere mineraler, inkludert: La Monacita, La Bastnäsita, La Allanita, La Cerita og La Samarskita, og er de mest økonomiske mineralene Monacita og Bastnäsita.

Bastnäsita, for eksempel, etter å ha blitt samlet, mottar en saltsyrebehandling for å rense den av urenheter, for eksempel kalsiumkarbonat. Deretter er det utendørs utendørs å oksidere det til oksid.

De fleste lantanider oksideres for å danne hjerner (LN₂ENTEN₃). Sesquexides tilsvarer oksider dannet av tre oksygenatomer og to atomer av et annet element. Imidlertid oksideres bakken til ceriumdioksid, som er uoppløselig i vann, og kan utvaskes eller trekke ut med saltsyre 0.5 m, og dermed skiller seg fra de andre lantanidene.

Den metalliske bakken kan oppnås ved hjelp av midler. Det er også produsert av uran, plutonium og thorium kjernefysisk fisjon.

Bruk/applikasjoner

Lightere

Bakken brukes i kombinasjon med flere kjemiske elementer, som Lantano, Neomide og Paseomide, i tillegg til jern- og magnesiumoksider, for å fungere som en flint i sigarett- og gasslystere.

Lyn

Cerium brukes i karbonbuebelysning, brukt i filmindustrien, og også som fosfor i lysstoffrør og på farget TV.

Metallurgi

Bakken brukes i metallurgi som en stabilisator av legerings- og sveiseelektroder.

Kan tjene deg: benzaldehyd

Glass

Ceriumoksid brukes som en poleringsforbindelse som produserer optiske overflater av høy kvalitet, og brukes også som et glassavfargemiddel, som blir ugjennomsiktig til strålingen nær ultrafiolett.

Bakken brukes i lysmantelen oppfunnet av den østerrikske kjemikeren Carl Auer von Welsbach, ved bruk av ceriumdioksid blandet med thoriumoksid for produksjon av et sterkt hvitt lys. Cerio Oxide forhindrer at TV -glassplater blir mørkere ved elektronbombardement.

Oljeindustrien

Cerium brukes som katalysator i den fraksjonerte oljerestillasjonsprosessen.

Miljø

Ceriumoksid brukes som en katalysator for å redusere karbonmonoksidutslipp og nitrogenoksider i avgassene til motorvogner. Disse oksydene er veldig giftige for mennesker.

Cerio -oksid, tilsatt dieselbrensel, fungerer som en katalysator for forbrenning og eliminering av karbonpartikler, og unngår dermed dens utslipp til atmosfæren i form av en sot.

Medisin

Cerio oksalat har blitt brukt i behandlingen av kvalme og oppkast, spesielt de som oppstår under graviditet.

Bakken brukes i behandlingen av sår produsert i forbrenninger i tredje klasse, ikke bare på grunn av dens antiseptiske effekt, men hjelper også med å forhindre septiske og systemiske komplikasjoner, som oppstår etter brannskader når du fikser giftstoffer som frigjøres.

Flammacerium (sølvsulfadiazin) brukes som en krem ​​for å forhindre sårinfeksjoner på grunn av viktige forbrenninger, og reduserer ceriumnitrat utseendet til immunsuppresjon.

Bakken ble brukt som en antineoplast, en kassert praksis. Studier har imidlertid blitt startet på nytt for bruk.

Små mengder Cerio finnes hos mennesker, hovedsakelig i beinene på grunn av deres likhet med kalsium.

Det har blitt påpekt at bakken kan gripe inn i metabolismen, med noen positive effekter. For eksempel ville Cerio handle i metabolisme som ga en reduksjon i blodtrykk, i kolesterolnivå, appetitt og i risikoen for blodkoagulasjon.

Referanser

1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi. (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
2. Jakupec, m. TIL., Unfried, p. og Keppler, B. P. (2005). Farmakologiske egenskaper til ceriumforbindelser. Rev. Fysiol. Biochem. Farmakol. 153: 101-111
3. Wikipedia. (2020). Cerium. Hentet fra: i.Wikipedia.org
4. Dr. Doug Stewart. (2020). Cerium Element Facts. Gjenopprettet fra: Chemicool.com
5. Mohammad Reza Ganjali et al. (2016). Lanthanides Series -avskrekking ved forskjellige analysemetoder. Scientedirect.
6. National Center for Biotechnology Information (2020). Cerium.  Pubchem Comunund sammendrag for CID 23974,. Gjenopprettet fra: Pubchem.NCBI.NLM.NIH.Gov