Cerium

Cerium
	Cerium
Algemeen
Naam	Cerium
Symbool	Ce
Atoomnummer	58
Groep	Scandiumgroep
Periode	Periode 6
Blok	F-blok
Reeks	Lanthaniden
Kleur	Zilverwit
Chemische eigenschappen
Atoommassa (u)	140,115
Elektronenconfiguratie	[Xe]4f2 5d0 6s2
Oxidatietoestanden	+3, +4
Elektronegativiteit (Pauling)	1,12
Atoomstraal (pm)	183
1e ionisatiepotentiaal (kJ·mol−1)	534,41
2e ionisatiepotentiaal (kJ·mol−1)	1046,87
3e ionisatiepotentiaal (kJ·mol−1)	1948,82
Fysische eigenschappen
Dichtheid (kg·m−3)	7254
Smeltpunt (K)	1070
Kookpunt (K)	3700
Aggregatietoestand	Vast
Smeltwarmte (kJ·mol−1)	8,87
Verdampingswarmte (kJ·mol−1)	313,8
Kristalstructuur	Kub
Molair volume (m3·mol−1)	20,7 · 10−6
Specifieke warmte (J·kg−1·K−1)	190
Elektrische weerstand (μΩ·cm)	75
Warmtegeleiding (W·m−1·K−1)	11,4
	SI-eenheden en standaardtemperatuur en -druk worden gebruikt,; tenzij anders aangegeven
Portaal	Scheikunde

Cerium is een scheikundig element met symbool Ce en atoomnummer 58. Het is een zilverwit lanthanide.

Ontdekking

Cerium is in 1803 ontdekt door de Zweedse wetenschappers Jöns Jacob Berzelius en Wilhelm von Hisinger. Tegelijkertijd en onafhankelijk daarvan werd het element ook ontdekt door de Duitser Martin Heinrich Klaproth.^[1]

Cerium is door Berzelius genoemd naar de dwergplaneet Ceres, die twee jaar daarvoor ontdekt was.

Toepassingen

In de industrie wordt cerium vooral gebruikt bij het maken van legeringen met aluminium en zirkonium. De ijzerlegering Auermetaal wordt gebruikt als vuursteentje in aanstekers. Andere toepassingen zijn:

Als doteringselement in witte leds (opgebouwd uit een blauwe led met YAG:Ce (een met cerium gedoteerde yttrium-aluminium granaat, Y₃Al₅O₁₂:Ce, als fosforescent voor geel licht).
Permanente magneten.
Als katalysator
- in zelfreinigende ovens
- in driewegkatalysatoren voor verbrandingsmotoren.
- bij organische syntheses (cerium(III)- en cerium(IV)-verbindingen)
Verschillende ceriumverbindingen worden in de glasindustrie gebruikt om zowel glas te kleuren als om het te ontkleuren.
Cerium(IV)sulfaat wordt gebruikt als titrant. Het is een dure stof, maar het heeft als voordeel dat de standaardreductiepotentiaal kan worden aangepast.

Cerium(IV)oxide

Cerium(IV)oxide kan bij de productie van glas worden gebruikt om ultraviolet licht beter te absorberen.
In de petrochemische industrie wordt cerium(IV)oxide gebruikt bij het kraken van olie.

Cerium(III)oxide

Cerium(III)oxide wordt in keramische vorm samen met tin(II)oxide (SnO) gebruikt voor belichting met UV-licht.^[2]
De cerium(IV)oxide-cerium(III)oxide-cyclus of CeO₂/Ce₂O₃ cyclus is een tweestappencyclus om op thermochemische wijze water te splitsen voor waterstofproductie.^[3]

Opmerkelijke eigenschappen

Cerium is een buigzaam en makkelijk te vervormen metaal. Bij afwezigheid van lucht beschikt het over een zilverwitte glans. Onder invloed van zuurstof verandert dat in mat grijs. Cerium reageert makkelijk met water en allerlei verdunde zuren en basen en ontbrandt snel.

Omdat de 4f-, 5d- en 6s-schillen relatief dicht bij elkaar liggen, vertoont cerium opvallende eigenschappen. De oxidatietoestand kan bijvoorbeeld van +3 in +4 veranderen door verhoging van druk of verlaging van temperatuur.

Zouten van cerium(IV) zijn oranje, rood of geelachtig terwijl cerium(III)-zouten vrijwel altijd wit zijn. In waterige oplossingen zijn cerium(IV)ionen intens geel gekleurd en cerium(III)ionen kleurloos.

Verschijning

Van de lanthaniden en actiniden komt cerium het meest op aarde voor. Ongeveer 0,0046% van de aardkorst bestaat uit cerium. Het komt vooral voor in de mineralen monaziet en bastnäsiet. Belangrijke vindplaatsen hiervan bevinden zich in gebieden waar ook uranium en thorium worden aangetroffen.

Isotopen

Stabielste isotopen
Iso	RA (%)	Halveringstijd	VV	VE (MeV)	VP
¹³⁶Ce	0,19	stabiel met 78 neutronen
¹³⁸Ce	0,25	stabiel met 80 neutronen
¹³⁹Ce	syn	137,640 d	EV	2,317	¹³⁹La
¹⁴⁰Ce	88,48	stabiel met 82 neutronen
¹⁴¹Ce	syn	32,5 d	β⁻	2,502	¹⁴¹Pr
¹⁴²Ce	syn	5·10¹⁶ j	2β⁻	4,505	¹⁴²Nd
¹⁴⁴Ce	syn	284,893 d	β⁻	5,540	¹⁴⁴Pr

In de natuur komen drie stabiele ceriumisotopen en één radioactieve voor. Met een relatieve aanwezigheid van meer dan 88% is ¹⁴⁰Ce de meest voorkomende. In totaal zijn er 27 radio-isotopen van cerium bekend, waarvan er 26 alleen kunstmatig kunnen worden gemaakt. Het grootste deel daarvan heeft halveringstijden van minder dan 4 dagen.

Toxicologie en veiligheid

Cerium is een krachtige reductor en kan bij 65 °C al spontaan ontbranden. Met zink reageert cerium explosief en reacties met bismut en antimoon verlopen zeer exotherm. Dampen van brandend cerium zijn giftig en moeten niet geblust worden met water omdat cerium daar heftig mee reageert onder vorming van explosief waterstofgas. Bij aanraking met de huid veroorzaakt cerium heftige jeuk en dierproeven hebben aangetoond dat bij injectie van cerium hartafwijkingen kunnen optreden.

Externe link

Bronnen, noten en/of referenties

↑ CRC Handbook of Chemistry and Physics, 56. CRC press (1978), B-11. Gearchiveerd op 7 mei 2021.
↑ D.R. Peplinski, W.T. Wozniak, J.B. Moser (september 1980). Spectral Studies of New Luminophors for Dental Porcelain. Journal of Dental Research 59 (9): 1501-1506. DOI: 10.1177/00220345800590090801. Geraadpleegd op 3 april 2011.
↑ Hydrogen Production from Solar Thermochemical Water Splitting Cycles. Solar Power And Chemical Energy Systems. Gearchiveerd op 30 augustus 2011. Geraadpleegd op 3 april 2011.

Zie de categorie Cerium van Wikimedia Commons voor mediabestanden over dit onderwerp.

[CRC-1] CRC Handbook of Chemistry and Physics, 56. CRC press (1978), B-11. Gearchiveerd op 7 mei 2021.

[2] D.R. Peplinski, W.T. Wozniak, J.B. Moser (september 1980). Spectral Studies of New Luminophors for Dental Porcelain. Journal of Dental Research 59 (9): 1501-1506. DOI: 10.1177/00220345800590090801. Geraadpleegd op 3 april 2011.

[3] Hydrogen Production from Solar Thermochemical Water Splitting Cycles. Solar Power And Chemical Energy Systems. Gearchiveerd op 30 augustus 2011. Geraadpleegd op 3 april 2011.

[1]

[2]

[3]