Struktur, sifat, mendapatkan, menggunakan Cerio

Dia Cerium Ia adalah logam milik siri Lantanide, yang simbol kimianya adalah CE. Walaupun menjadi unsur nadir bumi, kebenarannya adalah bahawa kelimpahannya sangat mirip dengan tembaga, dan bahkan lebih besar daripada plumbum atau timah, yang mempunyai kepekatan 66 ppm di korteks bumi.

Bukit ini dieksploitasi secara ekonomi dari mineral monacite dan bastnasit, di mana beberapa lanthanides lain juga diperoleh. Di mineral ini, perlu memisahkan ion CE⁴⁺ Hadir di CEO Oxide anda₂, dipanggil ceria. Ia adalah satu -satunya lantanide yang membentuk oksida yang sangat stabil dengan keadaan pengoksidaan +4 dan tidak +3 (CE₂Sama ada₃).

Sampel ultra murni bukit logam dimeteraikan dalam ampoule kaca dengan argon. Sumber: Hi-Res Imej Elemen Kimia/CC oleh (https: // creativeCommons.Org/lesen/oleh/3.0)

Cerio adalah logam yang mempunyai banyak aplikasi perindustrian, dan juga peningkatan alam sekitar. Beberapa kegunaannya yang paling penting adalah seperti berikut: seperti rokok, pemangkin penyulingan minyak, pengawal pemisahan gas kereta, dll.

Logam ini mempunyai kaitan yang besar dalam kimia analisis. Begitu banyak teknik ini mempunyai nama tersendiri: cerimetri. Ion CE⁴⁺, Dalam medium berasid, mereka adalah ejen pengoksidaan yang kuat, mengurangkan ke CE³⁺. Dalam proses mereka mengoksidakan dan mengukur analisis seperti: iman²⁺, Tidak₂, Sn²⁺, Ace³⁺, dan lain-lain.

Mengenai bahagian biologi, bukit hadir dalam cecair badan manusia, seperti air liur, peluh, darah, air kencing dan cecair cerebrospinal. Ia juga terdapat dalam beberapa makanan, contohnya kacang hitam dan lada hijau. Oleh itu, ia adalah lanthanide dengan lebih banyak kehadiran (tetapi tidak penyertaan) biokimia.

[TOC]

Penemuan

Cerio ditemui oleh Jacob Berzelius dan Wilhelm von Herter di Sweden pada tahun 1803, dan secara bebas oleh Martin Klaproth, pada tahun yang sama, di Jerman.

Berzelius dan Herter menemui bukit dalam mineral coklat kemerahan yang dikenali sebagai Cerita: Silicate Cerio-Lantanan. Sebenarnya, mereka tidak mengasingkan logam tulen, tetapi mereka memerhatikan bahawa logam itu mempunyai dua keadaan pengoksidaan. Salah seorang daripada mereka menghasilkan garam tidak berwarna; sementara yang lain menghasilkan garam merah kekuningan.

Mereka memanggil logam yang baru ditemui 'Cerio' sebagai penghormatan kepada Ceres, asteroid yang ditemui oleh Giuseppe Piazzi pada tahun 1801. Nama Ceres juga sesuai dengan tuhan pertanian dalam mitologi Rom.

Klaproth juga menentukan bahawa elemen baru yang terdapat dalam cerita, dalam bentuk oksida, yang dipanggil Ockroita Oxide untuk warna merah kekuningannya.

Ia boleh melayani anda: asid maleico: struktur, sifat, mendapatkan, menggunakan

Carl g. Mossandre, pada tahun 1825, berjaya menyediakan bukit logam menggunakan metodologi yang sama yang digunakan untuk penebat aluminium pada tahun yang sama.

Mossandre bertindak balas cerium sulfida dengan klorin untuk menghasilkan cerium chloride, mengurangkan yang terakhir melalui reaksi kaliumnya. Hasilnya adalah kalium klorida dan bukit logam, memerhatikan bahawa logam yang diperolehi mempunyai warna kelabu dengan kilauan logam legap.

Struktur Cerio

Bukit mempunyai banyak struktur kristal, yang mempunyai sehingga empat bentuk allotropik hanya di bawah tekanan atmosfera.

Dalam keadaan panas, Cerio mengamalkan struktur padu yang berpusat pada badan (BCC), yang hanya wujud melebihi 726 ºC, dan dilambangkan sebagai δ-ce.

Di bawah 726 ºC ke suhu ambien, Cerio mengamalkan struktur padu yang berpusat pada wajah (FCC), diwakili sebagai γ-CE.

Sejuk, sebaliknya, Cerio mengkristal dengan struktur DHCP, yang wujud dalam julat suhu antara -150 ºC sehingga 25 ºC kira -kira. Fasa atau alotropik ini diwakili sebagai β-C; Dan bersama-sama dengan γ-C, fasa paling dominan dari Cerio.

Dan akhirnya, kami mempunyai struktur FCC yang padat, yang ada di bawah -150 ºC, dan yang diwakili sebagai α -ce.

Ciri yang tidak biasa di bukit adalah bahawa fasa kristalnya mempunyai kelajuan peralihan yang berbeza. Iaitu, apabila kristal Cerio disejukkan, bukan struktur keseluruhannya berlalu contohnya pada fasa α-C, tetapi akan terdiri daripada campuran α-C dan β-C, kerana transformasi β-CE ke α- ce, ia lebih perlahan daripada γ-Ce ke α-ce.

Konfigurasi Elektronik

Tetapan Cerium Elektronik

Konfigurasi elektronik disingkat Cerio adalah seperti berikut:

[Xe] 4f¹ 5 d¹ 6s²

Perhatikan bahawa tiga tahap tenaga hadir di Orbital Valencia mereka: 4F, ​​5D dan 6S. Di samping itu, empat elektronnya mempunyai tenaga elektronik yang agak serupa, yang menerangkan keanehan struktur lain dari cerium: ia boleh dioksidakan atau dikurangkan di bawah tekanan tinggi atau penyejukan sengit.

Kation CE⁴⁺ Ia wujud dan sangat stabil kerana, seperti yang dinyatakan di atas, empat elektron mempunyai tenaga yang sama; Oleh itu, mereka boleh "hilang" tanpa kesukaran dengan membentuk ikatan kimia. Sebaliknya, CE⁴⁺ Ia adalah isolektronik untuk gas xenon, dengan itu mendapat kestabilan tambahan.

Cerio Properties

Penampilan fizikal

Pepejal putih perak

Jisim molar

140.116 g/mol

Nombor atom

58

Takat lebur

795 ºC

Takat didih

3.443 ºC

Ketumpatan

6.770 g/cm³

Haba Fusion

5.46 kJ/mol

Haba pengewapan

398 kJ/mol

Kapasiti kalori molar

26.94 J/(mol · k)

Kekerasan

Skala Mohs: 2.5

Keadaan pengoksidaan

Keadaan pengoksidaan bukit adalah +1 (CE⁺), +2 (CE²⁺), +3 (CE³⁺), +4 (CE⁴⁺), sebagai dua yang terakhir yang paling utama.

Boleh melayani anda: isopreno: struktur, sifat, aplikasi

Elektronegativiti

1.2 Pada skala Pauling

Tenaga pengionan

Pertama: 534 kJ/mol

Kedua: 1.050 kJ/mol

Ketiga: 1.949 kJ/mol

Reaktiviti

Bukit dioksidakan di udara yang membentuk lapisan oksida. Proses ini dipercepat dengan pemanasan pembentukan Cerio dioksida, Ketua Pegawai Eksekutif₂, Kuning, juga dikenali sebagai ceria:

CE + O₂ → Ketua Pegawai Eksekutif₂

Cerio adalah logam piroforik, iaitu, apabila cip yang berasal dikikis dengan segera. Ia juga merupakan logam elektropositif, yang bertindak balas dengan air yang lemah, tindak balas yang meningkat dengan suhu, menghasilkan bukit (III) dan hidrogen gas:

2 CE + 6 jam₂O → 2 CE (OH)₃ + 3 jam₂

Bukit diserang oleh asid dan pangkalan, kuat atau lemah, kecuali asid fluorhorhoric, yang mana ia membentuk lapisan pelindung cerium fluorida di permukaan logam.

Sebaliknya, Cerio adalah ejen pengurangan yang kuat, mampu bertindak balas dengan ganas dengan zink, antimoni dan fosforus pada 400 ºC.

Memperoleh

Bukit ini terdapat di beberapa mineral, termasuk: La Monacita, La Bastnäsita, La Allanita, La Cerita dan La Samarskita, menjadi mineral paling ekonomi Monacita dan Bastnäsita.

Sebagai contoh, Bastnäsita, selepas dikumpulkan, menerima rawatan asid hidroklorik untuk membersihkannya dari kekotoran, seperti kalsium karbonat. Selanjutnya, ia adalah luaran untuk mengoksidakannya ke oksida.

Sebilangan besar lanthanid dioksidakan untuk membentuk otak (LN₂Sama ada₃). Sesquexides sesuai dengan oksida yang dibentuk oleh tiga atom oksigen dan dua atom elemen lain. Walau bagaimanapun, bukit dioksidakan ke cerium dioksida, yang tidak larut dalam air, dapat larut atau ekstrak dengan asid hidroklorik 0.5 m, dengan itu memisahkan dari lantanida yang lain.

Bukit logam dapat diperoleh dengan cara. Ia juga dihasilkan oleh uranium, plutonium dan pembelahan nuklear thorium.

Penggunaan/aplikasi

Pemetik api

Bukit ini digunakan dalam kombinasi dengan beberapa elemen kimia, seperti lantano, neomide dan paseomide, sebagai tambahan kepada besi dan magnesium oksida, untuk bertindak sebagai batu permata dalam rokok dan pemetik api gas.

Kilat

Cerium digunakan dalam pencahayaan gerbang karbon, digunakan dalam industri filem, dan juga sebagai fosforus dalam pencahayaan pendarfluor dan di televisyen berwarna.

Metalurgi

Bukit ini digunakan dalam metalurgi sebagai penstabil aloi dan elektrod kimpalan.

Boleh melayani anda: benzaldehyde

Kaca

Cerium oksida digunakan sebagai sebatian penggilap yang menghasilkan permukaan optik yang berkualiti tinggi, juga digunakan sebagai agen penyahkodan kaca, yang menjadi legap kepada radiasi berhampiran ultraviolet.

Bukit ini digunakan dalam mantel cahaya yang dicipta oleh ahli kimia Austria Carl Auer von Welsbach, menggunakan cerium dioksida dicampur dengan thorium oksida untuk pengeluaran cahaya putih terang. Cerio Oxide menghalang plat kaca televisyen dari kegelapan oleh pengeboman elektron.

Industri minyak

Cerium digunakan sebagai pemangkin dalam proses penyulingan minyak yang dikecilkan.

Persekitaran

Cerium oksida digunakan sebagai penukar pemangkin untuk mengurangkan pelepasan karbon monoksida dan oksida nitrogen dalam gas ekzos kenderaan bermotor. Oksida ini sangat toksik kepada manusia.

Cerio Oxide, ditambah kepada bahan api diesel, berfungsi sebagai pemangkin untuk pembakaran dan penghapusan zarah karbon, dengan itu mengelakkan pelepasannya ke atmosfera dalam bentuk jelaga.

Ubat

Cerio oxalate telah digunakan dalam rawatan mual dan muntah, terutama yang berlaku semasa kehamilan.

Bukit ini digunakan dalam rawatan luka yang dihasilkan dalam luka gred ketiga, bukan hanya kerana kesan antiseptiknya, tetapi juga membantu pencegahan komplikasi septik dan sistemik, yang berlaku selepas luka bakar apabila membetulkan toksin yang dikeluarkan.

Flammacerium (perak sulfadiazine) digunakan sebagai krim untuk mencegah jangkitan luka akibat luka bakar penting, mengurangkan cerium nitrat penampilan imunosupresi.

Bukit itu digunakan sebagai antineoplastik, amalan yang dibuang. Walau bagaimanapun, kajian telah dimulakan semula untuk digunakan.

Sejumlah kecil cerio dijumpai pada manusia, terutamanya di tulang kerana persamaan mereka dengan kalsium.

Telah menunjukkan bahawa bukit dapat campur tangan dalam metabolisme, dengan beberapa kesan positif. Sebagai contoh, Cerio akan bertindak dalam metabolisme yang menghasilkan penurunan tekanan darah, dalam tahap kolesterol, selera makan dan risiko pembekuan darah.

Rujukan

1. Shiver & Atkins. (2008). Kimia bukan organik. (Edisi Keempat). MC Graw Hill.
2. Jakupec, m. Ke., Unfried, ms. dan Keppler, b. P. (2005). Sifat farmakologi sebatian cerium. REV. Physiol. Biochem. Pharmacol. 153: 101-111
3. Wikipedia. (2020). Cerium. Diperoleh dari: dalam.Wikipedia.org
4. Dr. Doug Stewart. (2020). Fakta Elemen Cerium. Pulih dari: chemicool.com
5. Mohammad Reza Ganjali et al. (2016). Lanthanides Series Deterion dengan pelbagai kaedah analisis. Scientedirect.
6. Pusat Kebangsaan Maklumat Bioteknologi (2020). Cerium.  Ringkasan Pubchem Comunund untuk CID 23974,. Pulih dari: pubchem.NCBI.NLM.NIH.Gov