церий

це́рий

(лат. Cerium), химический элемент III группы периодической системы, относится к лантаноидам. Назван по малой планете Церера (открыты почти одновременно). Серый металл; плотность 6,768 г/см³, t_пл 798°C. Основные минералы — монацит и бастнезит. Главный компонент миш-металла. Присадки церия (и его сплавов с лантаном) улучшают свойства стали, чугуна, сплавов алюминия, магния и др.

* * *

ЦЕРИЙ

ЦЕ́РИЙ (лат. Cerium), Cе (читается «церий»), химический элемент с атомным номером 58, атомная масса 140,12. Природный церий состоит их четырех стабильных изотопов: ¹³⁶Ce (0,19% по массе), ¹³⁸Ce (0,25%), ¹⁴⁰Ce (88,48%) и ¹⁴²Ce (11,08%). Конфигурация трех внешних электронных слоев 4s²p⁶d¹⁰f¹5s²p⁶d¹6s². Cтепени окисления +3, +4 (валентность III, IV) Лантаноид. Расположен в группе IIIB, в 6 периоде периодической системы элементов.
Радиус атома 0,183 нм, радиус иона Се³⁺ — 0,115 нм (координационное число 6) и 0,134 нм (9), радиус иона Се⁴⁺0,101 нм (6) и 0,128 нм (12). Энергии последовательной ионизации 5,47, 10,85, 20,08 и 36,72 эВ. Электроотрицательность по Полингу (см. ПОЛИНГ Лайнус) 1,12.
История открытия
Оксид церия был получен в 1803 шведским химиком Й. Берцелиусом (см. БЕРЦЕЛИУС Йенс Якоб) и В. Хизингером и, независимо от них, немецким исследователем М. Г. Клапротом (см. КЛАПРОТ Мартин Генрих). Берцелиус назвал элемент в честь самого большого астероида Цереры. Чистый оксид церия первым получил в 1839 швед К. Г. Мосандер (см. МОСАНДЕР Карл Густав), а металлический Ce впервые был получен в 1875 американским химиком У. Ф. Гиллебрандом.
Нахождение в природе
Содержание в земной коре 7·10^-3% по массе. Входит в состав таких минералов, как апатит (см. АПАТИТ), бастензит (см. БАСТНЕЗИТ), монацит (см. МОНАЦИТ) ,лопарит (см. ЛОПАРИТ).
Получение
При выделении концентрируется с легкими лантаноидами (50—60 %). Разделение проводят методами ионной хроматографии или экстракции. Металлический Ce получают карботермическим или металлотермическим восстановлением СеО₂.
Физические и химические свойства
Церий — серебристо-белый металл. Существует в четырех модификациях. Ниже 95К — кубическая a-форма типа Cu, а = 0,485 нм. При 95—264 К существует b-форма с гексагональной решеткой, при 264—1035 К — g-форма с кубической решеткой и при 1035К-798°C — d-модификация с кубической решеткой. Температура кипения 3450°C, плотность a-Се 8,23 кг/дм³ , b-Се 6,66 кг/дм³, g-Се 6,768 кг/дм ³, d-Се 6,70 кг/дм³ .
На воздухе Ce окисляется, при нагревании при нагревании до 160—180°C загорается. При кипячении Ce реагирует с водой, с минеральными кислотами. Активно взаимодействует с галогенами (см. ГАЛОГЕНЫ), серой (см. СЕРА) ,селеном (см. СЕЛЕН) ,азотом (см. АЗОТ) ,графитом (см. ГРАФИТ).
В степени окисления +3 Ce проявляет свойства лантаноидов. В степени окисления +4 он сильный комплексообразователь. Ион Се⁴⁺ — сильный окислитель, стандартный потенциал пары Се⁴⁺/Се³⁺ 1,66В.
Оксид церия СеО₂ образуется при прокаливании нитрата, сульфата, оксалата и других солей церия при 800°C и выше. Оксид церия Се₂О₃ термически неустойчив и при нагревании отдает O₂ и превращается в СеО₂.
Применение
Церий используют в производстве пирофорных сплавов, в черной металлургии, он является компонентом ферроцерия. Оксид церия СеО₂ используют при полировке оптических стекол, он входит в состав некоторых стекол и керамик.