Cerio -rakenne, ominaisuudet, hankkiminen, käyttö

Hän cerium Se on Lantanide -sarjaan kuuluva metalli, jonka kemiallinen symboli on CE. Huolimatta siitä, että totuus on harvinaisten maametallien elementti, totuus on, että sen runsaus on hyvin samanlainen kuin kuparin ja jopa suurempi kuin lyijyn tai tinan pitoisuus, jonka pitoisuus on 66 ppm maan aivokuoressa.

Hilliä hyödynnetään taloudellisesti monasiitti- ja bastnasiittimineraaleista, joista saadaan myös useita muita lantanideja. Näissä mineraaleissa on välttämätöntä erottaa Ce -ionit⁴⁺ läsnä toimitusjohtajasi oksidissa₂, nimeltään Ceria. Se on ainoa lantanidi, joka muodostaa erittäin stabiilin oksidin, jonka hapetustila on +4 ja NO +3 (CE₂JOMPIKUMPI₃-A.

Erittäin puhdas näyte metallisesta mäkistä, joka on suljettu lasipalkkiin argonilla. Lähde: Hi-Res-kuvat kemiallisista elementeistä/CC kirjoittanut (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by/3.0)

Cerio on metalli, jolla on lukuisia teollisia sovelluksia, samoin kuin ympäristön parantamisessa. Jotkut sen tärkeimmistä käyttötarkoituksista ovat seuraavat: savukkeiden flint, öljyn tislauskatalyytti, autojen kaasun esimiehet jne.

Tällä metallilla on suuri merkitys analyyttisessä kemiassa. On niin paljon, että tekniikalla on oma nimi: cerimetria. Ce -ionit⁴⁺, Happamassa väliaineessa ne ovat vahvoja hapettumisaineita, vähentävät CE: tä³⁺. Prosessissa ne hapettelevat ja kvantifioivat analyysit, kuten: usko²⁺, EI₂, Sn²⁺, Ässä³⁺, jne.

Biologisen osan suhteen mäki on läsnä ihmiskehon nesteissä, kuten sylki, hiki, veri, virtsa ja aivo -selkäydinneste. Sitä esiintyy myös joissakin ruuissa, esimerkiksi mustan pähkinän ja vihreän pippurin. Siksi se on lantanidi, jolla on enemmän läsnäoloa (mutta ei osallistumista) biokemiaa.

[TOC]

Löytö

Serio löysivät Jacob Berzelius ja Wilhelm von Hister Ruotsissa vuonna 1803, ja Martin Klaprothin itsenäisesti samana vuonna, Saksassa.

Berzelius ja Hister löysivät kukkulan punertavan ruskean mineraalin, joka tunnetaan nimellä Cerita: Cerio-Lantanan-silikaatti. Itse asiassa he eivät eristäneet puhdasta metallia, mutta he havaitsivat, että metallilla oli kaksi hapettumistilaa. Yksi heistä tuotti värittömiä suoloja; kun taas toinen tuotti kellertävän punaisia ​​suoloja.

He kutsuivat äskettäin löydettyä metallia "cerio" Ceresin kunniaksi, asteroidi, jonka Giuseppe Piazzi löysi vuonna 1801. Ceresin nimi vastaa myös roomalaisen mytologian maatalouden jumalaa.

Klaproth päätti myös, että ceritassa oleva uusi elementti oli oksidin muodossa, jota hän kutsui Ockroita -oksidiksi sen kellertävän punaisen värin vuoksi.

Se voi palvella sinua: maleiikoihappo: rakenne, ominaisuudet, hankkiminen, käyttö

Carl G. Mossandre, vuonna 1825, onnistui valmistelemaan metallimäen käyttämällä samaa menetelmää, jota käytettiin alumiinieristykseen samana vuonna.

Mossandre reagoi ceriumsulfidin kloorin kanssa ceriumkloridin tuottamiseksi, vähentäen jälkimmäistä kaliumreaktion kautta. Tuloksena oli kaliumkloridi ja metallinen mäki, havaitsemalla, että saatulla metallilla oli harmaa väri läpinäkymättömällä metallisella kiiltolla.

Seriorakenne

Kukkulalla on monia kiteisiä rakenteita, joilla on jopa neljä allotrooppista muotoa vain ilmakehän paineen alla.

Kuumana Cerio omaksuu kehon (BCC) keskittyneen kuutiometrin rakenteen, joka on vain yli 726 ºC ja symboloidaan Δ-CE: ksi.

726 ºC: n alapuolella ympäristön lämpötilaan, CERIO omaksuu kuutiometrin rakenteen, joka on keskittynyt kasvoihin (FCC), esitetty γ-CE: nä.

Toisaalta Cerio kiteytyy DHCP -rakenteella, joka on lämpötila -alueella -150 ºC: n välillä 25 ºC: iin. Tämä vaihe tai alotrooppinen esitetään β-C: nä; Ja se on yhdessä y-C: n kanssa serion hallitsevimmat vaiheet.

Ja lopuksi, meillä on toinen tiheä FCC -rakenne, joka on alle -150 ºC ja joka on esitetty α -CE: nä.

Epätavallinen ominaisuus kukkulalla on, että sen kiteisillä vaiheilla on erilaiset siirtymäopeudet. Toisin sanoen, kun seriokite jäähdytetään, ei koko sen rakenne siirtyy esimerkiksi a-C-faasiin, vaan se koostuu a-C- ja β-C-seoksesta, koska β-CE: n transformaatio a-ce: ksi, Se on hitaampi kuin γ-CE-α-CE.

Elektroninen kokoonpano

Elektroniset cerium -asetukset

Serion lyhennetty elektroninen kokoonpano on seuraava:

[Xe] 4f¹ 5 D¹ 6s²

Huomaa, että Valencian kiertoradalla on kolme energiatasoa: 4F, ​​5D ja 6s. Lisäksi sen neljällä elektronilla on suhteellisen samanlaisia ​​elektronisia energioita, mikä selittää ceriumin toisen rakenteellisen erityispiirteen: se voidaan hapettaa tai vähentää suurissa paineissa tai voimakkaalla jäähdytyksellä.

Estäjä⁴⁺ Se on olemassa ja on erittäin vakaa, koska kuten edellä mainittiin, neljällä elektronilla on samanlaiset energiat; Siksi he voivat "eksyä" ilman vaikeuksia muodostamalla kemiallisia sidoksia. Toisaalta CE⁴⁺ Se on isolektroninen ksenonikaasulle, mikä saa ylimääräistä stabiilisuutta.

Cerio -ominaisuudet

Fyysinen ulkonäkö

Hopeavalkoinen kiinteä aine

Moolimassa

140.116 g/mol

Atominumero

58

Sulamispiste

795 ºC

Kiehumispiste

3.443 ºC

Tiheys

6.770 g/cm³

Sulamislämpö

5,46 kJ/mol

Höyrystyslämpö

398 kJ/mol

Molaarinen kalorikapasiteetti

26,94 J/(mol · k)

Kovuus

Mohs -asteikko: 2,5

Hapetustilat

Kukkulan hapetustilat ovat +1 (CE⁺), +2 (CE²⁺), +3 (CE³⁺), +4 (CE⁴⁺), on kaksi viimeistä hallitsevinta.

Voi palvella sinua: isopreno: rakenne, ominaisuudet, sovellukset

Elektronegatiivisuus

1.2 Pauling -asteikolla

Ionisaatioenergia

Ensimmäinen: 534 kJ/mol

Toiseksi: 1.050 kJ/mol

Kolmas: 1.949 kJ/mol

Reaktiivisuus

Mäki hapettuu ilmassa muodostaen kerroksen oksidia. Tätä prosessia kiihtyy lämmitysmuodostusseriodioksidilla, toimitusjohtaja₂, Keltainen, tunnetaan myös nimellä ceria:

Ce + O₂ → Toimitusjohtaja₂

Cerio on pyroforinen metalli, ts. Se on myös sähköpositiivinen metalli, joka reagoi heikosti veden kanssa, joka nousee lämpötilan kanssa, tuottaen mäkeä (III) ja kaasun vety:

2 CE + 6 H₂O → 2 CE (OH)₃ + 3 h₂

Hapet ja emäkset hyökkäävät mäkeä, vahvat tai heikkoja, lukuun ottamatta fluoriarhorihappoa, jonka kanssa se muodostaa suojakerroksen ceriumfluoridia metallin pinnalle.

Toisaalta Cerio on vahva pelkistävä aine, joka kykenee reagoimaan väkivaltaisesti sinkin, antimonin ja fosforin kanssa 400 ºC: n nopeudella.

Saada

Mäki on läsnä useissa mineraaleissa, mukaan lukien: La Monacita, La Bastnäsita, La Allanita, La Cerita ja La Samarskita, jotka ovat taloudellisimpia mineraaleja Monacita ja Bastnäsita.

Esimerkiksi Bastnäsita on kerättyjen jälkeen suolahapon käsittely epäpuhtauksien, kuten kalsiumkarbonaatin, puhdistamiseksi. Myöhemmin ulkona on hapettaa se oksidiksi.

Useimmat lantanidit hapettuu aivojen muodostamiseksi (ln₂JOMPIKUMPI₃-A. Sesqueksidit vastaavat oksideja, jotka muodostuvat kolmella happiatomilla ja toisen elementin kaksi atomia. Hilli hapetetaan kuitenkin cerium -dioksidiksi, joka on liukenematon veteen, kykenee huuhtoutumaan tai uuttoa suolahapolla 0.5 m, erottaen siten muista Lantanidesista.

Metallinen mäki voidaan saada keinoin. Sen tuottavat myös uraani-, plutonium- ja torium -ydinfissio.

Käyttää/sovelluksia

Sytyttimet

Mäkeä käytetään yhdessä useiden kemiallisten elementtien, kuten Lantanon, neomidin ja paseomidin kanssa, rauta- ja magnesiumoksidien lisäksi toimimaan flintinä savukkeissa ja kaasukiertäjissä.

Salama

Ceriumia käytetään hiilikaarvalaistuksessa, jota käytetään elokuvateollisuudessa ja myös fosforina fluoresoivassa valaistuksessa ja värillisessä televisiossa.

Metallurgia

Mäkeä käytetään metallurgiassa seoksen ja hitsauselektrodien stabilointinä.

Voi palvella sinua: bentsaldehydi

Lasi

Cerium -oksidia käytetään kiillotusyhdisteenä, joka tuottaa korkealaatuisia optisia pintoja, joita käytetään myös lasinpoistoaineena, joka muuttuu läpinäkymättömäksi säteilyyn lähellä ultraviolettia.

Mäkeä käytetään itävaltalaisen kemisti Carl Auer Von Welsbachin keksimässä valon vaippassa käyttämällä cerium -dioksidia sekoitettuna toriumoksidin kanssa kirkkaan valkoisen valon tuottamiseksi. Cerio -oksidi estää televisiolasilevyjä tummentuvan elektronipommituksella.

Öljyteollisuus

Ceriumia käytetään katalysaattorina fraktioidussa öljyn tislausprosessissa.

Ympäristö

Cerium -oksidia käytetään katalyyttinä muunninta hiilimonoksidipäästöjen ja typpioksidien vähentämiseksi moottoriajoneuvojen pakokaasuissa. Nämä oksidit ovat erittäin myrkyllisiä ihmisille.

Dieselpolttoaineeseen lisätty seriooksidi toimii katalysaattorina hiilihiukkasten palamiselle ja eliminoinnille, välttäen siten sen päästöä ilmakehään noen muodossa.

Lääke

Cerio -oksalaattia on käytetty pahoinvoinnin ja oksentelun hoidossa, etenkin raskauden aikana tapahtuvat.

Hilliä käytetään kolmannen luokan palovammoissa tuotettujen haavojen hoidossa paitsi sen antiseptisen vaikutuksen vuoksi, vaan auttaa myös septisten ja systeemisten komplikaatioiden estämistä, jotka tapahtuvat palovammojen jälkeen, kun toksiineja vapautetaan.

Flammceriumia (hopeasulfadiatsiini) käytetään kermana tärkeiden palovammojen aiheuttamien haavojen tartunnan estämiseksi, mikä vähentää cerium -nitraattia immunosuppression ulkonäköä.

Mäkeä käytettiin antineoplastisena, heitettynä harjoituksena. Tutkimukset on kuitenkin käynnistetty uudelleen käytettäväksi.

Ihmisistä löytyy pieniä määriä cerioa, pääasiassa luissa niiden samankaltaisuuden vuoksi kalsiumia.

On huomautettu, että mäki voisi puuttua aineenvaihduntaan, jolla on joitain positiivisia vaikutuksia. Esimerkiksi CERIO toimisi aineenvaihdunnassa, joka tuottaa verenpaineen laskua, kolesterolitasoja, ruokahalua ja veren hyytymisriskiä.

Viitteet

1. Shiver & Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia. (Neljäs painos). MC Graw Hill.
2. JAKUPEC, M. -Lla., Upotettu, p. ja Keppler, B. P. (2005). Cerium -yhdisteiden farmakologiset ominaisuudet. Rev. Fysioli. Biokemia. Farmakoli. 153: 101-111
3. Wikipedia. (2020). Cerium. Haettu: vuonna.Wikipedia.org
4. DR. Doug Stewart. (2020). Cerium -elementti tosiasiat. Toipunut: Chemicool.com
5. Mohammad Reza Ganjali et ai. (2016). Lanthanides -sarjan esittely erilaisilla analyyttisillä menetelmillä. Tiede.
6. Kansallinen bioteknologiatietojen keskus (2020). Cerium.  Pubchem Comunundin yhteenveto CID 23974: lle,. Toipunut: Pubchem.NCBI.Nlm.NIH.Hallitus