Cer

Cer
Atomové číslo	58
Relativní atomová hmotnost	140,116(1) amu
Elektronová konfigurace	[Xe] 4f1 5d1 6s2
Skupenství	Pevné
Teplota tání	795 °C, (1068 K)
Teplota varu	3443 °C, (3716 K)
Elektronegativita (Pauling)	1,12
Hustota	6,770 g/cm3
Hustota při teplotě tání	6,55 g/cm3
Registrační číslo CAS	7440-45-1
Vzhled
Atomový poloměr	1,85 Å (185 pm)
Výparné teplo	398 kJ/mol
Skupenské teplo tání	5,46 kJ/mol
Ionisační energie Ce→Ce+	534,4 kJ/mol
Ionisační energie Ce+→Ce2+	1050 kJ/mol
Ionisační energie Ce2+→Ce3+	1949 kJ/mol
Tvrdost	2,5

Cer, chemická značka Ce, (lat. Cerium) je šedavě bílý, přechodný kovový prvek, druhý člen skupiny lanthanoidů. Hlavní uplatnění nalézá ve metalurgickém průmyslu při výrobě speciálních slitin a nebo jejich deoxidaci, je složkou některých skel a průmyslových katalyzátorů.

[editovat] Základní fyzikálně-chemické vlastnosti

Cer vzhledově připomíná železo, je to šedavě bílý přechodný kov, který je však značně měkký a snadno tvárný.

Chemicky je cer značně reaktivním prvkem, po europiu nejreaktivnějším lanthanoidem. Za mírně zvýšené teploty (kolem 80 °C) reaguje se vzdušným kyslíkem (hoří) za vzniku velmi stabilního oxidu ceričitého CeO₂. S vodou reaguje cer za vzniku plynného vodíku, snadno se rozpouští v běžných minerálních kyselinách.

Ve sloučeninách se vyskytuje v mocenství Ce⁺³ a jako jediný z lanthanoidů tvoří i stabilní sloučeniny s valencí Ce⁺⁴. Soli Ce⁺³ jsou obvykle bílé, sloučeniny čtyřmocného ceru mají barvu žlutou až oranžovou.

Objevili jej současně roku 1803 švédský chemik Jöns Jacob Berzelius a Wilhelm von Hisinger a zároveň v Německu Martin Heinrich Klaproth.

[editovat] Výskyt a výroba

Cer je v zemské kůře nejvíce zastoupeným prvkem ze skupiny lanthanoidů – vyskytuje se zde v koncentraci asi 46 - 60 mg/kg. V mořské vodě je jeho koncentrace kolem 0,0004 mg/l. Ve vesmíru připadá jeden atom ceru na 30 miliard atomů vodíku.

V přírodě se cer vyskytuje pouze ve formě sloučenin. Neexistují však ani minerály, v nichž by se některé lanthanoidy (prvky vzácných zemin) vyskytovaly samostatně, ale vždy se jedná o minerály směsné, které obsahují prakticky všechny prvky této skupiny. Mezi nejznámější patří monazity (Ce, La, Th, Nd, Y)PO₄ a xenotim, chemicky fosforečnany lanthanoidů a dále bastnäsity (Ce, La, Y)CO₃F – směsné flourouhličitany prvků vzácných zemin.

Velká ložiska těchto rud se nalézají ve Skandinávii, USA, Číně a Vietnamu. Významným zdrojem jsou i fosfátové suroviny - apatity z poloostrova Kola v Rusku

Při průmyslové výrobě prvků vzácných se jejich rudy nejprve louží směsí kyseliny sírové a chlorovodíkové a ze vzniklého roztoku solí se přídavkem hydroxidu sodného vysráží hydroxidy.

K separaci ceru od zbylých lanthanoidů se obvykle využívá skutečnosti, že hydroxid ceričitý Ce(OH)₄ podléhá hydrolýze již v relativně kyselých roztocích (kolem pH = 2). Směs lanthanoidů se proto nejprve oxiduje působením manganistanu draselného KMnO₄, který převede veškerý cer do mocenství Ce⁺⁴ a postupnou neutralizací kyselého roztoku se vysráží prakticky čistý nerozpustný hydroxid ceričitý.

Kovový cer se obvykle vyrábí elektrolýzou taveniny směsi chloridu ceritého CeCl₃ a chloridu sodného NaCl v grafitové nádobě. Cer se přitom vylučuje na grafitové katodě, zatímco na anodě dochází k uvolňování plynného chloru.

[editovat] Použití a sloučeniny

Vzhledem k vysokému zastoupení ceru v rudách vzácných zemin je tohoto prvku na trhu relativně nadbytek, protože vzniká částečně jako přebytek při výrobě vysoce žádaných lanthanoidů - především europia nebo samaria .

Základním průmyslové využití nalézá cer v metalurgii.

• Jeho vysoká afinita ke kyslíku a síře se uplatní při odkysličování a desulfuraci vyráběných kovů a slitin.
• Oceli nebo litina s obsahem malých množství ceru vykazují vyšší tvárnost a kujnost a mají vyšší mechanickou odolnost proti nárazu.
• Přídavek ceru do slitin na bázi hořčíku a hliníku zlepšuje jejich odolnost proti teplotním změnám usnadňuje odlévání složitějších výrobků.
• Slitina s wolframem slouží pro výrobu elektrod pro svařování a řezání kovů elektrickým obloukem. Obloukové lampy, sloužící především jako světelné zdroje při natáčení filmů mívají často elektrody ze slitin s obsahem ceru a lanthanu.

Významné uplatnění nalézají sloučeniny ceru, především oxid ceričitý CeO₂ ve sklářském průmyslu. Jejich přídavek do skloviny slouží hlavně k odbarvování vyrobeného skla a snižuje jeho propustnost pro ultrafialové záření.

Katalyzátory s obsahem ceru se používají i v petrochemii při krakování ropy.

Brusné a lešticí práškové materiály, používané při výrobě optických součástek (přesné čočky, zrcadla do teleskopů, …) obsahují často významný podíl sloučenin ceru.

Soli čtyřmocného ceru jsou silná oxidační činidla a především síran ceričitý Ce(SO₄)₂ je často používán v analytické chemii pro oxidaci analyzované látky v redox titracích. Stejně tak nalézá uplatnění v preparativní chemii při oxidační syntéze látek.

[editovat] Literatura

[editovat] Literatura a webové stránky

1. Cotton F.A., Wilkinson J.:Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, ACADEMIA, Praha 1973
2. Holzbecher Z.:Analytická chemie, SNTL, Praha 1974
3. Dr. Heinrich Remy, Anorganická chemie 1. díl, 1. vydání 1961
4. N. N. Greenwood - A. Earnshaw, Chemie prvků 1. díl, 1. vydání 1993 ISBN 80-85427-38-9
5. Periodická soustava a tabulka vlastností prvků [1]
6. Chemický vzdělávací portál [2]
7. WebElements (anglicky) [3]
8. Periodická tabulka prvků [4]

Wikimedia Commons nabízí obrázky, zvuky či videa k tématu

Cer

Wikislovník obsahuje slovníkovou definici slova cer.