Cer (chemická značka Ce, latinsky Cerium) je šedavě bílý, vnitřně přechodný kovovýprvek, druhý člen skupiny lanthanoidů. Hlavní uplatnění nalézá v metalurgickém průmyslu při výrobě speciálních slitin a nebo jejich deoxidaci, je složkou některých skel a průmyslových katalyzátorů.
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 Ce3+ a jako jediný z lanthanoidů tvoří i stabilní sloučeniny s valencí Ce4+. Soli Ce3+ jsou obvykle bílé, sloučeniny čtyřmocného ceru mají barvu žlutou až oranžovou.
Objevili jej současně roku 1803 švédský chemik Jöns Jacob Berzelius a Wilhelm Hisingera zároveň v Německu Martin Heinrich Klaproth.
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 fosforečnanylanthanoidů 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 zemin se jejich rudy nejprve louží směsí kyseliny sírové a chlorovodíkové a ze vzniklého roztoku solí se přídavkem hydroxidu sodnéhovysráží 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 draselnéhoKMnO4, který převede veškerý cer do mocenství Ce4+ a postupnou neutralizací kyselého roztoku se vysráží prakticky čistý nerozpustný hydroxid ceričitý.
Kovový cer se obvykle vyrábí elektrolýzou taveniny směsi chloridu ceritého CeCl3a chloridu sodného NaCl v grafitové nádobě. Cer se přitom vylučuje na grafitové katodě, zatímco na anodě dochází k uvolňování plynného chloru.
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.
Základní 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 a 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 dalekohledů, …), 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 redoxních titracích. Stejně tak nalézá uplatnění v preparativní chemii při oxidační syntéze látek.
| Obecné | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Název, značka, číslo | Cer, Ce, 58 | ||||||||
| Cizojazyčné názvy | lat. Cerium | ||||||||
| Skupina, perioda, blok | 6. perioda, blok f | ||||||||
| Chemická skupina | Lanthanoidy | ||||||||
| Vzhled | šedobílá látka | ||||||||
| Identifikace | |||||||||
| Registrační číslo CAS | 7440-45-1 | ||||||||
| Atomové vlastnosti | |||||||||
| Relativní atomová hmotnost | 140,116 | ||||||||
| Atomový poloměr | 181,8 pm | ||||||||
| Kovalentní poloměr | 204 pm | ||||||||
| Elektronová konfigurace | [Xe] 4f1 5d1 6s2 | ||||||||
| Oxidační čísla | III, IV | ||||||||
| Elektronegativita(Paulingova stupnice) | 1,12 | ||||||||
| Látkové vlastnosti | |||||||||
| Krystalografická soustava | krychlová, plošně centrovaná | ||||||||
| Mechanické vlastnosti | |||||||||
| Hustota | 6,770 kg·dm−3 | ||||||||
| Skupenství | pevné | ||||||||
| Tvrdost | 2,5 | ||||||||
| Termické vlastnosti | |||||||||
| Tepelná vodivost | 11,3 W⋅m−1⋅K−1 | ||||||||
| Termodynamické vlastnosti | |||||||||
| Teplota tání | 794,85 °C(1 068 K) | ||||||||
| Teplota varu | 3 442,85 °C(3 716 K) | ||||||||
| Specifické teplo tání | 5,46 kJ/mol | ||||||||
| Elektromagnetické vlastnosti | |||||||||
| Měrný elektrický odpor | 828 nΩ·m | ||||||||
| Magnetické chování | Paramagnetické | ||||||||
 |
|||||||||
| Bezpečnost | |||||||||
 GHS02  GHS07
|
|||||||||
| Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa). |
|||||||||
|
|||||||||
Napsat komentář