Structure de Cério, propriétés, obtention, utilisations

Il cérium C'est un métal appartenant à la série Lantanide, dont le symbole chimique est CE. En dépit d'être un élément de terres rares, la vérité est que son abondance est très similaire à celle du cuivre, et encore plus grande que celle du plomb ou de l'étain, ayant une concentration de 66 ppm dans le cortex terrestre.

La colline est économiquement exploitée des minéraux de la monacite et du bastnasite, dont plusieurs des autres lanthanides sont également obtenus. Dans ces minéraux, il est nécessaire de séparer les ions CE⁴⁺ présent dans votre PDG oxyde₂, Appelé Ceria. C'est le seul lantanure qui forme un oxyde très stable avec un état d'oxydation de +4 et non +3 (CE₂SOIT₃).

Échantillon ultra pur de colline métallique scellée dans un ampoule en verre avec de l'argon. Source: Images haute résolution des éléments chimiques / CC par (https: // CreativeCommons.Org / licences / par / 3.0)

Cerio est un métal qui a de nombreuses applications industrielles, ainsi que dans l'amélioration de l'environnement. Certaines de ses utilisations les plus importantes sont les suivantes: comme silex des cigarettes, catalyseur de distillation à l'huile, contrôleur des émanations de gaz de voiture, etc.

Ce métal a une grande pertinence en chimie analytique. C'est tellement que la technique a son propre nom: la cérimétrie. Les ions CE⁴⁺, En milieu acide, ce sont de forts agents oxydants, réduisant à l'EC³⁺. Dans le processus, ils oxydent et quantifient des analytes tels que: la foi²⁺, NON₂, Sn²⁺, As³⁺, etc.

En ce qui concerne la partie biologique, la colline est présente dans les fluides du corps humain, comme la salive, la sueur, le sang, l'urine et les liquides céphalotes. Il est également présent dans certains aliments, par exemple noix noire et poivre vert. Par conséquent, c'est le lanthanide avec plus de présence (mais pas de participation) Biochimie.

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Découverte

Le Cerio a été découvert par Jacob Berzelius et Wilhelm von Hister en Suède en 1803, et indépendamment par Martin Klaproth, la même année, en Allemagne.

Berzelius et Hister ont découvert la colline dans un minéral brun rougeâtre connu sous le nom de Cerita: un silicate de Cerio-Lantanan. En fait, ils n'ont pas isolé le métal pur, mais ils ont observé que le métal avait deux états d'oxydation. L'un d'eux a produit des sels incolores; tandis que l'autre a produit des sels rouges jaunâtres.

Ils ont appelé le métal nouvellement découvert «Cerio» en l'honneur de Ceres, un astéroïde découvert par Giuseppe Piazzi en 1801. Le nom de Ceres correspond également au dieu de l'agriculture dans la mythologie romaine.

Klaproth a également déterminé que le nouvel élément présent dans la Cerita, était sous la forme d'un oxyde, qu'il a appelé l'oxyde d'ockroita pour sa couleur rouge jaunâtre.

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Carl g. Mossandre, en 1825, a réussi à préparer la colline métallique en utilisant la même méthodologie utilisée pour l'isolation en aluminium la même année.

Mossandre a réagi du sulfure de cérium avec du chlore pour produire du chlorure de cérium, réduisant ce dernier par sa réaction de potassium. Le résultat a été le chlorure de potassium et la colline métallique, observant que le métal obtenu avait une couleur grise avec une brillance métallique opaque.

Structure de cerio

La colline a de nombreuses structures cristallines, ayant jusqu'à quatre formes allotropes uniquement sous pression atmosphérique.

En chaud, le Cerio adopte une structure cubique centrée sur le corps (BCC), qui n'existe qu'au-dessus de 726 ºC, et est symbolisé comme Δ-CE.

En dessous du 726 ºC à la température ambiante, le Cério adopte une structure cubique centrée sur les faces (FCC), représentée comme γ-CE.

Froid, en revanche, le Cerio cristallise avec une structure DHCP, qui existe dans la plage de température entre -150 ºC jusqu'à 25 ºC approximativement. Cette phase ou alotrope est représentée comme β-C; Et c'est, avec le γ-C, les phases les plus prédominantes du Cério.

Et enfin, nous avons une autre structure FCC dense, qui existe en dessous de -150 ºC, et qui est représentée comme α -ce.

Une caractéristique inhabituelle de la colline est que ses phases cristallines ont des vitesses de transition différentes. C'est-à-dire lorsqu'un cristal de Cerio est refroidi, non pas toute sa structure passe par exemple à la phase α-C, mais consistera en un mélange α-C et β-C, depuis la transformation de β-CE en α-CE, C'est plus lent que γ-CE à α-CE.

Configuration électronique

Paramètres électroniques de cérium

La configuration électronique abrégée de la Cerio est la suivante:

[XE] 4F¹ 5 D¹ 6s²

Notez que trois niveaux d'énergie sont présents dans leurs orbitales de Valence: 4F, ​​5D et 6S. De plus, ses quatre électrons ont des énergies électroniques relativement similaires, ce qui explique une autre particularité structurelle du cérium: il peut être oxydé ou réduit sous des pressions élevées ou un refroidissement intense.

Le Cation ce⁴⁺ Il existe et est très stable car, comme mentionné ci-dessus, les quatre électrons ont des énergies similaires; Par conséquent, ils peuvent "se perdre" sans difficulté en formant des liaisons chimiques. D'un autre côté, le CE⁴⁺ Il est isoléctronique au gaz xénon, gagnant ainsi une stabilité supplémentaire.

Propriétés de Cerio

Apparence physique

Silver blanc solide

Masse molaire

140.116 g / mol

Numéro atomique

58

Point de fusion

795 ºC

Point d'ébullition

3.443 ºC

Densité

6.770 g / cm³

Chaleur de fusion

5,46 kJ / mol

Chaleur de vaporisation

398 kJ / mol

Capacité calorique molaire

26,94 J / (mol · k)

Dureté

MOHS Échelle: 2.5

États d'oxydation

Les états d'oxydation de la colline sont +1 (CE⁺), +2 (ce²⁺), +3 (ce³⁺), +4 (ce⁴⁺), étant les deux derniers les plus prédominants.

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Électronégativité

1.2 sur l'échelle Pauling

Énergie d'ionisation

Premièrement: 534 kJ / mol

Deuxième: 1.050 kJ / mol

Troisième: 1.949 kJ / mol

Réactivité

La colline est oxydée dans l'air formant une couche d'oxyde. Ce processus est accéléré par le chauffage formant du dioxyde de Cerio, PDG₂, Jaune, également connu sous le nom de Ceria:

CE + O₂ → PDG₂

Cerio est un métal pyrophorique, c'est-à-dire lorsque les puces qui proviennent sont grattées immédiatement. Il s'agit également d'un métal électropositif, qui réagit faiblement avec l'eau, une réaction qui augmente avec la température, la production de la colline (III) et de l'hydrogène du gaz:

2 ce + 6 h₂O → 2 CE (OH)₃ + 3 h₂

La colline est attaquée par des acides et des bases, forts ou faibles, à l'exception de l'acide fluorhorhorique, avec lequel il forme une couche protectrice de fluorure de cérium à la surface du métal.

D'un autre côté, Cerio est un agent réducteur fort, capable de réagir violemment avec le zinc, l'antimoine et le phosphore à 400 ºC.

Obtention

La colline est présente dans plusieurs minéraux, notamment: La Monacita, La Bastnäsita, La Allanita, La Cerita et La Samarskita, étant les minéraux les plus économiques de la Monacita et du Bastnäsita.

Le Bastnäsita, par exemple, après avoir été collecté, reçoit un traitement d'acide chlorhydrique pour le nettoyer des impuretés, comme le carbonate de calcium. Par la suite, il est extérieur extérieur pour l'oxyder en oxyde.

La plupart des lanthanidés sont oxydés pour former des cerveaux (LN₂SOIT₃). Les sésquxides correspondent à des oxydes formés par trois atomes d'oxygène et deux atomes d'un autre élément. Cependant, la colline est oxydée en dioxyde de cérium, qui est insoluble dans l'eau, en mesure de lixiviation ou d'extraction avec de l'acide chlorhydrique 0.5 m, se séparant ainsi des autres lantanides.

La colline métallique peut être obtenue par des moyens. Il est également produit par l'uranium, le plutonium et la fission nucléaire du thorium.

Utilisations / applications

Briquets

La colline est utilisée en combinaison avec plusieurs éléments chimiques, tels que Lantano, Neomide et Paseomide, en plus des oxydes de fer et de magnésium, pour agir comme silex dans les briquets de cigarettes et de gaz.

Foudre

Le cérium est utilisé dans l'éclairage de la voûte de carbone, utilisé dans l'industrie cinématographique, ainsi que le phosphore dans un éclairage fluorescent et à la télévision colorée.

Métallurgie

La colline est utilisée en métallurgie comme stabilisateur d'alliage et d'électrodes de soudage.

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Verre

L'oxyde de cérium est utilisé comme un composé de polissage qui produit des surfaces optiques de haute qualité, également utilisées comme agent décolorant en verre, qui devient opaque au rayonnement près de l'ultraviolet.

La colline est utilisée dans le manteau de lumière inventée par le chimiste autrichien Carl Auer von Welsbach, en utilisant le dioxyde de cérium mélangé à l'oxyde de thorium pour la production d'une lumière blanche brillante. L'oxyde de Cerio empêche les assiettes de verre de télévision de s'assombrir par des bombardements électroniques.

Industrie pétrolière

Le cérium est utilisé comme catalyseur dans le processus de distillation d'huile fractionnée.

Environnement

L'oxyde de cérium est utilisé comme convertisseur catalytique pour réduire les émissions de monoxyde de carbone et les oxydes d'azote dans les gaz d'échappement des véhicules à moteur. Ces oxydes sont très toxiques pour les êtres humains.

L'oxyde de cério, ajouté au carburant diesel, sert de catalyseur pour la combustion et l'élimination des particules de carbone, évitant ainsi son émission à l'atmosphère sous la forme d'une suie.

Médecine

Cerio oxalate a été utilisé dans le traitement des nausées et des vomissements, en particulier ceux qui se produisent pendant la grossesse.

La colline est utilisée dans le traitement des blessures produites en brûlures de troisième année, non seulement en raison de son effet antiseptique, mais aide également à la prévention des complications septiques et systémiques, qui se produisent après les brûlures lors de la fixation des toxines libérées.

Flammacerium (Silver Sulfadiazine) est utilisé comme crème pour prévenir les infections des plaies en raison de brûlures importantes, réduisant le nitrate de cérium à l'apparition de l'immunosuppression.

La colline a été utilisée comme antinéoplastique, une pratique jetée. Cependant, des études ont été redémarrées pour une utilisation.

De petites quantités de Cerio se trouvent chez l'homme, principalement dans les os en raison de leur similitude avec le calcium.

Il a été souligné que la colline pourrait intervenir dans le métabolisme, avec des effets positifs. Par exemple, Cerio agirait dans le métabolisme produisant une diminution de la pression artérielle, dans le taux de cholestérol, l'appétit et le risque de coagulation sanguine.

Les références

1. Fhiver & Atkins. (2008). Chimie inorganique. (quatrième édition). Mc Graw Hill.
2. JAKUPEC, M. POUR., Non cuit, p. et Keppler, b. P. (2005). Propriétés pharmacologiques des composés de cérium. Tour. Physiol. Biochimie. Pharmacol. 153: 101-111
3. Wikipédia. (2020). Cérium. Récupéré de: dans.Wikipédia.org
4. Docteur. Doug Stewart. (2020). Faits d'éléments de cérium. Récupéré de: Chemicool.com
5. Mohammad Reza Ganjali et al. (2016). Détérion de la série Lanthanides par diverses méthodes analytiques. ScienceDirect.
6. Centre national d'information sur la biotechnologie (2020). Cérium.  PubChem Comunund Résumé pour CID 23974,. Récupéré de: pubchem.NCBI.NLM.NIH.Gouvernement