химический каталог




ЦЕРИЙ

Автор Химическая энциклопедия г.р. Н.С.Зефиров

ЦЕРИЙ (от назв. малой планеты Цереры, открытой незадолго до церия; лат. Cerium) Се, химический элемент III гр. периодической системы; относится к редкоземельным элементам (цериевая подгруппа лантаноидов), атомный номер 58, атомная масса 140,12. В природе 4 стабильных нуклида: 136Се (0,19%), 138Се (0,25%), 140Се (88,48%), 142Се (11,08%). Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов 0,6 x 10-28 м2. Конфигурация внешний электронных оболочек атома 4f25s25p66s2;степени окисления +3, реже +4; энергия ионизации при последоват. переходе от Се0 к Се4+ 5,47, 10,85, 20,198 и 36,758 эВ; электроотрицательность по Полингу 1,12; атомный радиус 0,183 нм, ионные радиусы (в скобках даны координац. числа) Се3+ 0,115 (6), 0,121 (7), 0,128 (8), 0,134 (9), 0,139 (10), 0,148 нм (12), Се4+ 0,101 (6), 0,111 (8), 0,121 (10), 0,128 (12) нм.
Содержание в земной коре 7 х 10-3 % по массе, в морской воде 1,3 х 10-6 мг/л. ЦЕРИЙ наиболее распространен среди легких лантаноидов, поэтому подгруппу элементов от La до Еu называют цериевой. Вместе с другими РЗЭ содержится в монаците, бастнезите, апатитах и др. минералах. В них содержание ЦЕРИЙ колеблется в интервале 25-55% от суммарного количества РЗЭ.

Свойства. Ц.- серебристо-белый металл; известно 4 кристаллич. модификации: ниже 95 К существует кубич.форма со структурой типа Сu, а = 0,485 нм, z = 4, пространств. гр. Fm3m; в интервале 95-264 К - гексагон.форма с решеткой типа La, а = 0,3673 нм, с = 1,1802 нм, z = 4, пространств. гр. P63/mmc; в интервале 263-1035 К -форма с кубич. решеткой типа Сu, а = 0,51612 нм, пространств. гр. Fm3m;выше 1035 К существует d -форма с кубич. решеткой типа a -Fe, а = 0,412 нм, z = 2, пространств. гр. 1тЗт. Температура плавления 798 °С, температура кипения 3467 °С; плотностьСе 8,23 г/см3,Се 6,66 г/см3,Се 6,768 г/см3,Се 6,70 г/см3, температура перехода 300 К при давлении 103 МПа; 26,94 Дж/(моль x К); 417,1 кДж/моль, 5,23 кДж/моль (1077 К), 409 кДж/моль (3720 К); 71,5 Дж/(моль x К); давление пара 1,06 x 105 Па (2000 К); температурный коэффициент линейного расширения 8,5 x 10-6 К-1, р 75,3 x 10-8 Ом x м; теплопроводность 11,2 Вт/(м x К) при 291 К; магн. восприимчивость +17,30 x 10-9; точка Нееля 12,5 К; модуль упругости 30,58 ГПа, модуль сдвига 12,23 ГПа; коэффициент Пуассона 0,248; 123 МПа; относит. удлинение 32,6%. ЦЕРИЙ- ковкий и вязкий металл, при комнатной температуре без нагревания легко куется (инертная атмосфера) и прессуется, легко поддается механические обработке (инертная атмосфера).
На воздухе компактный ЦЕРИЙ окисляется за несколько суток, причем кусок рассыпается, образуя серый порошок гидратированных карбонатов. При нагревании на воздухе компактный ЦЕРИЙ загорается при 160-180 °С, порошок пирофорен. ЦЕРИЙ разлагает воду при кипячении, растворим в минеральных кислотах, относительно устойчив к действию щелочей. Бурно взаимодействие с галогенами, халькогенами, азотом, углеродом с образованием производных Се(III) или Ce(IV).
Ионы Се(III) в водном растворе относительно устойчивы, но окислителями (особенно в щелочной среде) способны переводиться в Ce(IV).
Химия Се(III) весьма сходна с таковой для др. РЗЭ, а также с химией актиноидов(III). Для Ce(IV) известны разнообразные комплексные соединения, в том числе с ацидолигандами (Сl-, ), похожие по свойствам на аналогичные производные Th(IV). Ион Се4+ - сильный окислитель (стандартный электродный потенциал CeIV/CeIII 1,66 В), что широко используется в титриметрич. определении восстановителей (цериметрии). Способность Се(III) к переходу в форму Ce(IV) используют для экстракционной очистки ЦЕРИЙ от др. РЗЭ.

ХАРАКТЕРИСТИКА НЕКОТОРЫХ СОЕДИНЕНИЙ ЦЕРИЯ
Показатель
СеO2
(NH4)2[Се(NО3)6]
ВаСеO3
Cs[CeCl6]
CeF4
CeF3
Цвет
Светло-желтый
Оранжево -красный
Бесцв.
Желтый
Бесцв.
Бесцв.
Сингония
Кубич.
Моноклинная
Ромбич.
Ромбоэдрич.
Моноклинная
Тригон.
Параметры решетки: а, нм
0,54110
1,3061
0,6212
0,7465
1,2625
b, нм
0,6842
0,6235
1,0589
_
с, нм
0,8183
0,8781
0,6029
0,8257
угол, град.
91,34
126,20
Число формульных единиц в ячейке
4
2
4
1
12
Пространств. группа
Fm3m
Р21/п
Рbпт
С2/с
кДж/моль
-1090,4
-1962
-1690,3

Соединения, содержащие Се3+, бесцветны, ионы Се4+ желтые или желто-оранжевые. Комплексные соединения Ce(IV) с органическое лигандами окрашены более глубоко.
Диоксид СеО2 (табл.) имеет температура плавления 2400 °С, 61,63 Дж/(моль x К), -1024,5 кДж/моль, 62,30 Дж/(моль x К); растворим в конц. HNO3, H2SO4 в присутствии HF, Н2О2 или ионов с Н2 выше 800 °С реагирует и дает оксиды, содержащие одновременно Се(III) и Ce(IV) (окраска от черной до фиолетовой). СеО2 получают прокаливанием нитрата сульфата, оксалата, карбоната и др. соединение на воздухе выше 800 °С. Используют СеО2 для полировки оптический и техн. стекол, как компонент стекол, керамик (например, оксоцератов МIIСеО3, ВаРbСеТiO3), как промежуточные продукт при получении ЦЕРИЙ и его соединений. ПДК в воздухе рабочей зоны 5 мг/м3. Сесквиоксид Се2O3 неустойчив, в присутствии О2 быстро окисляется с выделением большого количества тепла.
Твердые комплексные нитраты Ce(IV) с органическое катионами при синтезе или хранении могут взрывать. Гексанитратоцерат(IV)аммония (церий-аммонийнитрат) (NH4)2[Ce(NO3)6] растворим в воде, этаноле, эфирах: разлагается выше 180 °С, в растворах НCl, H2SO4 образует хлоронитратоцераты(IV), хлоросульфатоцераты(IV), легко разлагающиеся при нагревании с выделением соответственно Cl2 или О2. Получают при растворении СеО2 в конц. HNO3 в присутствии NH4NO3 и кипячении с последующей экстракцией диэтиловым эфиром и кристаллизацией из этого раствора. Используют при получении различные соединений ЦЕРИЙ, а также как промежуточные продукт при отделении ЦЕРИЙ от др. РЗЭ.
Церат(IV) бария ВаСеО3 не раств. в воде и органических растворителях; получают взаимодействие оксидов Ва и Cl при 1000 °С в атмосфере О2; используют в качестве основы для керамич. материалов радиоэлектроники.
Гексахлороцерат(IV)цезия Cs2CeCl6 растворим в конц. НCl, мало растворим в воде, но медленно разлагается; получают осаждением ионами Cs+ из этанольного раствора Н2СеCl6 или из водного раствора церий-аммонийнитрата в НCl; применяют при аналит. определении цезия (весовая форма), при разделении щелочных металлов методом осаждения (коэффициент разделения Cs/Rb 66, Cs/K 3000, Cs/Na 5000).
Тетрафторид CeF4 при взаимодействии с водой гидролизуется; выше 700 °С в вакууме сублимирует без разложения; окислитель, реагирует при нагревании с органическое соединениями, в том числе при 150-200 °С с фторопластами; получают при обработке Се, CeF3, СеCl3, СеО2, Се2О3, фтором, ClF3, BrF3, XeF2 и др. выше 200-250 °С; фторирующий реагент в органическое синтезе, используется в пиротехн. составах.
Трифторид CeF3 при действии воды образует гидраты; получают реакцией СеО2 с HF при 500 °С, термодинамически разложением (NH4)2CeF6 xnH20 при 300-330 °С, CeF4 x 7H2O - при 390-400 °С; применяют для получения ЦЕРИЙ металлотермодинамически способом.

Получение и применение. Вьщеляют Ц. из природные смеси РЗЭ экстракцией и хроматографией. В одной из технол. схем исходные оксиды РЗЭ, значительной часть которых (до 70%) приходится на СеО2, кипятят в конц. HNO3 в присутствии NH4NO3. Образующийся при этом церий-аммонийнитрат экстрагируют [например, с помощью бис-(2-этилгексилового) эфира фосфорной кислоты] и из экстракта выделяют СеО2.
ЦЕРИЙ используют в производстве пирофорных сплавов, в том числе для трассирующих боеприпасов. ЦЕРИЙ- компонент ферроцерия и мишметалла (применяют в производстве пирофорных сплавов, как раскислители и десульфураторы в черной металлургии), лигатур (для модификации сплавов Al и Mg); порошок Ц. используют в качестве геттера.
ЦЕРИЙ (как смесь цериевых земель) открыли Й. Берцелиус и В. Хизингер в 1803, независимо от них - М. Клапрот (1803).

Литература см. при ст. Редкоземельные элементы.

Л. И. Мартыненко, С. Д. Моисеев, Ю. М. Киселев.

Химическая энциклопедия. Том 5 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
кроссовки баскетбольные купить
подарки на новый год для автолюбителей
Двухтопливные котлы Unical Ellprex TX N 1600
ta 1100 el 0,325квт

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(04.12.2016)