Struttura, proprietà, ottimizzazione di cerio

Lui cerio È un metallo appartenente alla serie Lantanide, il cui simbolo chimico è CE. Nonostante sia un elemento di terre rare, la verità è che la sua abbondanza è molto simile a quella del rame e persino maggiore di quella di piombo o stagno, con una concentrazione di 66 ppm nella corteccia terrestre.

La collina è sfruttata economicamente dai minerali monacite e bastanti, di cui si ottengono anche molti altri lantanidi. In questi minerali è necessario separare gli ioni CE⁴⁺ presente nel tuo CEO Ossido₂, Chiamato CERIA. È l'unico lantanide che forma un ossido molto stabile con uno stato di ossidazione di +4 e NO +3 (CE₂O₃).

Campione ultra puro di collina metallica sigillata in un'ampoule di vetro con argon. Fonte: immagini ad alta risoluzione degli elementi chimici/cc di (https: // creativeCommons.Org/licenze/di/3.0)

Cerio è un metallo che ha numerose applicazioni industriali, nonché nel miglioramento dell'ambiente. Alcuni dei suoi usi più importanti sono i seguenti: come selce di sigarette, catalizzatore di distillazione di petrolio, controller delle emanazioni di gase dell'auto, ecc.

Questo metallo ha una grande rilevanza nella chimica analitica. È così tanto che la tecnica ha il suo nome: cerimetria. Gli ioni CE⁴⁺, In mezzo acido, sono forti agenti ossidanti, riducono a CE³⁺. Nel processo ossidano e quantificano analiti come: Faith²⁺, NO₂, Sn²⁺, Asso³⁺, eccetera.

Per quanto riguarda la parte biologica, la collina è presente nei fluidi corporei umani, come saliva, sudore, sangue, urina e liquidi cerebrospinali. È anche presente in alcuni alimenti, ad esempio noce nera e pepe verde. Pertanto, è il lantanide con più presenza (ma non partecipazione) biochimica.

[TOC]

Scoperta

Il cerio fu scoperto da Jacob Berzelius e Wilhelm von Hister in Svezia nel 1803, e indipendentemente da Martin Klaproth, nello stesso anno, in Germania.

Berzelius e Hister hanno scoperto la collina in un minerale marrone rossastro noto come Cerita: un silicato CERIO-LANTANAN. In realtà, non hanno isolato il metallo puro, ma hanno osservato che il metallo aveva due stati di ossidazione. Uno di loro ha prodotto sali incolori; mentre l'altro produceva sali rossi giallastri.

Hanno chiamato il metallo appena scoperto "Cerio" in onore di Cerere, un asteroide scoperto da Giuseppe Piazzi nel 1801. Il nome di Cerere corrisponde anche al dio dell'agricoltura nella mitologia romana.

Klaproth ha anche stabilito che il nuovo elemento presente nella Cerita era nella forma di un ossido, che chiamava ossido di Ockroita per il suo colore rosso giallastro.

Può servirti: acido maleico: struttura, proprietà, ottenimento, usi

Carl g. Mossandre, nel 1825, riuscì a preparare la collina metallica usando la stessa metodologia utilizzata per l'isolamento in alluminio nello stesso anno.

Mossandre ha reagito il solfuro di cerio con cloro per produrre cloruro di cerio, riducendo quest'ultimo attraverso la sua reazione di potassio. Il risultato fu il cloruro di potassio e la collina metallica, osservando che il metallo ottenuto aveva un colore grigio con brillantezza metallica opaca.

Struttura CERIO

La collina ha molte strutture cristalline, con un massimo di quattro forme allotropiche solo sotto pressione atmosferica.

In caldo, il cerio adotta una struttura cubica centrata sul corpo (BCC), che esiste solo sopra 726 ºC ed è simboleggiata come Δ-CE.

Al di sotto del 726 ºC alla temperatura ambiente, il Cerio adotta una struttura cubica centrata sui volti (FCC), rappresentata come γ-CE.

Freddo, d'altra parte, il cerio si cristallizza con una struttura DHCP, che esiste nell'intervallo di temperatura compreso tra -150 ºC fino a 25 ºC approssimativamente. Questa fase o alotropica è rappresentata come β-C; Ed è, insieme al γ-C, le fasi più predominanti del cerio.

E infine, abbiamo un'altra densa struttura FCC, che esiste al di sotto di -150 ºC e che è rappresentata come α -ce.

Una caratteristica insolita sulla collina è che le sue fasi cristalline hanno velocità di transizione diverse. Cioè, quando un cristallo CERIO viene raffreddato, non l'intera struttura passa ad esempio alla fase α-C, ma consisterà in una miscela α-C e β-C, poiché la trasformazione di β-CE in α-CE, È più lento di γ-CE a α-CE.

Configurazione elettronica

Impostazioni di cerio elettronico

La configurazione elettronica abbreviata del Cerio è la seguente:

[Xe] 4f¹ 5 D¹ 6s²

Si noti che tre livelli di energia sono presenti nei loro orbitali di Valencia: 4f, 5d e 6s. Inoltre, i suoi quattro elettroni hanno energie elettroniche relativamente simili, il che spiega un'altra peculiarità strutturale del cerio: può essere ossidata o ridotta sotto elevata pressione o raffreddamento intenso.

Il CE Cation⁴⁺ Esiste ed è molto stabile perché, come menzionato sopra, i quattro elettroni hanno energie simili; Pertanto, possono "perdersi" senza difficoltà formando legami chimici. D'altra parte, il CE⁴⁺ È isolectronico per il gas di xeno, guadagnando così in più stabilità.

CERIO Proprietà

Aspetto fisico

Solido bianco argento

Massa molare

140.116 g/mol

Numero atomico

58

Punto di fusione

795 ºC

Punto di ebollizione

3.443 ºC

Densità

6.770 g/cm³

Calore di fusione

5,46 kJ/mol

Calore di vaporizzazione

398 kJ/mol

Capacità calorica molare

26,94 J/(mol · K)

Durezza

Scala MOHS: 2.5

Stati di ossidazione

Gli stati di ossidazione della collina sono +1 (CE⁺), +2 (CE²⁺), +3 (CE³⁺), +4 (CE⁴⁺), essendo gli ultimi due i più predominanti.

Può servirti: isopreno: struttura, proprietà, applicazioni

Elettronegatività

1.2 sulla scala Pauling

Energia ionizzata

Primo: 534 kJ/mol

Secondo: 1.050 kJ/mol

Terzo: 1.949 kJ/mol

Reattività

La collina è ossidata nell'aria che forma uno strato di ossido. Questo processo è accelerato dal riscaldamento formando il biossido di cerio, CEO₂, giallo, noto anche come ceria:

CE + O₂ → CEO₂

Cerio è un metallo piroforo, cioè quando le patatine che hanno origine vengono immediatamente raschiate. È anche un metallo elettropositivo, che reagisce debolmente con l'acqua, reazione che aumenta con la temperatura, producendo collina (III) e idrogeno a gas:

2 CE + 6 h₂O → 2 CE (OH)₃ + 3 h₂

La collina viene attaccata da acidi e basi, forte o debole, ad eccezione dell'acido fluorrorico, con il quale forma uno strato protettivo di fluoruro di cerio sulla superficie del metallo.

D'altra parte, Cerio è un forte agente riducente, in grado di reagire violentemente con zinco, antimonio e fosforo a 400 ºC.

Ottenimento

La collina è presente in diversi minerali, tra cui: La Monacita, La Bastnäsita, La Allanita, La Cerita e La Samarskita, essendo i minerali più economici della Monacita e della Bastnäsita.

La Bastnäsita, ad esempio, dopo essere stata raccolta, riceve un trattamento con acido cloridrico per pulirlo di impurità, come il carbonato di calcio. Successivamente, è esterno esterno ossidarlo sull'ossido.

La maggior parte delle lantanidi sono ossidate per formare il cervello (LN₂O₃). I sesquexidi corrispondono agli ossidi formati da tre atomi di ossigeno e due atomi di un altro elemento. Tuttavia, la collina è ossidata al biossido di cerio, che è insolubile in acqua, essendo in grado di lisciviazioni o estrarre con acido cloridrico 0.5 m, separando così dagli altri latanidi.

La collina metallica può essere ottenuta mediante. È anche prodotto dalla fissione nucleare di uranio, plutonio e torio.

Usi/applicazioni

Accendini

La collina è usata in combinazione con diversi elementi chimici, come Lantano, Neomide e Paseomide, oltre agli ossidi di ferro e magnesio, per agire come una pietra piega in sigaretta e accendini a gas.

Fulmine

Il cerio è utilizzato nell'illuminazione dell'arco di carbonio, utilizzato nell'industria cinematografica e anche come fosforo nell'illuminazione fluorescente e sulla televisione colorata.

Metallurgia

La collina viene utilizzata in metallurgia come stabilizzatore di elettrodi in lega e saldatura.

Può servirti: benzaldeide

Bicchiere

L'ossido di cerio viene utilizzato come composto di lucidatura che produce superfici ottiche di alta qualità, anche utilizzato come agente decolorante al vetro, che diventa opaco per le radiazioni vicino al ultravioletto.

La collina è usata nel mantello della luce inventato dal chimico austriaco Carl Auer von Welsbach, usando il biossido di cerio miscelato con ossido di torio per la produzione di una luce bianca brillante. CERIO Ossido impedisce le piastre di vetro televisiva di oscurarsi per bombardamento elettronico.

Industria petrolifera

Il cerio viene utilizzato come catalizzatore nel processo di distillazione dell'olio frazionato.

Ambiente

L'ossido di cerio viene utilizzato come convertitore catalitico per ridurre le emissioni di monossido di carbonio e gli ossidi di azoto nei gas di scarico dei veicoli a motore. Questi ossidi sono molto tossici per gli esseri umani.

L'ossido di cerio, aggiunto al gasolio, funge da catalizzatore per la combustione e l'eliminazione delle particelle di carbonio, evitando così la sua emissione nell'atmosfera sotto forma di fuliggine.

Medicinale

Il cerio ossalato è stato usato nel trattamento della nausea e del vomito, in particolare quelli che si verificano durante la gravidanza.

La collina è usata nel trattamento delle ferite prodotte in ustioni di terza elementare, non solo per il suo effetto antisettico, ma aiuta anche la prevenzione di complicanze settiche e sistemiche, che si verificano dopo le ustioni quando si fissa le tossine rilasciate.

Flammacerium (Sulfadiazina d'argento) viene utilizzato come crema per prevenire le infezioni della ferita a causa di importanti ustioni, riducendo il nitrato di cerio la comparsa di immunosoppressione.

La collina è stata usata come antineoplastica, una pratica scartata. Tuttavia, gli studi sono stati riavviati per l'uso.

Piccole quantità di cerio si trovano nell'uomo, principalmente nelle ossa a causa della loro somiglianza con il calcio.

È stato sottolineato che la collina potrebbe intervenire nel metabolismo, con alcuni effetti positivi. Ad esempio, Cerio agirebbe nel metabolismo che produce una diminuzione della pressione sanguigna, a livelli di colesterolo, appetito e nel rischio di coagulazione del sangue.

Riferimenti

1. SHIVER & ATKINS. (2008). Chimica inorganica. (quarta edizione). Mc Graw Hill.
2. Jakupec, m. A., Unfried, p. e keppler, b. P. (2005). Proprietà farmacologiche dei composti di cerio. Rev. Fisiolo. Biochimico. Pharmacol. 153: 101-111
3. Wikipedia. (2020). Cerio. Recuperato da: in.Wikipedia.org
4. Dottore. Doug Stewart. (2020). Fatti per elementi cerio. Recuperato da: Chemicool.com
5. Mohammad Reza Ganjali et al. (2016). Detestazione della serie Lanthanides con vari metodi analitici. Scienceirect.
6. National Center for Biotechnology Information (2020). Cerio.  Pubchem Comunund Sommario per CID 23974,. Recuperato da: pubchem.NCBI.Nlm.NIH.Gov