- Cer(IV)-Sulfat
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Eigenschaften Allgemein Name, Symbol, Ordnungszahl Cer, Ce, 58 Serie Lanthanoide Gruppe, Periode, Block La, 6, f Aussehen silbrig weiß CAS-Nummer 7440-45-1 Massenanteil an der Erdhülle 0,0046 % Atomar Atommasse 140,116 u Atomradius (berechnet) 185 () pm Kovalenter Radius 165 pm Elektronenkonfiguration [Xe]4f26s2 Elektronen pro Energieniveau 2, 8, 18, 19, 9, 2 Austrittsarbeit 2,9 eV 1. Ionisierungsenergie 534,4 kJ/mol 2. Ionisierungsenergie 1050 kJ/mol 3. Ionisierungsenergie 1949 kJ/mol 4. Ionisierungsenergie 3547 kJ/mol Physikalisch Aggregatzustand fest Kristallstruktur kubisch flächenzentriert Dichte 6,689 g/cm3 Mohshärte 2,5 Schmelzpunkt 1071 K (798 °C) Siedepunkt 3699 K (3426 °C) Molares Volumen 20,69 · 10-6 m3/mol Verdampfungswärme 414 kJ/mol Schmelzwärme 5,46 kJ/mol Schallgeschwindigkeit 2100 m/s bei 293,15 K Spezifische Wärmekapazität 190 J/(kg · K) Elektrische Leitfähigkeit 1,15 · 106 A/(V · m) Wärmeleitfähigkeit 11,4 W/(m · K) Chemisch Oxidationszustände 3, 4 Oxide (Basizität) ? (leicht basisch) Normalpotential -2,483 V (Ce3+ + 3e- → Ce) Elektronegativität 1,12 (Pauling-Skala) Isotope Isotop NH t1/2 ZM ZE MeV ZP 134Ce 3,16 d ε 0,500 134La 135Ce 17,7 h ε 2,026 135La 136Ce 0,19 %
Stabil 137Ce 9,0 h ε 1,222 137La 138Ce 0,25 %
Stabil 139Ce 32,501 d ε 0,581 139La 140Ce 88,48 %
Stabil 141Ce 32,501 d β- 0,581 141Pr 142Ce 11,08 %
5 · 1016 a β-β- 4,505 142Nd 143Ce 33,039 h β- 1,462 143Pr 144Ce 284,893 d β- 0,319 144Pr Sicherheitshinweise Gefahrstoffkennzeichnung [1] 
Leicht-
entzündlich(F) R- und S-Sätze R: 11 S: 17 Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.Cer [tseːr] (auch Zer bzw. Cerium genannt) ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Ce und der Ordnungszahl 58. Das Element wird den Metallen der seltenen Erden zugeordnet.
Inhaltsverzeichnis
Geschichte
Cer metallisch blankCer wurde 1803 von Jöns Jacob Berzelius und Wilhelm von Hisinger und gleichzeitig von Martin Heinrich Klaproth entdeckt und nach dem Zwergplaneten Ceres benannt. Die Darstellung des Elements gelang Carl Gustav Mosander 1825 durch Reduktion des Chlorids mit Natrium.
Vorkommen
In der Natur kommt Cer vergesellschaftet mit anderen Lanthanoiden in sogenannten Ceriterden vor, wie zum Beispiel im Allanit (Ca, Ce, La, Y)2(Al, Fe)3(SiO4)3(OH), im Monazit (Ce, La, Th, Nd, Y)PO4 sowie im Bastnäsit (Ce, La, Y)CO3F.
Gewinnung und Herstellung
Nach einer aufwendigen Abtrennung der Cer-Begleiter wird das Oxid mit Fluorwasserstoff zum Cerfluorid umgesetzt. Anschließend wird es mit Calcium unter Bildung von Calciumfluorid zum Cer reduziert. Die Abtrennung verbleibender Calciumreste und Verunreinigungen erfolgt in einer zusätzlichen Umschmelzung im Vakuum.
Eigenschaften
Von Cer sind vier Modifikationen bekannt:
Das silbrigweiß glänzende Metall ist hinter Europium das zweitreaktivste Element der Lanthanoide. Oberflächliche Verletzungen der schützenden gelben Oxidschicht entzünden das Metall. Oberhalb von 150 °C verbrennt es unter heftigem Glühen zum Cerdioxid. Mit Wasser reagiert es zum Cerhydroxid.
Cer kommt in Verbindungen als dreiwertiges farbloses oder vierwertiges gelbes bis orangefarbiges Kation vor.
Unter Wärmeeinfluss wird es durch Ethanol und Wasser sehr stark angegriffen. Auch in Laugen wird es unter Bildung von Cer-Hydroxiden stark angegriffen. In Säuren wird es zu Salzen gelöst.
Verwendung
Da sich die chemischen Eigenschaften der Seltenen Erden ähneln, wird selten Cer in Reinform eingesetzt, sondern in der Mischung, in der es bei der Herstellung aus den Seltenerd-Mineralien anfällt, dem sogenannten Mischmetall.
- In der Metallurgie dient Mischmetall als Zusatz für Aluminiumlegierungen und hochtemperaturbeständige Eisenbasislegierungen. Es unterstützt im Schmelzprozess die Abtrennung von Schwefel und Sauerstoff.
- Mischmetall dient als Ausgangsstoff für Zündsteine für die Verwendung in Feuerzeugen und zur Erzeugung von Funkenregen auf Achterbahnen und in Filmszenen (Unfallszenen).
- Cerdioxid (CeO2) wird zur Stabilisierung des keramischen Katalysatorträgers aus Aluminiumoxid für Autoabgaskatalysatoren verwendet
- Bestandteil einiger Spezialgläser, zum Beispiel UV-Filter und Windschutzscheiben, und Enttrübungsmittel in der Glasherstellung
- Zur Färbung von Emaille
- Cerdioxid findet Verwendung als Poliermittel in der Glasbearbeitung
- Cer-dotierte Fluoreszenz-Farbstoffe (Leuchtstoffe) in Bildröhren und weißen Leuchtdioden
- als Dotierung in Glühstrümpfen
- Selbstreinigende Backöfen enthalten eine cerhaltige Beschichtung
- Cer(IV)-sulfat als Oxidationsmittel in der Quantitativen Analyse (Cerimetrie)
- als Kontrastmittel bei Kernresonanz
- als Leuchtstoff in Gasentladungsröhren
- zur Regeneration von Rußpartikelfiltern im Kraftstoff gelöst beigemischt
- als Teil von Nichtedelmetallhaltigen Aufbrennlegierungen in der Zahntechnik (Keramik)
- als Oxidationsmittel für organische Synthesen mit CAN (Cerium ammonium nitrat), (NH4)2Ce(NO3)6
Sicherheitshinweise
Cer ist, wie alle Lanthanoide, leicht giftig. Metallisches Cer kann sich schon ab 65 °C entzünden. Als fein verteiltes Metall kann es sich an der Luft ohne Energiezufuhr erhitzen und schließlich entzünden. Die Zündbereitschaft hängt u.a. sehr stark von der Korngröße und dem Verteilungsgrad ab. Cerbrände dürfen nicht mit Wasser gelöscht werden, da sich gasförmiger Wasserstoff entwickelt.
Verbindungen
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Cer(IV)-sulfat- Cer(III)-oxid Ce2O3 goldglänzender keramischer Feststoff
- Cer(III,IV)-oxid Ce3O4 blauer keramischer Feststoff
- Cer(IV)-oxid CeO2
- Cer(III)-chlorid CeCl3 · 7 H2O weiße stark hygroskopische Substanz
- Cer(III)-sulfat Ce2(SO4)3 · 8 H2O farblose Substanz
- Cer(IV)-sulfat Ce(SO4)2 gelbe Substanz
- Cer(III)-nitrat Ce(NO3)3 · 6 H2O
- Cer(III)-fluorid CeF3
- Cer(III)-oxalat Ce2(C2O4)3 • 10 H2O
- Cer(IV)-ammonium-nitrat (NH4)2Ce(NO3)6
- Cer(IV)-perchlorat Ce(ClO4)4
Einzelnachweise
- ↑ Eintrag zu Cer in der GESTIS-Stoffdatenbank des BGIA, abgerufen am 28.4.2008 (JavaScript erforderlich)
Weblinks
- WebElements.com - Cerium
- EnvironmentalChemistry.com - Cerium
- It's Elemental - The Element Cerium
- Cerium Properties and Applications
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