Cerium

Cerium
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

{syn.}

 3,16 d ε 0,500 134La
135Ce

{syn.}

 17,7 h ε 2,026 135La
136Ce

0,19 %

 Stabil
137Ce

{syn.}

 9,0 h ε 1,222 137La
138Ce

0,25 %

 Stabil
139Ce

{syn.}

 32,501 d ε 0,581 139La
140Ce

88,48 %

 Stabil
141Ce

{syn.}

 32,501 d β- 0,581 141Pr
142Ce

11,08 %

 5 · 1016 a β-β- 4,505 142Nd
143Ce

{syn.}

 33,039 h β- 1,462 143Pr
144Ce

{syn.}

 284,893 d β- 0,319 144Pr
Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung [1]
Leichtentzündlich
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 blank

Cer 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:

\mathrm{(\alpha)Cer\ _{\overrightarrow { -196\,^{\circ}\mathrm{C}}}\ (\beta)Cer\ _{\overrightarrow { -23\,^{\circ}\mathrm{C}}}\ (\gamma)Cer\ _{\overrightarrow { 726\,^{\circ}\mathrm{C}}}\ (\delta)Cer}

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.

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

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

  1. ↑ Eintrag zu Cer in der GESTIS-Stoffdatenbank des BGIA, abgerufen am 28.4.2008 (JavaScript erforderlich)

Weblinks

Periodensystem der Elemente
H   He
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K Ca Sc   Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga
As
Br Kr
Rb Sr Y   Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn
Te I Xe
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Rn
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Alkalimetalle Erdalkalimetalle Lanthanoide Actinoide Übergangsmetalle Metalle Halbmetalle Nichtmetalle Halogene Edelgase
 

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Synonyme:
, ,


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