Це́рий (лат. Cerium), Cе (читается «церий»), химический элемент с атомным номером 58, атомная масса 140, 12. Природный церий состоит их четырех стабильных изотопов: 136Ce (0, 19% по массе), 138Ce (0, 25%), 140Ce (88, 48%) и 142Ce (11, 08%). Конфигурация трех внешних электронных слоев 4s2p6d10f15s2p6d16s2. Cтепени окисления +3, +4 (валентность III, IV) Лантаноид. Расположен в группе IIIB, в 6 периоде периодической системы элементов.
Радиус атома 0, 183 нм, радиус иона Се3+ — 0, 115 нм (координационное число 6) и 0, 134 нм (9), радиус иона Се4+0, 101 нм (6) и 0, 128 нм (12). Энергии последовательной ионизации 5, 47, 10, 85, 20, 08 и 36, 72 эВ. Электроотрицательность по Полингу 1, 12.
Оксид церия был получен в 1803 шведским химиком Й. Берцелиусом и В. Хизингером и, независимо от них, немецким исследователем М. Г. Клапротом. Берцелиус назвал элемент в честь самого большого астероида Цереры. Чистый оксид церия первым получил в 1839 швед К. Г. Мосандер, а металлический Ce впервые был получен в 1875 американским химиком У. Ф. Гиллебрандом.
Содержание в земной коре 7·10-3% по массе. Входит в состав таких минералов, как апатит, бастензит, монацит , лопарит.
При выделении концентрируется с легкими лантаноидами (50-60 %). Разделение проводят методами ионной хроматографии или экстракции. Металлический Ce получают карботермическим или металлотермическим восстановлением СеО2.
Церий — серебристо-белый металл. Существует в четырех модификациях. Ниже 95К — кубическаяα-форма типа Cu, а = 0, 485 нм. При 95-264 К существует β-форма с гексагональной решеткой, при 264-1035 К — γ-форма с кубической решеткой и при 1035К-798°C — δ-модификация с кубической решеткой. Температура кипения 3450°C, плотность α-Се 8, 23 кг/дм3, β-Се 6, 66 кг/дм3, γ-Се 6, 768 кг/дм 3, δ-Се 6, 70 кг/дм3 .
На воздухе Ce окисляется, при нагревании при нагревании до 160-180°C загорается. При кипячении Ce реагирует с водой, с минеральными кислотами. Активно взаимодействует с галогенами, серой , селеном , азотом , графитом.
В степени окисления +3 Ce проявляет свойства лантаноидов. В степени окисления +4 он сильный комплексообразователь. Ион Се4+ — сильный окислитель, стандартный потенциал пары Се4+/Се3+ 1, 66В.
Оксид церия СеО2 образуется при прокаливании нитрата, сульфата, оксалата и других солей церия при 800°C и выше. Оксид церия Се2О3 термически неустойчив и при нагревании отдает O2 и превращается в СеО2.
Церий используют в производстве пирофорных сплавов, в черной металлургии, он является компонентом ферроцерия. Оксид церия СеО2 используют при полировке оптических стекол, он входит в состав некоторых стекол и керамик.
Авторы: С.С. Бердоносов, П.С. Бердоносов
- Редкоземельные элементы: технология и применение / Пер. с англ. Под ред. Ф. Виллани. М., 1985.