Cérium

	Cérium
	; Cérium sous argon.
	Lanthane ← Cérium → Praséodyme
; 58	Ce
	↑
	Ce
	↓
	Th
	Tableau complet • Tableau étendu
Position dans le tableau périodique
Symbole	Ce
Nom	Cérium
Numéro atomique	58
Groupe	–
Période	6e période
Bloc	Bloc f
Famille d'éléments	Lanthanide
Configuration électronique	[Xe] 4f1 5d1 6s2
Électrons par niveau d’énergie	2, 8, 18, 19, 9, 2
Propriétés atomiques de l'élément
Masse atomique	140,116 ± 0,001 u
Rayon atomique (calc)	185 pm
Rayon de covalence	204 ± 9 pm
État d’oxydation	3,4
Électronégativité (Pauling)	1,12
Oxyde	Base
Énergies d’ionisation
1re : 5,538 7 eV	2e : 10,85 eV
3e : 20,198 eV	4e : 36,758 eV
5e : 65,55 eV	6e : 77,6 eV
Isotopes les plus stables
MeV
Propriétés physiques du corps simple
État ordinaire	solide
Masse volumique	6,770 g·cm-3 (25 °C)
Système cristallin	Hexagonal compact double
Dureté (Mohs)	2,5
Couleur	blanc argenté
Point de fusion	799 °C
Point d’ébullition	3 443 °C
Énergie de fusion	5,46 kJ·mol-1
Énergie de vaporisation	414 kJ·mol-1
Volume molaire	2,069×10-4 m3·mol-1
Vitesse du son	2 100 m·s-1 à 20 °C
Chaleur massique	190 J·kg-1·K-1
Conductivité électrique	1,15×106 S·m-1
Conductivité thermique	11,4 W·m-1·K-1
Divers
No CAS	7440-45-1
No ECHA	100.028.322
Précautions
SGH
	; DangerH228, H302, H312, H315, H319, H332, H335, P210, P261, P280, P305, P338 et P351
	Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.
	modifier

Le cérium est un élément chimique, de symbole Ce et de numéro atomique 58. Il fait partie de la famille des lanthanides.

Historique

Le cérium^[a] a été identifié en 1803 par Martin Heinrich Klaproth et pratiquement en même temps par Jöns Jacob Berzelius et Wilhelm Hisinger. Son nom fait référence à la planète naine « Cérès » découverte en janvier 1801^[6]. En 1825, il a été obtenu par Carl Gustav Mosander pour la première fois à l'état raisonnablement pur.

Isotopes

Article détaillé : Isotopes du cérium.

Le cérium naturel est composé de quatre isotopes : ¹³⁶Ce, ¹³⁸Ce, ¹⁴⁰Ce et ¹⁴²Ce.

Propriétés

Cérium ultra-pur dans une atmosphère d'argon.

Le cérium est un métal gris, le plus abondant du groupe des terres rares (abondance dans la nature de 48 ppm^[7]).

À température ambiante, il est malléable et s'oxyde rapidement à l'air.

Propriétés chimiques

Comme les autres lanthanides, le cérium métal est un agent réducteur, ayant un potentiel de réduction standard de E^⦵ = −2,34 V pour le couple Ce³⁺/Ce^[8]. Il ternit à l'air, formant une couche d'oxyde passivante comme la rouille de fer. Un échantillon de un centimètre de cérium métal se corrode complètement en environ un an. Plus dramatically, le cérium métallique peut être hautement pyrophorique^[9] :

Ce + O₂ → CeO₂

Etant hautement électropositif, le cérium réagit avec l'eau. La réaction est lente avec de l'eau froide mais s'accélère lorsque la température s'accroît, produisant de l'hydroxyde de cérium(III) et de l'hydrogène gazeux^[10] :

2 Ce + 6 H₂O → 2 Ce(OH)₃ + 3 H₂

Phases du cérium pur

Diagramme de phase du cérium pur

Découvertes des terres rares.

Yttrium (1794)

Yttrium

Terbium (1843)

Erbium (1843)

Erbium

Thulium (1879)

Holmium (1879)

	Holmium

	Dysprosium (1886)

Ytterbium (1878)

Ytterbium

	Ytterbium

	Lutécium (1907)

Scandium (1879)

Cérium (1803)

Cérium

Lanthane (1839)

Lanthane

Didyme (1839)

Didyme

	Néodyme (1885)

	Praséodyme (1885)

Samarium (1879)

Samarium

	Samarium

	Europium (1901)

Gadolinium (1880)

	Prométhium (1947)

Diagrammes des découvertes des terres rares. Les dates entre parenthèses sont les dates d'annonces des découvertes^[11]. Les branches représentent les séparations des éléments à partir d'un ancien (l'un des nouveaux éléments conservant le nom de l'ancien, sauf pour le didyme).

Utilisations

Pierre à briquet : le cérium entre dans la composition du mischmétal, base des pierres à briquet.
Polissage du verre : le dioxyde de cérium (CeO₂) est l'une des meilleures poudres de polissage du verre.
Protection contre l'ionisation : les verres dopés à l'oxyde de cérium sont protégés contre l'effet de solarisation du rayonnement ultraviolet et la radioactivité qui provoquent un effet d'ionisation et brise les liaisons pontantes Si-O.
Pots d'échappement : il est utilisé afin de diminuer les émissions nocives des moteurs Diesel (filtre à particules).
Fours : il est utilisé (oxyde) dans le revêtement des fours « auto-nettoyants ».
Manchon à incandescence : l'oxyde de cérium est imprégné dans une gaine de tissu combustible utilisée dans les lampes à pétrole sous pression, sous l'effet de la chaleur celui-ci brille fortement.
Autres utilisations : utilisé comme colorant du verre, dans les luminophores pour tubes cathodiques et également pour améliorer l'absorption des rayons X par la dalle des mêmes tubes.

Usage médical

Le cérium est utilisé sous forme de nitrate de cérium (en) (quelques pourcents) dans certaines crèmes^[b] ou dans des pansements (associé à la sulfadiazine argentique) pour soigner les brûlures graves^[12]. En réaction au cérium, l'organisme produit des calcifications superficielles qui diminuent les possibilités de colonisation bactérienne et préviennent « la formation d’un tissu de granulation (limitation de la cicatrisation hypertrophique) dans les brûlures »^[12].

Inoculé dans l'organisme, comme d'autres substances étrangères non dégradables, il peut induire un granulome ou une sarcoïdose, plus ou moins marquée selon le statut immunitaire de l'individu^[12].

Toxicité, écotoxicité

Elles sont mal connues (écotoxicité surtout),

l'IRSN a produit une fiche pédagogique sur le radioisotope^[13].
Dans un cas au moins, une patiente soignée par un pansement contenant de l'argent et du cérium après une brûlure grave a présenté une granulomatose au cérium^[12].
Les nanoparticules de dioxyde de cérium (NP CeO2) figurent dans la liste prioritaire des nanomatériaux manufacturés de l'OCDE devant faire l'objet d'une évaluation écotoxicologique. Des larves de chironome (Chironomus riparius) ont été exposées à des taux de 2,5, 25, 250 et 2500 mg de CeO2 NP/kg de sédiments ; l'absorption du produit (larves vivant dans le sédiment), le stress oxydatif, les effets génotoxiques in vivo et quelques autres paramètres biologiques ont été étudiés : on n'a pas détecté de mortalité significative chez C. riparius ni de signes de stress oxydant mais elle a montré que la larve absorbe ce produit et qu'il est génotoxique (dès avant 25 mg/kg de sédiments, et de manière corrélée à la concentration. Ce moustique n'est pas mis en danger aux doses environnementales attendues, mais « l'accumulation importante de NP de CeO2 par les larves de chironomidés peut présenter un risque par transfert trophique vers des organismes plus en amont de la chaîne alimentaire » concluent les auteurs ^[14]

Notes et références

Notes

↑ Un temps nommé bastium par Berzelius^[6].
↑ ex : crème Flammacérium

Références

↑ ^{a b c et d} (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009, 90^e éd., 2804 p., Relié (ISBN 978-1-420-09084-0)
↑ (en) Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán et Santiago Alvarez, « Covalent radii revisited », Dalton Transactions,‎ 2008, p. 2832 - 2838 (DOI 10.1039/b801115j)
↑ (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC, 2009, 89^e éd., p. 10-203
↑ Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
↑ SIGMA-ALDRICH
↑ ^{a et b} (en) C. H. Evans, Episodes from the History of the Rare Earth Elements, Springer Netherlands, coll. « Chemists and Chemistry », 1^er janvier 1996 (ISBN 9789401066143 et 9789400902879, DOI 10.1007/978-94-009-0287-9), « The Discovery Of Cerium - A Fascinating Story », p. 13–36.
↑ Concepcion Cascales, Pactrick Maestro, Pierre-Charles Porcher, Regino Saez Puche, « Lanthane et lanthanides : 2.État naturel », sur l’Encyclopædia Universalis (consulté le 16 mars 2015))
↑ Greenwood et Earnshaw 1997.
↑ (en) Theodore Gray, The Elements, Black Dog & Leventhal Pub, 2010 (ISBN 978-1-57912-895-1)
↑ (en) « Chemical reactions of Cerium », Webelements (consulté le 9 juillet 2016)
↑ (en) Episodes from the History of the Rare Earth Elements, Springer Netherlands, coll. « Chemists and Chemistry », 1^er janvier 1996 (ISBN 9789401066143 et 9789400902879, DOI 10.1007/978-94-009-0287-9), xxi.
↑ ^{a b c et d} T. Boye, J.-P. Terrier, C. Coillot, B. Guennoc, B. Fournier, F. Carsuzaa (2006) Granulomatose cutanée au cérium (chez une femme de 57 ans, gravement brûlée quatre ans auparavant); Annales de Dermatologie et de Vénéréologie, Volume 133, Issue 1, January 2006, Pages 50-52
↑ IRSN, Fiche pédagogique sur le 144Ce et l'environnement
↑ Dimitrija Savić‐Zdravković & al. (2019) A Multiparametric Approach to Cerium Oxide Nanoparticle Toxicity Assessment in Non‐Biting Midges ; 03 Oct. 2019 | Environ Toxicol Chem 2019; 39: 131-140 https://doi.org/10.1002/etc.4605.

Voir aussi

Sur les autres projets Wikimedia :

cérium, sur le Wiktionnaire

Liens externes

(en) « Technical data for Cerium » (consulté le 11 août 2016), avec en sous-pages les données connues pour chaque isotope

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

1

2

3

4

5

6

7

8

*

Métaux alcalins	Métaux alcalino-terreux	Lanthanides	Métaux de transition	Métaux pauvres	Métalloïdes	Non-métaux	Halogènes	Gaz nobles	Éléments non classés
		Actinides
		Superactinides

Portail de la chimie

[7] Un temps nommé bastium par Berzelius^[6].

[13] x : crème Flammacérium

[HandbookChemPhys90-1] {a b c et d} (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009, 90^e éd., 2804 p., Relié (ISBN 978-1-420-09084-0)

[2] (en) Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán et Santiago Alvarez, « Covalent radii revisited », Dalton Transactions,‎ 2008, p. 2832 - 2838 (DOI 10.1039/b801115j)

[CRC_Handbook_of_Chemistry_and_Physics-3] (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC, 2009, 89^e éd., p. 10-203

[4] Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)

[sa-5] SIGMA-ALDRICH

[rt-6] {a et b} (en) C. H. Evans, Episodes from the History of the Rare Earth Elements, Springer Netherlands, coll. « Chemists and Chemistry », 1^er janvier 1996 (ISBN 9789401066143 et 9789400902879, DOI 10.1007/978-94-009-0287-9), « The Discovery Of Cerium - A Fascinating Story », p. 13–36.

[8] Concepcion Cascales, Pactrick Maestro, Pierre-Charles Porcher, Regino Saez Puche, « Lanthane et lanthanides : 2.État naturel », sur l’Encyclopædia Universalis (consulté le 16 mars 2015))

[GreenwoodEarnshaw1997-9] Greenwood et Earnshaw 1997.

[The_Elements-10] (en) Theodore Gray, The Elements, Black Dog & Leventhal Pub, 2010 (ISBN 978-1-57912-895-1)

[webelements-11] (en) « Chemical reactions of Cerium », Webelements (consulté le 9 juillet 2016)

[12] (en) Episodes from the History of the Rare Earth Elements, Springer Netherlands, coll. « Chemists and Chemistry », 1^er janvier 1996 (ISBN 9789401066143 et 9789400902879, DOI 10.1007/978-94-009-0287-9), xxi.

[Boye2006-14] {a b c et d} T. Boye, J.-P. Terrier, C. Coillot, B. Guennoc, B. Fournier, F. Carsuzaa (2006) Granulomatose cutanée au cérium (chez une femme de 57 ans, gravement brûlée quatre ans auparavant); Annales de Dermatologie et de Vénéréologie, Volume 133, Issue 1, January 2006, Pages 50-52

[15] IRSN, Fiche pédagogique sur le 144Ce et l'environnement

[16] Dimitrija Savić‐Zdravković & al. (2019) A Multiparametric Approach to Cerium Oxide Nanoparticle Toxicity Assessment in Non‐Biting Midges ; 03 Oct. 2019 | Environ Toxicol Chem 2019; 39: 131-140 https://doi.org/10.1002/etc.4605.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[a]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[b]

[12]

[13]

[14]