Ցերիում

58 Լանթան ← Ցերիում → Պրազեդիում Քիմիական տարրերի պարբերական համակարգ 58Ce
Կռելի, երկնագույն երանգով, արծաթափայլ մետաղ
Ատոմի հատկություններ
Անվանում, սիմվոլ, կարգաթիվ	Ցերիում / Cerium (Ce), Ce, 58
Ատոմային զանգված (մոլային զանգված)	140,116(1) զ. ա. մ. (գ/մոլ)
Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա	[Xe]4f15d16s2
Ատոմի շառավիղ	181 պմ
Քիմիական հատկություններ
Կովալենտ շառավիղ	165 պմ
Իոնի շառավիղ	(+4e) 92 103.(+3e) 4 պմ
Էլեկտրաբացասականություն	1,12 (Պոլինգի սանդղակ)
Էլեկտրոդային պոտենցիալ	Ce←Ce3+ −2,34 В
Օքսիդացման աստիճաններ	4, 3
Իոնացման էներգիա (առաջին էլեկտրոն)	540,1 (5,60) կՋ/մոլ (էՎ)
Պարզ նյութի թերմոդինամիկական հատկություններ
Հալման ջերմաստիճան	1072 Կ
Եռման ջերմաստիճան	3699 Կ
Մոլյար ջերմունակություն	26,94 Ջ/(Կ·մոլ)
Մոլային ծավալ	21,0 սմ³/մոլ
Պարզ նյութի բյուրեղային ցանց
Բյուրեղացանցի կառուցվածք	խորանարդ
Բյուրեղացանցի տվյալներ	5,160
Այլ հատկություններ
Ջերմահաղորդականություն	(300 Կ) 11,3 Վտ/(մ·Կ)
CAS համար	CAS գրանցման համար?

58	Ցերիում
Ce 140,115
4f15d16s2

Ցերիում (լատին․՝ Cerium), քիմիական տարր է, որի նշանն է Ce, պարբերական համակարգի 6-րդ պարբերության, 3-րդ խմբի տարր, կարգահամարը՝ 58, ատոմական զանգվածը՝ 140,12։ Հազվագյուտ հողային տարր է, պատկանում է լանթանիդների ընտանիքին։ f տարր է, ատոմի արտաքին էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքն է 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f² 5s² 5p⁶ 6s²։ К, L և M թաղանթները լրացված են։

Պատմություն

Ցերիումը հայտնաբերել են 1803 թվականին, շվեդ գիտնականներ Ի․ Յա․ Բերցելիուսը, Վ․ Գիզինգերը և գերմանացի քիմիկոս Մ․ Գ․ Կլապրոտը, որոնք բաստնեզիտ միներալից անջատեցին «ցերիումական հողը»։

Ցերիումը անվանումն ստացել է № 1 փոքր մոլորակի՝ ցերերայի անունից։

Բնության մեջ

Ամենատարածված լանթանոիդն է, կազմում է երկրակեղևի զանգվածի 4,5․10⁻³ %, ծովի ջրում՝ 5,2×10⁻⁶ мг/л, տարածվածությամբ 24-րդ տարրն է։ Հայտնի են ցերիումի 33 բնական միներալները, որոնցից ցերիումով առավել հարուստ են բաստնեզիտը և մոնացիաը (պարունակում են համապատասխանաբար 47 և 30 % ցերումի օքսիդ)։ Կենսոլորտում դանդաղ տեղաշարժվող տարր է, պարունակությունը բնական ջրերում և կենդանի օրգանիզմներում՝ աննշան։

Հանքավայրեր

Խոշոր հանքավայրերը գտնվում են ԱՄՆ-ում, Ղազախստանում, Ռուսաստանում, Ուկրաինայում, Ավստրալիայում, Բրազիլիայում, Հնդկաստանում, Սկանդինավիայում։

Ստացում

Մաքուր (98,95 %) ցերիումը ստանում են Ցերիումի (IV) օքսիդը էլեկտրոլիզի ենթարկելով։ Ցերիումը մտնում է ֆեռոցերիում (6% Fe, 40-75% Се, մինչև 24 % La, Pr, Nd, երբեմն՝ 4,5-7 % Mg), միջմետաղ (7-10 % Fe, մինչև 93 % լանթանիդներ՝ 70 % Се), համաձուլվածքների բաղադրության մեջ։ Ֆեռոցերիումը, միջմետաղը, հազվադեպ նաև մաքուր։

Ֆիզիկական հատկություններ

Ցերիումը երկնագույն երանգով, արծաթափայլ մետաղ է, առաջացնում է ալոտրոպային չորս ձևափոխություն՝ α, β, γ և δ։

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

Ցերիումի հալման ջերմաստիճանը 798 °C է, եռմանը՝ 3467 °С, խտությունը՝ 6678 կգ/մ³ (20 °С)։

Մաքուր ցերիումը մածուցիկ մետաղ է։ Ցերիումը քիմիապես ակտիվ է։ Միացություններում ցուցաբերում է +3, +4 օքսիդացման աստիճաններ։ Մետաղների լարվածության շարքում գտնվում է ջրածնից առաջ․ թթուներից, տաքացնելիս նաև ջրից, դուրս է մղում ջրածինը։

Քիմիական հատկություններ

Օդում պատվում է օքսիդի՝ Се₂О₃ սպիտակ մոխրերանգ շերտով, որը նրան հետագա օքսիդացումի չի պաշտպանում։ 160 °C-ում ցերիումը այրվում է օդում։

${\mathsf {Ce+O_{2}\ {\xrightarrow {}}\ CeO_{2}}}$

Ցերիումի (III) օքսիդը և հիդրօքսիդը՝ Ce(OH)₃, հիմնային են, քլորիդը, սուլֆատը և նիտրատը՝ ջրում լուծելի, ֆտորիդը, օքսալատը, ֆոսֆատը՝ անլուծելի։

${\mathsf {2Ce+6H_{2}O\ {\xrightarrow {}}\ 2Ce(OH)_{3}+H_{2}}}$

Се₂О₃-ը հեշտությամբ օքսիդանում է՝ առաջացնելով ցերիումի (IV) օքսիդը՝ СеO₂, որը ջրում չլուծվող, սպիտակ փոշի է, լուծվում է խիտ ծծմբական թթվում՝ առաջացնելով սուլֆատ՝ Ce(SO₄)₂։ Ցերիում (IV) օքսիդիչ է։ Ցերիումը միանում է (տաքացնելիս) հալոգենների, ծծմբի, ազոտի, ֆոսֆորի և այլ տարրերի հետ։

${\mathsf {2Ce+3F_{2}\ {\xrightarrow {}}\ 2CeF_{3}}}$

${\mathsf {2Ce+3Cl_{2}\ {\xrightarrow {}}\ 2CeCl_{3}}}$

${\mathsf {2Ce+3Br_{2}\ {\xrightarrow {}}\ 2CeBr_{3}}}$

${\mathsf {2Ce+3I_{2}\ {\xrightarrow {}}\ 2CeI_{3}}}$

Ցերիումը հեշտությամբ լուծվում է անօրգանական թթուներում, չի փոխազդում ալկալիների հետ։

• 
  Ցերիումի (III) քլորիդ
• 
  Ցերիումի (IV) սուլֆատ
• 
  Ցերիումի (IV) ամոնիումի նիտրատ (CAN)

Կիրառություն

Ցերիումը օգտագործվում են որպես պողպատը, թուջը, ալյումինի և մագնեզիումի համաձուլվածքները լիգիրացնող և մոդիֆիկացնող հավելանյութեր։ Ցերիումի մետաղները և համաձուլվածքները ծծմբազրկող (ֆոսֆորազրկող և այլն) ակտիվ միջոց է։

Ցերիումը օգտագործվում է էլեկտրավակուումային սարքերում, որպես գազակլանիչ (գետտեր), ցերիումի (IV) օքսիդը՝ ապակին գունազրկելու և միջուկային տեխնիկայում՝ պաշտպանիչ ապակիներ ստանալու համար։

Ցերիումի մագնեզիումի նիտրատը՝ Ce₂Mg₃(NO₃)₁₂·24H₂O-ն կիրառում են ջերմաչափություն մեջ։

Իզոտոպներ

Բնական ցեզիումը բաղկացած է ¹³⁶Се (0,198 %), ¹³⁸Се (0,25 %), ¹⁴⁰Се (88,48 %) և ¹⁴²Се (11,07 %) կայուն իզոտոպներից։

Ստացվել են 131-135, 137, 139, 141 և 143-148 զանգվածի թվերով 16 ռադիոակտիվ իզոտոպներ, որոնցից առավել կայուն է ¹⁴⁴Ce (T_1/2 = 275 օր)։

Տես նաև

• Պարբերական աղյուսակ

Գրականություն

• Абрагам А., Блини Б. Электронный парамагнитный резонанс переходных ионов. Том I. — М.: Мир, 1972. — 652 с.

Արտաքին հղումներ

• Ցերիումը Webelements-ում
• Ցերիումը քիմիական տարրերի հայտնի գրադարանում

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից։