№58 Церий

История открытия:

Церий был открыт в 1803 Й.Берцелиусом и В.Хизингером, а также независимо от них в том же году М.Клапротом, назван по имени малой планеты Цереры, в свою очередь названной в честь римской богини плодородия.

Получение:

Содержание церия в земной коре 70 г/т, в воде океанов 5,2·10^-6 мг/л. Главные месторождения церия находятся в США, Казахстане, России, Украине, Австралии, Бразилии, Индии, Скандинавии.
Сырьем для получения церия как и многих других лантаноидов служит минерал монацит. Полученную из него смесь оксидов металлов (цериевую землю) разделяют, переводя церий в (NH₄)₂[Ce(NO₃)₆]. Эту комплексную соль экстрагируют эфирами фосфорной кислоты и разлагают при нагревании, получая оксид церия(IV). Его переводят во фторид, расплав которого подвергают электролизу.

Физические свойства:

Церий - серебристо-белый вязкий и ковкий металл, легко поддаётся ковке и механической обработке при комнатной температуре. Существует в нескольких кристаллических модификациях (Tпл = 799°С).

Химические свойства:

Церий - первый элемент так называемой цериевой подгруппы лантаноидов, для которых характерны более выраженные металлические свойства. На воздухе постепенно окисляется, при нагревании легко загорается, образуя оксид церия(IV). Порошок церия пирофорен (самовоспламеняется на воздухе при комнатной температуре). Активно взаимодействует с галогенами, серой, азотом и углеродом.
Энергично взаимодействет с кислотами, а при нагревании и с водой, устойчив к действию щелочей.
В соединениях проявляет степени окисления +3 и +4.

Важнейшие соединения:

Оксид церия(III), Ce₂O₃, золотисто желтый порошок, растворимый в кислотах с образованием бесцветных солей церия(III). Легко окисляется до CeO₂. В воде нерастворим, но взаимодействует с ней переходя в Ce(OH)₃.
Гидроксид церия(III) Ce(OH)₃, белый осадок, образуется при взаимодействии церия или оксида церия с водой, солей церия с растворами щелочей. Сильное основание, взаимодействуя с CO₂ постепенно переходит в карбонат.
Соли церия(III) бесцветные крист. вещества. Растворимые соли - нитрат, галогениды, сульфат; нерастворимы - фторид, фосфат, карбонат. Характерно образование двойных солей
Оксид церия(IV), CeO₂, бледно-желтый порошок, нерастворимый в воде, но растворимый в кислотах с образованием солей церия(IV) желтого цвета. Способен окислять СО до СО₂, что используется в каталитических конвертерах выхлопных газов. При сплавлении со щелочами проявляет амфотерные свойства образуя оксоцераты: 2NaOH + CeO₂ = Na₂CeO₃ + H₂O
Гидроксид церия(IV) Ce(OH)₄, белый осадок, образуется при взаимодействии солей церия(IV) с растворами щелочей. Проявляет, как и оксид слабоамфотерные свойства.
Соли церия(IV) крист. вещества желтого, оранжевого цвета. Растворимые соли - нитрат, галогениды, сульфат; нерастворимы - фторид, фосфат, карбонат. Сульфат церия(IV) используется в аналитической химии как сильный окислитель, для определения восстановителей (цериметрия).
При растворении СеО₂ в концентрированной HNO₃ в присутствии NH₄NO₃ образуется легко кристаллизующаяся комплексная соль (NH₄)₂[Ce(NO₃)₆], растворимая в большинстве органических растворителей.

Применение:

Церий используется как легирующая добавка в металлургиии.
Железо-цериево-лантанный "кремень" применяется в карманных зажигалках и в трассирующих артиллерийских снарядах.
Диоксид церия используют как компонент окрашенных стекол, а также для шлифовки и полировки оптического стекла, в смеси с оксидами других редкоземельных элементов – в качестве катализаторов при получении органических соединений.
Тетрафторид церия применяют как энергичный окислитель, он реагирует при нагревании с большинством органических соединений (даже с фторопластом), а также как фторирующий реагент в органическом синтезе.