Cerio

iso = isotopo
NA = abbondanza in natura
TD = tempo di dimezzamento
DM = modalità di decadimento
DE = energia di decadimento in MeV
DP = prodotto del decadimento

Il cerio è l'elemento chimico di numero atomico 58. Il suo simbolo è Ce.

Indice

1 Caratteristiche
2 Applicazioni
- 2.1 In metallurgia
- 2.2 Ossido di cerio
3 Storia
4 Disponibilità
5 Composti
6 Isotopi
7 Precauzioni
8 Citazioni letterarie
9 Collegamenti esterni

[modifica] Caratteristiche

Il cerio è un elemento metallico, argenteo, appartenente al gruppo dei lantanidi.
Utilizzato in alcune leghe a base di terre rare, per colore e lucentezza somiglia al ferro ma è più tenero, duttile e malleabile. All'aria si ossida rapidamente.

Fra gli elementi delle terre rare, solo l'europio è più reattivo del cerio.
È attaccato rapidamente da soluzioni alcaline e da acidi, sia diluiti sia concentrati, mentre si decompone lentamente in acqua fredda e rapidamente in acqua bollente.
Il metallo puro può facilmente prender fuoco se graffiato con una lama.

A causa della relativa vicinanza dell'orbitale 4f con gli orbitali più esterni, il cerio presenta interessanti caratteristiche chimiche variabili. Ad esempio, la compressione od il raffreddamento di questo metallo ne cambiano lo stato di ossidazione, che passa approssimativamente da 3 a 4.
Nello stato di ossidazione +3, è denominato ceroso mentre nello stato di ossidazione +4 è detto cerico.

I sali cerici (del cerio(IV)) sono giallastri o rosso-arancioni mentre i sali cerosi (del cerio(III)) sono normalmente bianchi.

[modifica] Applicazioni

Utilizzi del cerio:

[modifica] In metallurgia

il cerio è utilizzato nella produzione delle leghe di alluminio e di alcuni acciai.
L'aggiunta di cerio alle fusioni in ferro evita la grafitizzazione e consente la produzione di ferro malleabile.
Negli acciai, può aiutare a ridurre solfuri ed ossidi inoltre consente la degasazione.
Viene utilizzato nella produzione degli acciai inossidabili come agente indurente per precipitazione.
Nelle leghe di magnesio, una percentuale di cerio fra il 3 ed il 4%, insieme allo 0,2-0,6% di zirconio, aiuta a ridurre la granularità e consente la realizzazione di fusioni di forme complesse, aumentando inoltre la resistenza al calore.
Viene utilizzato in leghe per magneti permanenti.
È un componente del Mischmetal, abbondantemente utilizzato nella produzione di leghe piroforiche per accendisigari.

Inoltre:

Il cerio è anche utilizzato nelle lampade ad arco voltaico, particolarmente nell'industria del cinema.
Il solfato cerico è ampiamente utilizzato come agente ossidante volumetrico nell'analisi quantitativa.
Composti di cerio sono utilizzati nella produzione del vetro, sia come componenti sia come decoloranti.
Composti di cerio sono anche utilizzati per produrre smalti colorati.
Composti del cerio(III) e cerio(IV) hanno un utilizzo come catalizzatori nella sintesi di composti organici.

[modifica] Ossido di cerio

Per approfondire, vedi la voce Ossido di cerio.

[modifica] Storia

Il cerio fu scoperto in Svezia da Jöns Jacob Berzelius e Wilhelm von Hisinger ed in Germania, indipendentemente, da Martin Heinrich Klaproth, da entrambi nel 1803.
Il nome cerio venne dato da Berzelius dal nome dell'asteroide Ceres, scoperto due anni prima (1801).

[modifica] Disponibilità

Fra gli elementi delle terre rare, il cerio è l'elemento più abbondante nella crosta terrestre, nella percentuale approssimativa dello 0,0046% (49 ppm).

È contenuto in un certo numero di minerali, i più importanti dei quali sono l'allanite (Ca, Ce, La, Y)₂(Al, Fe)₃(SiO₄)₃(OH), la monazite (Ce, La, Th, Nd, Y)PO₄, la bastnaesite(Ce, La, Y)CO₃F, l'idrossibastnaesite (Ce, La, Nd)CO₃(OH, F), il rabdofane (Ce, La, Nd)PO₄-H₂O, e la synchysite Ca(Ce, La, Nd, Y)(CO₃)₂F

Fra tutti questi, i più importanti industrialmente sono la monazite (prevalentemente sotto forma di giacimenti di sabbie monazitiche, ricche di monazite) e la bastnaesite..
Nella maggior parte dei casi, la preparazione del cerio avviene per mezzo di processi di separazione a scambio ionico.

Si prevede che i depositi di monazite, allanite e bastnaesite saranno in grado di fornire cerio, torio ed altri elementi delle terre rare ancora per molti anni.

[modifica] Composti

Il cerio è caratterizzato da due comuni stati di ossidazione +3 e +4.
Il composto più comune è l'ossido di cerio(IV) (CeO₂), utilizzato come agente lucidante ("rosso dei gioiellieri") oltre che come catalizzatore, incorporato nelle pareti dei forni autopulenti.

Il solfato di cerio(IV) ed ammonio (NH₄)₂Ce(SO₄)₃ ed il nitrato di cerio(IV) ed ammonio (ceric ammonium nitrate o CAN, (NH₄)₂Ce(NO₃)₆) sono due comuni reagenti ossidanti utilizzati nelle titolazioni.

[modifica] Isotopi

In natura il cerio è composto di tre isotopi stabili e uno radioattivo; ¹³⁶Ce, ¹³⁸Ce, ¹⁴⁰Ce e ¹⁴²Ce, di cui il ¹⁴⁰Ce è il più abbondante (abbondanza naturale 88.48%): l'emivita dell'isotopo radioattivo naturale ¹⁴²Ce è di 5x10¹⁶ anni. Sono stati creati in laboratorio altri 26 radioisotopi: i più stabili fra essi sono ¹⁴⁴Ce con emivita di 284,893 giorni, ¹³⁹Ce con 137,640 giorni e ¹⁴¹Ce con 32,501 giorni. Tutti gli altri radioisotopi hanno emivite di meno di 4 giorni, e la gran parte di essi non arriva a 10 minuti. Questo elemento ha anche due stati meta.

Gli isotopi del cerio hanno peso atomico che va da 123 amu (¹²³Ce) a 152 amu (¹⁵²Ce).

[modifica] Precauzioni

Il cerio, come tutte le terre rare, è moderatamente tossico. È un forte riducente e si incendia spontaneamente all'aria se riscaldato fino a 65-80 °C. Il cerio può reagire con lo zinco in modo esplosivo, e la sua reazione con il bismuto e l'antimonio è molto esotermica. I fumi esalanti da incendi di cerio sono tossici. Non si deve usare acqua per spegnere incendi di cerio, perché dalla reazione chimica fra cerio e acqua si sprigiona idrogeno, che è altamente infiammabile. Lavoratori esposti al cerio hanno accusato prurito, sensibilità al calore e lesioni cutane; animali a cui sono state inettate forti dosi di cerio sono morti per collasso cardiovascolare.

L'ossido di cerio (IV) è un potente ossidante ad alte temperature e reagisce con materiale organico combustibile. Anche se il cerio in sé non è radioattivo, il cerio commercialmente disponibile può contenere tracce di torio, che invece lo è. Il cerio non svolge alcun ruolo biologico noto negli organismi viventi.