Cerio
El cerio es un elemento químico que se clasifica como un lantánido y un metal de tierras raras. Fue descubierto en 1803 por Jacob Berzelius y Wilhelm von Hisinger e independientemente en el mismo año por Martin Klaproth.
Descubrimiento del cerio
El cerio fue descubierto en 1803 por Jacob Berzelius y Wilhelm von Hisinger en Suecia, e independientemente ese mismo año por Martin Klaproth en Alemania.
Berzelius e Hisinger descubrieron el nuevo elemento en un raro mineral de color marrón rojizo que ahora se conoce como cerita, un silicato de cerio y lantánidos.
Berzelius y Hisinger prepararon sales de cerio a partir de cerita e investigaron sus reacciones químicas. Aunque no pudieron aislar el metal puro, encontraron que tenía dos estados de oxidación: uno que producía sales incoloras, y el otro amarillas-rojas.
Llamaron al nuevo elemento cerio en honor al asteroide Ceres, que había sido descubierto apenas dos años antes por Giuseppe Piazzi. Llamaron al óxido de cerio ‘ceria‘.
El análisis de Klaproth del mineral también indicó que contenía el óxido de un nuevo elemento. Llamó al óxido ockroita por su color rojo amarillento.
Berzelius y Hisinger publicaron sus resultados antes que Klaproth y se aceptó el nombre de cerio para el nuevo metal.
Berzelius y Klaproth son figuras importantes en la historia de la química. Además de sus otros logros, Berzelius descubrió el selenio en 1817 y el torio en 1828, mientras que en 1789 Klaproth descubrió tanto el uranio como el circonio.
Carl G. Mosander, quien trabajó en estrecha colaboración con Berzelius, preparó cerio metálico en 1825. Primero hizo reaccionar sulfuro de cerio con cloro, produciendo cloruro de cerio anhidro. Redujo el cloruro con potasio, formando cloruro de potasio y cerio metálico. Pulió el polvo marrón resultante para obtener un material gris con un brillo metálico opaco: cerio, aunque bastante impuro.
El aislamiento de cerio de Mosander de su cloruro usando potasio fue similar al enfoque utilizado por Ørsted para aislar aluminio en 1825. Posteriormente, Wöhler y Bussy usaron este método para aislar berilio en 1828 y en el mismo año Berzelius lo usó para aislar torio.
Mosander continuó investigando la química de la cerita y en 1839 descubrió el nuevo elemento lantano, que también está presente en la cerita.
Apariencia y Características
Efectos nocivos:
El cerio se considera moderadamente tóxico.
Características:
- Es un metal reactivo, suave, gris y lustroso que es maleable y dúctil.
- Cuando está presente en compuestos, existe tanto en estado trivalente (Ce3+, ceroso, generalmente rojo anaranjado) como en estado tetravalente (Ce4+, cérico, generalmente incoloro).
- El metal se empaña en el aire húmedo y reacciona con el agua para formar hidróxido de cerio más gas hidrógeno.
- Pequeñas partículas de metal pueden encenderse si un cuchillo raya la superficie de metal puro.
- Es atacado por soluciones alcalinas y todos los ácidos.
- El cerio tiene una estructura electrónica variable: la energía del nivel 4f interno es casi la misma que la del nivel 6s, lo que permite una ocupación variable de estos dos niveles.
Usos del cerio
- Una aleación de cerio y lantano, con pequeñas cantidades de neodimio y praseodimio (metal de misch) combinado con óxido de hierro y óxido de magnesio se utiliza como pedernal en encendedores de cigarrillos y de gas.
- Se utiliza en la iluminación de arco de carbono, especialmente en la industria cinematográfica. También se utiliza en fósforos para pantallas de televisión en color e iluminación fluorescente.
- Su óxido se utiliza como convertidor catalítico para reducir las emisiones de monóxido de carbono en los gases de escape de los automóviles. El óxido de cerio, como nanopolvo, se agrega al combustible diésel para reducir los humos de hollín y mejorar el rendimiento del motor. Se utiliza en las paredes de los hornos autolimpiantes y también se utiliza para pulir superficies de vidrio.
- Flammacerium (nitrato de cerio-sulfadiazina de plata) es una crema para tratar y prevenir infecciones en heridas por quemaduras extensas. El componente de nitrato de cerio reduce la aparición de inmunosupresión.
Abundancia e isótopos
- Abundancia en la corteza terrestre: 60 partes por millón en peso, 8,9 partes por millón en moles
- Abundancia en el sistema solar: 4 partes por billón en peso, 30 partes por billón en moles
- Coste de producción puro: 380€ por 100g
- Coste de producción a granel: 1,20€ por 100 g
- Fuente: Es el más abundante de los lantánidos. No se encuentra libre en la naturaleza, pero se encuentra en varios minerales, principalmente alanita, bastnasita y monacita. Comercialmente se prepara por electrólisis del cloruro o por reducción del fluoruro fusionado con calcio.
- Isótopos: tiene 30 isótopos cuyas vidas medias se conocen, con números de masa de 123 a 152. El cerio natural es una mezcla de cuatro isótopos y se encuentran en los porcentajes que se muestran: 136Ce (0,2 %), 138Ce (0,3 %), 140Ce (88%) y 142Ce (11%).
| Símbolo | Ce |
| Número atómico | 58 |
| Valencia | +3 y +4 |
| Peso atómico | 140,116 |
| Punto de ebullición (ºC) | 3426 |
| Punto de fusión (ºC) | 798 |
| Densidad (Kg/m3) | 6689 |
| Estructura atómica | [Xe] 4f1 5d1 6s2 |
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