Cer

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Einordnung: Chemisches Element | Lanthanoid | Periode-6-Element

Was heißt Cer auf:
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Cer ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Ce und der Ordnungszahl 58. Das Element wird den Metallen der seltenen Erden zugeordnet.

Eigenschaften

Lanthan - Cer - Praseodym

Ce
Th

[Xe]4f²6s²

140

Periodensystem

Allgemein

Name, Symbol, Ordnungszahl

Cer, Ce, 58

Serie

Lanthanide

Gruppe, Periode, Block

La, 6, d

Aussehen

silbrig weiß

Massenanteil an der Erdhülle

0,0046 %

Atomar

Atommasse

140,116

Atomradius (berechnet)

185 pm

Kovalenter Radius

165 pm

van der Waals-Radius

Elektronenkonfiguration

[Xe]4f²6s²

Elektronen pro Energieniveau

2, 8, 18, 19, 9, 2

Oxidationszustände (Oxid)

3, 4 (leicht basisch)

Normalpotential

-2,483 V (Ce³⁺ + 3e^- → Ce)

Kristallstruktur

kubisch flächenzentriert

Physikalisch

Aggregatzustand

fest

Modifikatione

Dichte (Mohshärte)

6689 kg/m³ (2,5)

1071 K (798 °C)

3699 K (3426 °C)

20,69 · 10^-6 m³/mol

414 kJ/mol

5,46 kJ/mol

Schallgeschwindigkeit

2100 m/s bei 293,15 K

Verschiedenes

Elektronegativität

1,12 (Pauling-Skala)

Spezifische Wärmekapazität

190 J/(kg · K)

Elektrische Leitfähigkeit

1,15 · 10⁶ S/m

Wärmeleitfähigkeit

11,4 W/(m · K)

1. Ionisierungsenergie

534,4 kJ/mol

2. Ionisierungsenergie

1050 kJ/mol

3. Ionisierungsenergie

1949 kJ/mol

4. Ionisierungsenergie

3547 kJ/mol

Stabilste Isotope

Isotop	NH	t_1/2	ZM	ZE M eV	ZP
¹³⁴Ce	{syn.}	3,16 d	e^--Einfang	0,500	¹³⁴La
¹³⁶Ce	0,19 %	Cer ist stabil mit 78 Neutronen
¹³⁸Ce	0,25 %	Cer ist stabil mit 80 Neutronen
¹³⁹Ce	{syn.}	137,640 d	e^--Einfang	0,278	¹³⁹La
¹⁴⁰Ce	88,48 %	Cer ist stabil mit 82 Neutronen
¹⁴¹Ce	{syn.}	32,501 d	β^-	0,581	¹⁴¹Pr
¹⁴²Ce	11,08 %	5 · 10¹⁶ a	β^-β^-	k. A.	¹⁴²Nd
¹⁴⁴Ce	{syn.}	284,893 d	β^-	0,319	¹⁴⁴Pr

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt,
gelten die angegebenen Daten bei Normbedingungen.

Inhaltsverzeichnis

Eigenschaften

Das silbrigweiß glänzende Metall ist das reaktivste Element der Lanthanide. Oberflächliche Verletzungen der schützenden gelben Oxidschicht entzünden das Metall. Oberhalb von 150 °C verbrennt es unter heftigem Glühen zum Cerdioxid. Mit Wasser reagiert es zum Cerhydroxid. In der Wärme löst es sich in Alkohol.
In Säuren und Laugen löst es sich auf.
Cer kommt in Verbindungen als dreiwertiges farbloses oder vierwertiges gelbes bis orangenes Kation vor.
Im festen Zustand sind vier Modifikationen bekannt:

     _{-196 °C}    _{-23 °C}     _{726 °C}
α-Cer  →  β-Cer  →  γ-Cer  →  δ-Cer

Abbildungen

'( Bild in der Sammlung Heinrich Pniok)

Anwendungen

Da sich die chemischen Eigenschaften der Seltenen Erden ähneln, wird selten Cer in Reinform eingesetzt, sondern in der Mischung, in der es bei der Herstellung aus den Seltenerd-Mineralien anfällt, das sogenannte Mischmetall.

In der Metallurgie dient Mischmetall als Zusatz für Aluminiumlegierungen und hochtemperaturbeständige Eisenbasislegierungen. Es unterstützt im Schmelzprozess die Abtrennung von Schwefel und Sauerstoff.
Mischmetall dient als Ausgangsstoff für Feuersteine für die Verwendung in Feuerzeugen und zur Erzeugung von Funkenregen auf Achterbahnen und in Filmszenen (Unfallszenen).
Cerdioxid, CeO₂, wird zur Stabilisierung des keramischen Katalysatorträgers aus Aluminiumoxid für Autoabgaskatalysatoren verwandt
Bestandteil einiger Spezialgläser, zum Beispiel UV-Filter und Windschutzscheiben, und Enttrübungsmittel in der Glasherstellung
Zur Färbung von Email
Cerdioxid findet Verwendung als Poliermittel in der Glasbearbeitung
Cerdotierte Farbstoffe in Bildschirmröhren
Selbstreinigende Backöfen enthalten eine cerhaltige Beschichtung
Cerium(IV)-sulfat als Oxidationsmittel in der Quantitativen Analyse (Cerimetrie)
als Kontrastmittel bei Kernresonanz
als Leuchtstoff in Gasentladungsröhren
als Beschichtung in Rußpartikelfiltern

Geschichte

Cer wurde 1803 von Jöns Jacob Berzelius und Wilhelm von Hisinger und gleichzeitig von Martin Heinrich Klaproth entdeckt und nach dem Planetoiden Ceres benannt. Die Herstellung des Elementes gelang Carl Gustav Mosander 1825 durch Reduktion des Chlorids mit Natrium.

Vorkommen

Natürlich kommt Cer vergesellschaftet mit anderen Lantaniden in Ceriterden vor:

Allanit (Ca, Ce, La, Y)₂(Al, Fe)₃(SiO₄)₃(OH)
Monazit (Ce, La, Th, Nd, Y)PO₄
Bastnäsit (Ce, La, Y)CO₃F

Herstellung

Nach einer aufwändigen Abtrennung der Cerbegleiter wird das Oxid mit Fluorwasserstoff zum Cerfluorid umgesetzt. Anschließend wird mit Calcium unter Bildung von Calciumfluorid zum Cer reduziert. Abtrennung verbleibender Calciumreste und Verunreinigungen erfolgen in einer zusätzlichen Umschmelzung im Vakuum.

Verbindungen

Cerdioxid CeO₂
Cer(III)-chlorid CeCl₃
Cer(IV)-sulfat Ce(SO₄)₂

Vorsichtsmaßnahmen

Cer ist wie alle Lanthanide leicht giftig. Metallisches Cer kann sich schon ab 65 °C entzünden. Cerbrände dürfen nicht mit Wasser gelöscht werden, da sich Wasserstoffgas entwickelt.

Weblinks

weitere Weblinks

WebElements.com - CeriumEnvironmentalChemistry.com - CeriumIt's Elemental - The Element CeriumCerium Properties and Applications
Abbildung in der Elementansammlung von Heinrich Pniok auf www.Pniok.de

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