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CÉRIO |
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O cério ( do latim "cerium", em homenagem
ao asteróide Ceres ), é um elemento químico de símbolo
Ce , número atômico 58 ( 58 prótons e 58 elétrons ) com
massa atómica 140,1 u. É um elemento metálico da série
transição interna ( terra rara , lantanídio ) encontrado
principalmente nos minerais monazita e bastnasita. À
temperatura ambiente, o cério encontra-se no estado
sólido.
É usado principalmente na forma de ligas para a produção
de pedras de ignição de isqueiros e eletrodos de arco de
grafite na indústria cinematográfica. O seu óxido é
usado como catalisador em fornos auto-limpantes e na
indústria do petróleo. O seu sulfato é um forte agente
oxidante usado em análises químicas volumétricas.
Foi descoberto em 1803 pelo sueco Jöns Jacob Berzelius.
Características principais
O cério é um elemento metálico prateado, pertencente a
série química transição interna ( terra rara ,
lantanídio ). É usado em algumas ligas terras raras.
Assemelha-se ao ferro na cor e no brilho, mas é macio,
maleável e dúctil. Perde o lustre rapidamente em
presença do ar.
Somente o európio é mais reativo entre os elementos
terras raras. As soluções alcalinas e os ácidos diluidos
e concentrados atacam o metal rapidamente. O metal puro
pode inflamar-se quando riscado com uma faca. O cério
reage lentamente em água fria e rapidamente em água
quente.
Devido a distribuição eletrônica no subnível 4f e de
outros orbitais mais externos, o cério exibe
características químicas interessantes. Por exemplo, a
compressão ou refrigeração do metal pode modificar o seu
estado de oxidação de +3 a +4.
O cério com estado de oxidação +3 é denominado ‘’’ceroso’’’
, quando apresenta estado de oxidação +4 de ‘’’cérico’’’.
Os sais de cério IV ( céricos ) são vermelhos,
alaranjados ou amarelos, e os de cério III ( cerosos )
são geralmente brancos.
Aplicações
Em metalurgia:
É usado para a produção de ligas de alumínio, aços e
ferros..
Adicionar cério ao ferro fundido para produzir ferro
maleável.
No aço o cério pode ajudar a reduzir sulfetos e óxidos.
O cério é usado em aço inoxidável como agente
endurecedor.
3 a 4% de cério são adicionados a ligas de magnésio para
dar resistência ao calor..
O cério é usado nas ligas que são usadas para a produção
de imãs permanentes
O cério é um componente de ligas pirofosfóricas usados
para a produção de pedras de isqueiros.
Óxido de cério
O óxido foi usado em mantas ( camisas ) de lampiões à
gás
O óxido está emergindo como catalisador de
hidrocarbonetos em fornos auto-limpantes, incorporado
nas paredes do forno.
O óxido de cério é usado como abrasivo na indústria de
polimento de vidros..
O óxido de cério está encontrando uso como catalisador
no craqueamento e refinamento do petróleo
O cério é usado em lâmpadas de arco de carbono,
principalmente na indústria cinematográfica.
O sulfato cérico é usado extensivamente como agente
oxidante em análises quantitativas volumétricas:(
titulação volumétrica ).
Compostos de cério são usados na manufatura do vidro ,
tanto como componente como descorante.
Compostos de cério são usados para a coloração de
esmalte
No vidro, o óxido de cério permite a absorção da luz
ultravioleta.
Compostos de cério III e cério IV são usados para
catalisar sínteses orgânicas.
É usado como componente do cristal de cintilação em
camera gama de última geração em medicina nuclear.
História
O cério foi descoberto na Suécia por Jöns Jacob
Berzelius e Wilhelm von Hisinger, e independentemente na
Alemanha por Martin Heinrich Klaproth, ambos em 1803.
O cério foi assim nomeado por Berzelius em homenagem ao
asteróide Ceres descoberto dois anos antes (1801). O
metal foi isolado em 1875 por Norton e Hillebrand.
Ocorrência
O cério é o mais abundante entre os elementos terras
raras, perfazendo aproximadamente 0.0046% da crosta
terrestre. É encontrado em vários minerais incluindo a
alanita ( ortita - ( Ca, Ce, La, Y )2( Al, Fé )3( SiO4
)3( OH ), monazita ( Ce, La, Th, Nd, Y )PO4, bastnasita(
Ce, La, Y )CO3F, hidroxilbastnasita ( Ce, La, Nd
)CO3(OH, F), rabdofano ( Ce, La, Nd )PO4-H2O, e
sinquisita Ca( Ce, La, Nd, Y )( CO3 )2F. A monazita e a
bastnasita são atualmente as duas mais importantes
fontes de cério.
O cério é preparado geralmente através de um processo de
trocas de íons que usa areias monazíticas como fontes de
cério. Grandes depósitos de monazita, alanita e
bastnasita fornecerão cério, tório e outros metais
terras raras durante muitos anos.
Os mais importantes depósitos de areias monazíticas são
encontradas nos Estados Unidos ( Idaho-Montana e Florida
) , Brasil ( Espírito Santo e Catalão-Ouvidor ),
Austrália, África do Sul e Índia. A bastnasita é
encontrada principalmente na Califórnia ( Estados Unidos
).
Compostos
O cério tem dois estados de oxidação, +3 e +4. O
composto mais comum de cério é o óxido de cério IV (
CeO2 ), usado como "jeweller's rouge" e nas paredes de
alguns fornos auto-limpantes. Dois agentes oxidantes
comuns usados em titulometria são o sulfato cérico de
amônio , ( NH4 )2Ce ( SO4)3 ) e o nitrato cérico de
amônio ou CAN, ( NH4 )2Ce( NO3 )6 ).
O cério forma também um cloreto, CeCl3 ou cloreto de
cério III, usado para facilitar reações em grupos
carbonilas em química orgânica. Outros compostos de
cério são o carbonato de cério III ( Ce2( CO3 )3 ), o
fluoreto de cério III ( CeF3 ), e o sulfato cérico , Ce(
SO4 )2 .
Isós
O cério natural é composto por 3 isós estáveis e um
radioisó: Ce-136, Ce-138, Ce-140, e Ce-142, sendo o
Ce-140 o mais abundante (88.48% ). 27 radioisós tem
sido caracterizados, sendo os mais estáveis e/ou
abundantes o Ce-142 com uma meia-vida acima de 5 x 1016
anos, o Ce-144 com uma meia-vida de 284.893 dias, o
Ce-139 com uma meia vida de 137.640 dias, e o Ce-141 com
uma meia-vida de 32.501 dias. Todos os demais
radioisos tem meias-vidas inferior a 4 dias e,
destes, a maioria com períodos de semi-desintegração
abaixo de 10 minutos. Este elemento apresenta, também, 2
isós meta estáveis.
As massas atômicas dos isós de cério variam de 123 u
( Ce-123 ) até 152 u ( Ce-152 ).
Precauções
O cério, como todos os metais terras raras, apresenta
uma toxicidade de moderada a baixa. O cério é um forte
agente redutor e inflama-se espontaneamente com o ar
entre 65 °C e 80 °C. O cério pode reagir explosivamente
com o zinco, e suas reações com bismuto e antimônio são
muito exotérmicas.
As emanações da combustão do cério
são muito tóxicas. A água não deve ser usada como
extintor na queima do cério porque este metal reage com
a água e com o gás hidrogênio resultante. Trabalhadores
expostos ao cério apresentaram coceiras, sensibilidade
ao calor e lesões na pele.
Animais injetados com altas
doses de cério morreram devido a colapsos
cardiovasculares O óxido de cério IV é poderoso agente
de oxidação em altas temperaturas e reagirá com os
materiais orgânicos combustíveis. Quando o cério não é
radioativo, a classe comercial impura pode conter tório,
que é radioativo. O cério não apresenta nenhuma função
biológica conhecida.
Geral
Nome, símbolo, número Cério, Ce, 58
Classe , série química Metal , transição interna (
Lantanídio )
Grupo , período, bloco _ , 6 , d
Densidade, dureza 6689 kg/m3, 2,5
Cor e aparência Branco prateado
Propriedades atômicas
Massa atómica 140,116(1) u
Raio médio† Sem dados
Raio atómico calculado 185 picómetro
Raio covalente Sem dados
Raio de van der Waals Sem dados
Configuração electrónica [Xe]4f15d16s1
Estados de oxidação (óxido) 3,4 (levemente básico)
Estrutura cristalina Cúbica centrada nas faces
Propriedades físicas
Estado da matéria Sólido
Ponto de fusão 1071 K (798 °C)
Ponto de ebulição 3699 K (3424 °C)
Entalpía de vaporização 414 kJ/mol
Entalpía de fusão 5,46 kJ/mol
Pressão de vapor _ Pa a 1071 K
Velocidade do som 2100 m/s a 293,15 K
Informações diversas
Eletronegatividade 1,12 (Pauling)
Calor específico 190 J/(kg·K)
Condutividade elétrica 1,15 · 106 m-1·Ω-1
Condutividade térmica 11,4 W/(m·K)
1º Potencial de ionização 534,4 kJ/mol
2º Potencial de ionização 1050 kJ/mol
3º Potencial de ionização 1949 kJ/mol
4º Potencial de ionização 3547 kJ/mol
Isós mais estáveis
iso. AN Meia-vida MD ED MeV PD
134Ce Sintético 3,16 días ε 0,500 134La
136Ce 0,19% Cério é Isó estável com 78 neutrons
138Ce 0,25% Cério é estável com 80 neutrons
139Ce Sintético 137,640 días ε 0,278 139La
140Ce 88,48% Cério é estável com 82 neutrons
141Ce Sintético 32,501 días β- 0,581 141Pr
142Ce 11,08% >5 x 1016 anos β- desconhecido 142Nd
144Ce Sintético 284,893 días β- 0,319 144Pr
Unidades SI e CNTP, exceto onde indicado o contrário
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Foto: quimlab.com.br |
Referências
Los Alamos National Laboratory – Cerium
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