ჯადოსნური იშვიათი დედამიწის ელემენტი: ცერიუმი

ცერიუმი არის უდავო 'დიდი ძმა' იშვიათი დედამიწის ელემენტების დიდ ოჯახში. პირველ რიგში, ქერქში იშვიათი დედამიწის მთლიანი სიჭარბეა 238ppm, ცერიუმი 68ppm- ზე, რაც შეადგენს დედამიწის მთლიანი იშვიათი შემადგენლობის 28% -ს და პირველ რიგში; მეორეც, ცერიუმი არის მეორე იშვიათი დედამიწის ელემენტი, რომელიც აღმოაჩინა Yttrium- ის აღმოჩენიდან ცხრა წლის შემდეგ (1794). მისი გამოყენება ძალიან ვრცელია, ხოლო "ცერიუმი" შეუჩერებელია

ცერიუმის ელემენტის აღმოჩენა

Carl Auer von Welsbach

ცერიუმი აღმოაჩინეს და დაასახელეს 1803 წელს გერმანელმა კლოპერსმა, შვედელმა ქიმიკოსმა J ö ns Jakob Berzelius- მა და შვედმა მინერალოგისტმა ვილჰელმ ჰისინგერმა. მას ეწოდება ცერიას, ხოლო მის საბადო ეწოდება ცერიტს, ცერესის ხსოვნას, ასტეროიდს, რომელიც აღმოაჩინა 1801 წელს. სინამდვილეში, ამ ტიპის ცერიუმის სილიკატი არის ჰიდრატირებული მარილი, რომელიც შეიცავს 66% -დან 70% ცერიუმს, ხოლო დანარჩენი არის კალციუმის, რკინის და ნაერთების ნაერთებიyttrium.

ცერიუმის პირველი გამოყენება იყო გაზის ბუხარი, რომელიც გამოიგონეს ავსტრიელმა ქიმიკოსმა კარლ აუერ ფონ ველსბახმა. 1885 წელს მან სცადა მაგნიუმის, ლანტანუმის და იტტრიუმის ოქსიდის ნაზავი, მაგრამ ამ ნარევებმა წარმატების გარეშე გამოუშვა მწვანე შუქი.

1891 წელს მან აღმოაჩინა, რომ სუფთა თორიუმის ოქსიდი უკეთეს შუქს წარმოქმნიდა, თუმცა ის ლურჯი იყო და ცერიუმის (IV) ოქსიდთან შერეული იყო, რათა წარმოქმნას ნათელი თეთრი შუქი. გარდა ამისა, ცერიუმის (IV) ოქსიდი ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას, როგორც კატალიზატორი თორიუმის ოქსიდის წვისთვის

ცერიუმის მეტალი

★ Cerium არის სადინარი და რბილი ვერცხლის თეთრი ლითონი, რომელსაც აქვს აქტიური თვისებები. ჰაერის ზემოქმედებისას, ის ჟანგბდება, ქმნის ჟანგს, როგორიცაა კანაფის ოქსიდის ფენა. როდესაც გაცხელდება, ის იწვის და სწრაფად რეაგირებს წყლით. სანტიმეტრის ზომის ცერიუმის ლითონის ნიმუში მთლიანად კოროზირდება დაახლოებით ერთი წლის განმავლობაში. მოერიდეთ კონტაქტს ჰაერთან, ძლიერ ოქსიდანტებთან, ძლიერ მჟავებთან და ჰალოგენებთან.

★ Cerium ძირითადად არსებობს მონაზიტისა და ბასტნაიზიტში, ასევე ურანის, თორიუმისა და პლუტონიუმის ბუჩქების პროდუქტებში. გარემოსთვის საზიანოა, განსაკუთრებული ყურადღება უნდა მიექცეს წყლის ობიექტების დაბინძურებას.

★ ცერიუმი არის 26 -ე ყველაზე უხვი ელემენტი, რომელიც დედამიწის ქერქის 68ppm- ს შეადგენს, მეორე კი მხოლოდ სპილენძის (68ppm). ცერიუმი უფრო უხვი არის, ვიდრე ჩვეულებრივი ლითონები, როგორიცაა ტყვია (13pm) და კალის (2.1ppm).

ცერიუმის ელექტრონის კონფიგურაცია

ელექტრონული შეთანხმებები:
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P66S2 4F1 5D1
★ ცერიუმი მდებარეობს Lanthanum– ის შემდეგ და აქვს 4F ელექტრონი, რომელიც იწყება ცერიუმიდან, რაც ამარტივებს ქიმიურ რეაქციებში მონაწილეობას. ამასთან, ცერიუმის 5D ორბიტალი ოკუპირებულია და ეს ეფექტი საკმარისად ძლიერი არ არის ცერიუმში.

★ ლანტანიდის უმეტესობას შეუძლია გამოიყენოს მხოლოდ სამი ელექტრონი, როგორც Valence Electron, გარდა ცერიუმისა, რომელსაც აქვს ცვლადი ელექტრონული სტრუქტურა. 4F ელექტრონების ენერგია თითქმის იგივეა, რაც ლითონის მდგომარეობაში დელიკალიზებული გარე 5D და 6S ელექტრონები, და საჭიროა მხოლოდ მცირე რაოდენობით ენერგია ამ ელექტრონული ენერგიის დონის ფარდობითი ოკუპაციის შესაცვლელად, რის შედეგადაც ორმაგი ვალენტია+3 და+4. ნორმალური მდგომარეობაა+3 ვალენტობა, რომელიც აჩვენებს+4 ვალენტურობას ანაერობულ წყალში.
ცერიუმის გამოყენება

★ შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც შენადნობის დანამატი და ცერიუმის მარილების წარმოებისთვის და ა.შ.

★ ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც მინის დანამატი ულტრაიისფერი და ინფრაწითელი სხივების შთანთქმის მიზნით და ფართოდ გამოიყენება მანქანის მინაში.

★ შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც გარემოს დაცვის შესანიშნავი მასალა, და ამჟამად ყველაზე წარმომადგენელია საავტომობილო გამონაბოლქვის გამწმენდის კატალიზატორი, რომელიც ეფექტურად ხელს უშლის დიდი რაოდენობით საავტომობილო გამონაბოლქვის გაზს ჰაერში.

★ შუქიიშვიათი დედამიწის ელემენტებიძირითადად, ცერიუმისგან შედგება, რადგან მცენარეთა ზრდის რეგულატორებმა შეიძლება გააუმჯობესონ მოსავლის ხარისხი, გაზარდონ მოსავლიანობა და გააძლიერონ მოსავლის სტრესი.

★ ცერიუმის სულფიდს შეუძლია შეცვალოს ლითონები, როგორიცაა ტყვიის და კადმიუმი, რომლებიც საზიანოა პიგმენტებში გარემოსა და ადამიანებისთვის, შეუძლიათ პლასტმასის შეღებვა და ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას საიზოლაციო და მელნის ინდუსტრიებში.

★ცერიუმი (iv) ოქსიდიშეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც გაპრიალებული ნაერთი, მაგალითად, ქიმიური მექანიკური გაპრიალების დროს (CMP).

★ ცერიუმი ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც წყალბადის შესანახი მასალები, თერმოელექტრული მასალები, ცერიუმის ვოლფრამის ელექტროდები, კერამიკული კონდენსატორი, პიეზოელექტრული კერამიკა, ცერიუმის სილიკონის კარბიდის აბრაზიები, საწვავის უჯრედის ნედლეული, ბენზინის კატალიზატორი, მუდმივი მაგნიტური მასალები, სხვადასხვა ალოიის სტეიტები და არაერალური ლემები.