იშვიათი დედამიწის მაგიური ელემენტი: ცერიუმი

ცერიუმი არის უდავო „დიდი ძმა“ იშვიათი დედამიწის ელემენტების დიდ ოჯახში. პირველ რიგში, იშვიათი მიწების საერთო სიმრავლე ქერქში არის 238ppm, ცერიუმი 68ppm, რაც შეადგენს იშვიათი დედამიწის მთლიანი შემადგენლობის 28%-ს და პირველ ადგილზეა; მეორეც, ცერიუმი არის მეორე იშვიათი დედამიწის ელემენტი, რომელიც აღმოაჩინეს იტრიუმის აღმოჩენიდან ცხრა წლის შემდეგ (1794). მისი გამოყენება ძალიან ვრცელია და "ცერიუმი" შეუჩერებელია

ცერიუმის ელემენტის აღმოჩენა

კარლ აუერ ფონ უელსბახი

ცერიუმი აღმოაჩინეს და დაარქვეს 1803 წელს გერმანელ კლოპერსმა, შვედმა ქიმიკოსმა J ö ns იაკობ ბერცელიუსმა და შვედმა მინერალოგმა ვილჰელმ ჰისინგერმა. მას ცერიას ეძახიან, მის საბადოს კი ცერიტს, 1801 წელს აღმოჩენილი ასტეროიდის ცერერას ხსოვნას. სინამდვილეში, ამ ტიპის ცერიუმის სილიკატი არის ჰიდრატირებული მარილი, რომელიც შეიცავს 66%-დან 70%-მდე ცერიუმს, დანარჩენი კი კალციუმის ნაერთებია. , რკინა დაიტრიუმი.

ცერიუმის პირველი გამოყენება იყო გაზის ბუხარი, რომელიც გამოიგონა ავსტრიელმა ქიმიკოსმა კარლ აუერ ფონ უელსბახმა. 1885 წელს მან სცადა მაგნიუმის, ლანთანისა და იტრიუმის ოქსიდის ნარევი, მაგრამ ამ ნარევებმა მწვანე შუქი გამოუშვა უშედეგოდ.

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

მეტალი ცერიუმი

★ ცერიუმი არის დრეკადი და რბილი ვერცხლისფერი თეთრი ლითონი აქტიური თვისებებით. ჰაერის ზემოქმედებისას ის იჟანგება და იქმნება ჟანგი, როგორც აქერცლილი ოქსიდის ფენა. გაცხელებისას იწვის და წყალთან სწრაფად რეაგირებს. სანტიმეტრის ზომის ცერიუმის ლითონის ნიმუში მთლიანად კოროზირდება დაახლოებით ერთი წლის განმავლობაში. მოერიდეთ კონტაქტს ჰაერთან, ძლიერ ოქსიდანტებთან, ძლიერ მჟავებთან და ჰალოგენებთან.

★ ცერიუმი ძირითადად გვხვდება მონაზიტში და ბასტნეზიტში, ასევე ურანის, თორიუმის და პლუტონიუმის დაშლის პროდუქტებში. გარემოსთვის საზიანოა, განსაკუთრებული ყურადღება უნდა მიექცეს წყლის ობიექტების დაბინძურებას.

★ ცერიუმი 26-ე ყველაზე უხვი ელემენტია, რომელიც დედამიწის ქერქის 68 ppm-ს შეადგენს, მეორე ადგილზე მხოლოდ სპილენძს (68ppm) შემდეგ. ცერიუმი უფრო უხვია ვიდრე ჩვეულებრივი ლითონები, როგორიცაა ტყვია (13pm) და კალა (2.1ppm).

ცერიუმის ელექტრონის კონფიგურაცია

ელექტრონული მოწყობა:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f1 5d1
★ ცერიუმი მდებარეობს ლანთანუმის შემდეგ და აქვს 4f ელექტრონი ცერიუმიდან დაწყებული, რაც აადვილებს ქიმიურ რეაქციებში მონაწილეობას. თუმცა, ცერიუმის 5D ორბიტალი დაკავებულია და ეს ეფექტი ცერიუმში საკმარისად ძლიერი არ არის.

★ ლანთანიდის უმეტესობას შეუძლია გამოიყენოს მხოლოდ სამი ელექტრონი, როგორც ვალენტური ელექტრონი, გარდა ცერიუმისა, რომელსაც აქვს ცვალებადი ელექტრონული სტრუქტურა. 4f ელექტრონების ენერგია თითქმის იგივეა, რაც მეტალის მდგომარეობაში დელოკალიზებული გარე 5d და 6s ელექტრონების ენერგია და საჭიროა მხოლოდ მცირე რაოდენობით ენერგია ამ ელექტრონული ენერგიის დონეების შედარებითი ოკუპაციის შესაცვლელად, რაც იწვევს ორმაგ ვალენტობას. +3 და +4. ნორმალური მდგომარეობაა +3 ვალენტობა, რომელიც აჩვენებს +4 ვალენტობას ანაერობულ წყალში.
ცერიუმის გამოყენება

★ შეიძლება გამოყენებულ იქნას შენადნობის დანამატად და ცერიუმის მარილების დასამზადებლად და ა.შ.

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

★ შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც გარემოს დაცვის შესანიშნავი მასალა და ამჟამად ყველაზე წარმომადგენლობითია მანქანის გამონაბოლქვი გამწმენდი კატალიზატორი, რომელიც ეფექტურად აფერხებს დიდი რაოდენობით ავტომობილის გამონაბოლქვი აირის ჰაერში ჩაშვებას.

★ სინათლეიშვიათი დედამიწის ელემენტებიძირითადად ცერიუმისგან შემდგარს, როგორც მცენარეთა ზრდის მარეგულირებელს, შეუძლია გააუმჯობესოს მოსავლის ხარისხი, გაზარდოს მოსავლიანობა და გააძლიეროს მოსავლის სტრესის წინააღმდეგობა.

★ ცერიუმის სულფიდს შეუძლია შეცვალოს ლითონები, როგორიცაა ტყვია და კადმიუმი, რომლებიც საზიანოა გარემოსთვის და ადამიანისთვის პიგმენტებში, შეუძლია პლასტმასის შეღებვა და ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას საიზოლაციო და მელნის ინდუსტრიაში.

★ცერიუმის (IV) ოქსიდიშეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც გასაპრიალებელი ნაერთი, მაგალითად, ქიმიურ-მექანიკურ გასაპრიალებელში (CMP).

★ ცერიუმი ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას, როგორც წყალბადის შესანახი მასალა, თერმოელექტრული მასალები, ცერიუმის ვოლფრამის ელექტროდები, კერამიკული კონდენსატორი, პიეზოელექტრული კერამიკა, ცერიუმის სილიციუმის კარბიდის აბრაზივები, საწვავის უჯრედების ნედლეული, ბენზინის კატალიზატორები, მუდმივი მაგნიტური მასალები, სამედიცინო მასალები, სხვადასხვა შენადნობი ფოლადი და არა შავი ლითონები.