Estrutura cerio, propriedades, obtenção, usos

Ele cério É um metal pertencente à série Lantanide, cujo símbolo químico é CE. Apesar de ser um elemento de terras raras, a verdade é que sua abundância é muito semelhante à de cobre e ainda maior que a de chumbo ou lata, tendo uma concentração de 66 ppm no córtex da Terra.

A colina é economicamente explorada dos minerais de monacita e bastnasita, dos quais vários dos outros lantanídeos também são obtidos. Nesses minerais, é necessário separar os íons CE⁴⁺ presente em seu óxido de CEO₂, CHAMADO CERIA. É o único lantanida que forma um óxido muito estável com um estado de oxidação de +4 e NO +3 (CE₂QUALQUER₃).

Amostra ultra pura de colina metálica selada em uma ampola de vidro com argônio. Fonte: imagens de alta resolução de elementos químicos/cc por (https: // criativecommons.Org/licenças/por/3.0)

Cerio é um metal que possui inúmeras aplicações industriais, bem como na melhoria do meio ambiente. Alguns de seus usos mais importantes são os seguintes: como pederneira de cigarros, catalisador de destilação de petróleo, controlador de emanações de gase de carro, etc.

Este metal tem grande relevância na química analítica. É tanto que a técnica tem seu próprio nome: cerimetria. Os íons CE⁴⁺, Em meio ácido, eles são fortes agentes oxidantes, reduzindo para CE³⁺. No processo, eles oxidam e quantificam analitos como: fé²⁺, NÃO₂, Sn²⁺, Ás³⁺, etc.

Em relação à parte biológica, a colina está presente nos fluidos do corpo humano, como saliva, suor, sangue, urina e fluidos cefalorraquidários. Também está presente em alguns alimentos, por exemplo, porca preta e pimenta verde. Portanto, é o lantanido com mais presença (mas não a participação) bioquímica.

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Descoberta

O Cerio foi descoberto por Jacob Berzelius e Wilhelm von Hister na Suécia em 1803, e independentemente por Martin Klaproth, no mesmo ano, na Alemanha.

Berzelius e Hister descobriram a colina em um mineral marrom avermelhado conhecido como Cerita: um silicato cerio-lantanan. Na verdade, eles não isolaram o metal puro, mas observaram que o metal tinha dois estados de oxidação. Um deles produziu sais incolores; Enquanto o outro produzia sais vermelhos amarelados.

Eles chamaram o recém -descoberto metal 'cerio' em homenagem a Ceres, um asteróide descoberto por Giuseppe Piazzi em 1801. O nome de Ceres também corresponde ao deus da agricultura na mitologia romana.

Klaproth também determinou que o novo elemento presente na Cerita, estava na forma de um óxido, que ele chamou de óxido de Ockroita para sua cor vermelha amarelada.

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Carl g. Mossandre, em 1825, conseguiu preparar a colina metálica usando a mesma metodologia usada para isolamento de alumínio no mesmo ano.

Mossandre reagiu sulfureto de cério com cloro para produzir cloreto de cério, reduzindo o último através de sua reação de potássio. O resultado foi cloreto de potássio e colina metálica, observando que o metal obtido tinha uma cor cinza com brilho metálico opaco.

Estrutura cerio

A colina tem muitas estruturas cristalinas, tendo até quatro formas alotrópicas apenas sob pressão atmosférica.

Em Hot, o cerio adota uma estrutura cúbica centrada no corpo (BCC), que existe apenas acima de 726 ºC e é simbolizado como Δ-cce.

Abaixo do 726 ºC à temperatura ambiente, o cerio adota uma estrutura cúbica centrada nas faces (FCC), representada como γ-CE.

Frio, por outro lado, o cerio cristaliza com uma estrutura DHCP, que existe na faixa de temperatura entre -150 ºC até 25 ºC aproximadamente. Esta fase ou alvo é representada como β-C; E é, juntamente com o γ-C, as fases mais predominantes do Cerio.

E, finalmente, temos outra estrutura densa da FCC, que existe abaixo de -150 ºC, e que é representada como α -ce.

Uma característica incomum na colina é que suas fases cristalinas têm velocidades de transição diferentes. Ou seja, quando um cristal de cerio é resfriado, não toda a sua estrutura passa, por exemplo, para a fase α-c, mas consistirá em uma mistura α-C e β-C, uma vez que a transformação de β-CE em α-ce, É mais lento que γ-CE para α-CE.

Configuração eletronica

Configurações eletrônicas de cério

A configuração eletrônica abreviada do cerio é a seguinte:

[Xe] 4f¹ 5 d¹ 6s²

Observe que três níveis de energia estão presentes em seus orbitais de Valência: 4f, 5d e 6s. Além disso, seus quatro elétrons têm energias eletrônicas relativamente semelhantes, o que explica outra peculiaridade estrutural do cério: pode ser oxidado ou reduzido sob altas pressões ou resfriamento intenso.

O cátion⁴⁺ Existe e é muito estável porque, como mencionado acima, os quatro elétrons têm energias semelhantes; Portanto, eles podem "se perder" sem dificuldade, formando ligações químicas. Por outro lado, o CE⁴⁺ É isoletrônico para o gás de xenônio, ganhando estabilidade extra.

Propriedades da CERIO

Aparência física

Sólido branco prateado

Massa molar

140.116 g/mol

Número atômico

58

Ponto de fusão

795 ºC

Ponto de ebulição

3.443 ºC

Densidade

6.770 g/cm³

Calor de fusão

5,46 kJ/mol

Calor de vaporização

398 KJ/mol

Capacidade calórica molar

26.94 J/(mol · k)

Dureza

Escala MOHS: 2.5

Estados de oxidação

Os estados de oxidação da colina são +1 (CE⁺), +2 (CE²⁺), +3 (CE³⁺), +4 (CE⁴⁺), sendo os dois últimos os mais predominantes.

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Eletro-negatividade

1.2 na escala Pauling

Energia de ionização

Primeiro: 534 KJ/mol

Segundo: 1.050 KJ/mol

Terceiro: 1.949 KJ/mol

Reatividade

A colina é oxidada no ar formando uma camada de óxido. Este processo é acelerado pelo aquecimento da formação de dióxido de cerio, CEO₂, Amarelo, também conhecido como Ceria:

CE + O₂ → CEO₂

Cerio é um metal pirofórico, ou seja, quando as fichas que se originam são raspadas imediatamente. É também um metal eletropositivo, que reage com a água fracamente, a reação que aumenta com a temperatura, produzindo colina (iii) e hidrogênio a gás:

2 ce + 6 h₂O → 2 CE (OH)₃ + 3 h₂

A colina é atacada por ácidos e bases, forte ou fraca, com exceção do ácido fluorhoréricico, com o qual forma uma camada protetora de fluoreto de cério na superfície do metal.

Por outro lado, Cerio é um forte agente redutor, capaz de reagir violentamente com zinco, antimônio e fósforo a 400 ºC.

Obtenção

A colina está presente em vários minerais, incluindo: La Monacita, La Bastnäsita, La Allanita, La Cerita e La Samarskita, sendo os minerais mais econômicos que o Monacita e o Bastnäsita.

O Bastnäsita, por exemplo, depois de ser coletado, recebe um tratamento com ácido clorídrico para limpá -lo de impurezas, como carbonato de cálcio. Posteriormente, é ao ar livre ao ar livre para oxidá -lo em óxido.

A maioria dos lantanídeos é oxidada para formar cérebros (LN₂QUALQUER₃). Os sesquexidas correspondem a óxidos formados por três átomos de oxigênio e dois átomos de outro elemento. No entanto, a colina é oxidada em dióxido de cério, que é insolúvel em água, sendo capaz de lixiviar ou extrair com ácido clorídrico 0.5 m, separando -se dos outros Lantanides.

A colina metálica pode ser obtida por meio. Também é produzido por urânio, plutônio e fissão nuclear de tório.

Usa/aplicações

Isqueiros

A colina é usada em combinação com vários elementos químicos, como lantano, neomida e paseomida, além de óxidos de ferro e magnésio, para agir como uma pederneira em isqueiros e isqueiros a gás.

Raio

O cério é usado na iluminação do arco de carbono, usado na indústria cinematográfica, e também como fósforo na iluminação fluorescente e na televisão colorida.

Metalurgia

A colina é usada em metalurgia como estabilizador de liga e eletrodos de soldagem.

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Vidro

O óxido de cério é usado como um composto de polimento que produz superfícies ópticas de alta qualidade, também sendo usada como um agente de descoloração de vidro, que se torna opaco para a radiação perto do ultravioleta.

A colina é usada no manto da luz inventada pelo químico austríaco Carl Auer von Welsbach, usando o dióxido de cério misturado com óxido de tório para a produção de uma luz branca brilhante. O óxido de cerio impede que as placas de vidro da televisão escurecem por bombardeio de elétrons.

Indústria de petróleo

O Cerium é usado como um catalisador no processo de destilação fracionada de óleo.

Meio Ambiente

O óxido de cério é usado como conversor catalítico para reduzir as emissões de monóxido de carbono e óxidos de nitrogênio nos gases de escape de veículos a motor. Esses óxidos são muito tóxicos para os seres humanos.

O óxido de cerio, adicionado ao diesel, serve como um catalisador para combustão e eliminação de partículas de carbono, evitando assim sua emissão à atmosfera na forma de uma fuligem.

Medicamento

Cerio oxalato tem sido usado no tratamento de náuseas e vômitos, especialmente aqueles que ocorrem durante a gravidez.

A colina é usada no tratamento de feridas produzidas em queimaduras da terceira série, não apenas por causa de seu efeito anti -séptico, mas também ajuda a prevenção de complicações sépticas e sistêmicas, que ocorrem após queimaduras ao corrigir toxinas liberadas.

Flammacerium (Silver Sulfadiazina) é usado como creme para evitar infecções por feridas devido a queimaduras importantes, reduzindo o nitrato de cério a aparência de imunossupressão.

A colina era usada como um antineoplásico, uma prática descartada. No entanto, estudos foram reiniciados para uso.

Pequenas quantidades de cerio são encontradas em humanos, principalmente nos ossos devido à sua semelhança com o cálcio.

Foi apontado que a colina poderia intervir no metabolismo, com alguns efeitos positivos. Por exemplo, Cerio agiria no metabolismo produzindo uma diminuição da pressão arterial, nos níveis de colesterol, apetite e no risco de coagulação sanguínea.

Referências

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