Was ist Cer?
Cer (englisch: cerium) ist ein Seltenerdelement mit dem Elementsymbol Ce und der Ordnungszahl 58.
Cer ist ein Lanthanidenelement der Gruppe 3 des Periodensystems. Mit einer Massenkonzentration von 0,046 % ist es das am häufigsten vorkommende Seltenerdelement in der Erdkruste. Es kommt hauptsächlich in Mineralien wie Monazit und Bastnezit vor.
Es hat die Wertigkeiten +2, +3 und +4. Die Wertigkeit +2 ist selten, aber CeI2, CeH2 und CeS sind ebenfalls vorhanden. Cer(IV)-Salze sind rot-orange oder gelb, während Cer(III)-Salze oft weiß oder farblos sind. Beide absorbieren UV-Strahlung gut.
Anwendungen von Cer
Cer wird in vielen Bereichen kommerziell genutzt. Cer absorbiert UV-Strahlung und kann daher in Autoscheiben und Sonnenbrillen mit UV-Schutz verwendet werden.
Oxide von Cer reagieren chemisch mit Siliziumdioxid, einem Hauptbestandteil von Glas, und werden daher als Glaspoliermittel verwendet. Legierungen mit Eisen werden in Feuerzeugen und anderen Produkten als Anzündlegierung verwendet.
Cer ist auch als blau fluoreszierender Leuchtstoff bekannt und kann in LEDs und Kathodenstrahlröhren verwendet werden.
Eigenschaften von Cer
Cer ist ein silbrig-weißes Metall, das an der Luft leicht oxidiert und sich dabei allmählich in Ceroxid (IV) (CeO2) verwandelt. Es hat einen Schmelzpunkt von 795 °C und einen Siedepunkt von 3443 °C. Es entzündet sich bei 160 °C.
Cer ist schwach wasserlöslich, und bei der Reaktion mit heißem Wasser entsteht Cer(III)-hydroxid. Es ist löslich in Säuren und Ammoniak. Bei Zugabe von Perhalogensäure und Ammoniak zu wässrigen Lösungen von Lanthaniden färbt sich Cer dunkelbraun. Cer ist daher in Mischungen von Seltenen Erden leicht nachweisbar.
Cer reagiert mit allen Halogenen. Es löst sich leicht in verdünnter Schwefelsäure, wobei eine farblose Lösung von Ce(III)-Ionen entsteht, die als Komplexe wie [Ce(OH2)9]3+ vorliegen.
Struktur von Cer
Die stabile Kristallstruktur von Cer bei Raumtemperatur und -druck ist eine kubisch-flächenzentrierte Gitterstruktur. Oberhalb von 730 °C nimmt es eine kubisch-körperzentrierte Gitterstruktur an, bei niedrigeren Temperaturen eine hexagonale, dicht gepackte Struktur, und unterhalb von -150 °C nimmt es wieder eine kubisch-flächenzentrierte Struktur an.
Die Dichte von Cer bei Raumtemperatur beträgt 6,770 g/cm³ und die Flüssigkeitsdichte am Schmelzpunkt 6,55 g/cm³. Die Elektronenkonfiguration ist [Xe] 4f1 5d1 6s2.
Weitere Informationen zu Cer
1. Förderung von Cer
Geringe Mengen an Cer-Ressourcen werden in Japan gefördert, aber auch in China, den USA und Indien gibt es große Reserven. Die wichtigsten Mineralien sind (Ce,La)(CO3)F (Bastnäsit) und (Ce, La, Nd, Th)PO4 (Monazit), die jeweils etwas weniger als die Hälfte Ceroxid enthalten. Etwa 90 % der Produktion wird aus dem komplexen Erz der Magnetit-Nebenprodukte im chinesischen Binnenland gewonnen.
2. Herstellung von Cer
Bastnesit aus den USA wird oxidiert, gemahlen und für die Verwendung in Allzweck-Schleifmitteln nach der Korngröße klassifiziert. Das Hydroxid wird mit Salzsäure extrahiert, wobei Verbindungen wie Ceroxid entstehen.
Cer-Metall kann durch Calcium-Metall-Reduktion oder Schmelzflusselektrolyse hergestellt werden. Ferrocerium (E: Ferrocerium) wird hauptsächlich in den USA hergestellt und als Stahlzusatzstoff eingeführt.
3. Cer-Isotope
Cer hat vier stabile Isotope, 136Ce, 138Ce, 140Ce und 142Ce, sowie radioaktive Isotope mit Massenzahlen zwischen 119 und 157. Von diesen Isotopen hat 140Ce mit 88,48 % die größte natürliche Häufigkeit; 142Ce durchläuft vermutlich zwei Betazerfälle und hat eine Halbwertszeit von über 5 x 1016 Jahren, wurde aber nie beobachtet.
Siebenundzwanzig radioaktive Isotope wurden identifiziert, wobei 144Ce mit einer Halbwertszeit von 284,893 Tagen das stabilste ist; 139Ce hat eine Halbwertszeit von 137,640 Tagen und 141Ce eine Halbwertszeit von 32,501 Tagen. Alle anderen Radioisotope haben Halbwertszeiten von weniger als 4 Tagen, die meisten innerhalb von 10 Minuten. Es existieren auch zwei Kernisomere.