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Cer



Eigenschaften
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl Cer, Ce, 58
Serie Lanthanoide
Gruppe, Periode, Block La, 6, d
Aussehen silbrig weiß
Massenanteil an der Erdhülle 0,0046 %
Atomar
Atommasse 140,116 u
Atomradius (berechnet) 185 () pm
Kovalenter Radius 165 pm
Van-der-Waals-Radius pm
Elektronenkonfiguration [Xe]4f26s2
Elektronen pro Energieniveau 2, 8, 18, 19, 9, 2
Austrittsarbeit 2,9 eV
1. Ionisierungsenergie 534,4 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie 1050 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie 1949 kJ/mol
4. Ionisierungsenergie 3547 kJ/mol
Physikalisch
Aggregatzustand fest
Modifikationen 1
Kristallstruktur kubisch flächenzentriert
Dichte 6,689 g/cm3
Mohshärte 2,5
Magnetismus
Schmelzpunkt 1071 K (798 °C)
Siedepunkt 3699 K (3426 °C)
Molares Volumen 20,69 · 10-6 m3/mol
Verdampfungswärme 414 kJ/mol
Schmelzwärme 5,46 kJ/mol
Dampfdruck

- Pa

Schallgeschwindigkeit 2100 m/s bei 293,15 K
Spezifische Wärmekapazität 190 J/(kg · K)
Elektrische Leitfähigkeit 1,15 · 106 S/m
Wärmeleitfähigkeit 11,4 W/(m · K)
Chemisch
Oxidationszustände 3, 4
Oxide (Basizität)  ? (leicht basisch)
Normalpotential -2,483 V (Ce3+ + 3e- → Ce)
Elektronegativität 1,12 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZM ZE MeV ZP
134Ce

{syn.}

3,16 d ε 0,500 134La
135Ce

{syn.}

17,7 h ε 2,026 135La
136Ce

0,19 %

Stabil
137Ce

{syn.}

9,0 h ε 1,222 137La
138Ce

0,25 %

Stabil
139Ce

{syn.}

32,501 d ε 0,581 139La
140Ce

88,48 %

Stabil
141Ce

{syn.}

32,501 d β- 0,581 141Pr
142Ce

11,08 %

5 · 1016 a β-β- 4,505 142Nd
143Ce

{syn.}

33,039 h β- 1,462 143Pr
144Ce

{syn.}

284,893 d β- 0,319 144Pr
Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung
R- und S-Sätze R: 11
S: 17
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
 

Cer [tseːr] (auch Zer bzw. Cerium genannt) ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Ce und der Ordnungszahl 58. Das Element wird den Metallen der seltenen Erden zugeordnet.

Inhaltsverzeichnis

Geschichte

Cer wurde 1803 von Jöns Jacob Berzelius und Wilhelm von Hisinger und gleichzeitig von Martin Heinrich Klaproth entdeckt und nach dem Zwergplaneten Ceres benannt. Die Herstellung des Elements gelang Carl Gustav Mosander 1825 durch Reduktion des Chlorids mit Natrium.

Vorkommen

In der Natur kommt Cer vergesellschaftet mit anderen Lanthanoiden in sogenannten Ceriterden vor, wie zum Beispiel im Allanit (Ca, Ce, La, Y)2(Al, Fe)3(SiO4)3(OH), im Monazit (Ce, La, Th, Nd, Y)PO4 sowie im Bastnäsit (Ce, La, Y)CO3F.

Gewinnung und Herstellung

Nach einer aufwendigen Abtrennung der Cer-Begleiter wird das Oxid mit Fluorwasserstoff zum Cerfluorid umgesetzt. Anschließend wird es mit Calcium unter Bildung von Calciumfluorid zum Cer reduziert. Die Abtrennung verbleibender Calciumreste und Verunreinigungen erfolgt in einer zusätzlichen Umschmelzung im Vakuum.

Eigenschaften

Cer kann im festen Aggregatzustand in vier Modifikationen vorgefunden werden:

\mathrm{(\alpha)Cer\ _{\overrightarrow { -196\,^{\circ}\mathrm{C}}}\ (\beta)Cer\ _{\overrightarrow { -23\,^{\circ}\mathrm{C}}}\ (\gamma)Cer\ _{\overrightarrow { 726\,^{\circ}\mathrm{C}}}\ (\delta)Cer}

Das silbrigweiß glänzende Metall ist das reaktivste Element der Lanthanoide. Oberflächliche Verletzungen der schützenden gelben Oxidschicht entzünden das Metall. Oberhalb von 150 °C verbrennt es unter heftigem Glühen zum Cerdioxid. Mit Wasser reagiert es zum Cerhydroxid.

Unter Wärmeeinfluss löst es sich in Ethanol. Auch in Säuren und Laugen kann es gelöst werden.

Cer kommt in Verbindungen als dreiwertiges farbloses oder vierwertiges gelbes bis orangefarbiges Kation vor.

Verwendung

Da sich die chemischen Eigenschaften der Seltenen Erden ähneln, wird selten Cer in Reinform eingesetzt, sondern in der Mischung, in der es bei der Herstellung aus den Seltenerd-Mineralien anfällt, dem sogenannten Mischmetall.

  • In der Metallurgie dient Mischmetall als Zusatz für Aluminiumlegierungen und hochtemperaturbeständige Eisenbasislegierungen. Es unterstützt im Schmelzprozess die Abtrennung von Schwefel und Sauerstoff.
  • Mischmetall dient als Ausgangsstoff für Zündsteine für die Verwendung in Feuerzeugen und zur Erzeugung von Funkenregen auf Achterbahnen und in Filmszenen (Unfallszenen).
  • Cerdioxid (CeO2) wird zur Stabilisierung des keramischen Katalysatorträgers aus Aluminiumoxid für Autoabgaskatalysatoren verwandt
  • Bestandteil einiger Spezialgläser, zum Beispiel UV-Filter und Windschutzscheiben, und Enttrübungsmittel in der Glasherstellung
  • Zur Färbung von Emaille
  • Cerdioxid findet Verwendung als Poliermittel in der Glasbearbeitung
  • Cer-dotierte Fluoreszenz-Farbstoffe (Leuchtstoffe) in Bildröhren und weißen Leuchtdioden
  • als Dotierung in Glühstrümpfen
  • Selbstreinigende Backöfen enthalten eine cerhaltige Beschichtung
  • Cer(IV)-sulfat als Oxidationsmittel in der Quantitativen Analyse (Cerimetrie)
  • als Kontrastmittel bei Kernresonanz
  • als Leuchtstoff in Gasentladungsröhren
  • zur Regeneration von Rußpartikelfiltern im Kraftstoff gelöst beigemischt
  • als Teil von Nichtedelmetallhaltigen Aufbrennlegierungen in der Zahntechnik (Keramik)
  • als Oxidationsmittel für organische Synthesen mit CAN (Cerium ammonium nitrat), (NH4)2Ce(NO3)6

Sicherheitshinweise

Cer ist wie alle Lanthanoide leicht giftig. Metallisches Cer kann sich schon ab 65 °C entzünden. Als fein verteiltes Metall kann es sich an der Luft ohne Energiezufuhr erhitzen und schließlich entzünden. Die Zündbereitschaft hängt u.a. sehr stark von der Korngröße und dem Verteilungsgrad ab. Cerbrände dürfen nicht mit Wasser gelöscht werden, da sich Wasserstoffgas entwickelt.

Verbindungen

 


  • WebElements.com - Cerium
  • EnvironmentalChemistry.com - Cerium
  • It's Elemental - The Element Cerium
  • Cerium Properties and Applications
 
Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Cer aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.
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