Химия у нас дома.

Церий.

ЦерийЦерий — химический элемент с атомным номером 58, обозначается в периодической системе элементов символом Ce (лат. Cerium). Из группы лантаноидов. Природный церий состоит из смеси четырёх стабильных изотопов: 136Ce, 138Ce, 140Ce и 142Ce. Атомный радиус церия составляет 181 пм.

Ковкий, вязкий металл железно-серого цвета.

Назван в честь самой большой из малых планет, Цереры (Ceres), открытой 1 января 1801 года итальянским астрономом Джузеппе Пьяцци. Немецкий химик М. Г. Клапрот, открывший цериевую землю почти одновременно со своими шведскими коллегами — В. Хизингером и Й. Я. Берцелиусом, возражал против названия «церий», предлагая «церерий». Берцелиус, однако, отстоял свое название, ссылаясь на трудности произношения того имени, которое предлагал новому элементу Клапрот.

Получают электролизом расплава фторида церия CeF3.

Применение. Австрийский химик Ауэр фон Вельсбах (1858...1928) был большим специалистом в области редких земель. Он открыл четыре новых лантаноида, правда, в таблицу Менделеева из них вошли только два – неодим и празеодим. Ауэр фон Вельсбах был не только очень требовательным к себе исследователем. Та сторона научной работы, которую ныне называют «связью с производством» или «внедрением», у него была организована значительно лучше, чем у многих его коллег и современников. Не удивительно, что именно он в 1884 г. взял патент на применение окиси церия в газокалильных лампах. В то время газовое освещение еще могло конкурировать с электрическим. На газовые рожки стали надевать «ауэровские колпачки», и света в домах прибавилось. Особенно полезными оказались эти колпачки в больших помещениях – вестибюлях театров, на вокзалах, в выставочных залах. Тусклое пламя газовых светильников становилось ярче потому, что сетчатые ауэровские колпачки были пропитаны окислами тория и церия. Конечно, это применение элемента №58 теперь кажется архаичным, но рассказ о нем – это не только дань прошлому. В подобной роли церий иногда выступает и в наши дни. Нынешнее кино – и съемка и демонстрация фильмов – не обходится без ярких дуговых ламп. Чтобы сделать их свет еще ярче, в состав углей, между которыми вспыхивает дуга, вводят трифторид церия CeF3.

Есть еще одна давняя область применения элемента №58. Даже современная газовая зажигалка не может работать без кремня. Но в зажигалках работают не те темно-рыжие камешки, из которых высекают искры мальчишки. Кремни, которые мы покупаем в табачных киосках, это хрупкие светлые столбики из пирофорного сплава железа с редкоземельными металлами, среди которых больше всего церия. Тот же сплав работает в трассирующих снарядах. Сделанная из него специальная насадка надета на снаряд снаружи, а роль рифленого металлического диска, высекающего искру, здесь играет воздух. При больших скоростях трение насадки о воздух заставляет пирофорный сплав искрить

Цены на церий чистотой 99-99,9 составляют около 1-2 долл за 1 кг, в связи с тем, что себестоимость добычи данного элемента низка и он весьма распространен в ряду редкоземельных металлов. В современной технике широко используют способность церия (как и других лантаноидов) модифицировать сплавы на основе железа, магния, добавления 1% церия к магнию резко увеличивает прочность последнего на разрыв и сопротивление ползучести. Церий повышает электропроводность алюминия, меди, ниобия, титана. Легирование конструкционных сталей церием значительно повышает их прочность. Здесь действие церия в целом аналогично действию лантана. Но, поскольку церий и его соединения дешевле и доступнее, чем лантан, значение церия как легирующей добавки больше, нежели лантана. Легирование церием алюминия резко увеличивает его прочность и электропроводность (на несколько процентов).

Стоит отметить то обстоятельство что церий с рядом металлов при сплавлении реагирует весьма бурно с образованием интерметаллидов. Так, весьма характерна для церия бурная реакция с цинком при сплавлении или при локальном нагревании смеси порошка церия с порошком цинка. Эта реакция протекает в форме мощного взрыва, поэтому весьма опасно прибавление кусочка церия к расплавленному цинку — происходит яркая вспышка и сильный взрыв.

В химической и нефтяной промышленности диоксид церия используют как катализатор. В частности, CeO2 хорошо ускоряет практически важную реакцию между водородом и окисью углерода. Так же хорошо и надёжно работает двуокись церия в аппаратах, где происходит дегидрогенизация спиртов. Другое соединение церия — его сульфат Ce(SO4)2 — считают перспективным катализатором для сернокислого производства. Он намного ускоряет реакцию окисления сернистого ангидрида в серный.

В атомной технике широко применяют церий-содержащие стекла — они не тускнеют под действием радиации, позволяя изготавливать толстые стёкла для защиты персонала. Двуокись церия церит входит в состав специальных стёкол как осветлитель и иногда как светло-жёлтый краситель. То же вещество — основной компонент полирита, самого эффективного порошка для полировки оптического и зеркального стекла. Полирит — коричневый порошок, состоящий из окислов редкоземельных элементов. Окиси церия в нем не меньше 45%. Известно, что с переходом на полирит качество полировки значительно улучшилось.

Трифторид церия используется в качестве добавки при изготовлении углей для дуговых источников света, его добавление к материалу углей резко повышает яркость свечения. Оксид церия совместно с двуокисью титана используется для варки цветных стекол, окрашенных от светло-жёлтого до оранжевого оттенка. В качестве чрезвычайно стойких огнеупорных материалов используют двуокись церия(до 2300 °C в окислительной и инертной атмосфере), сульфид церия (до 1800 °C в восстановительной атмосфере). Соли церия применяются для лечения и предотвращения симптомов «морской болезни». В стоматологии используется цериевая сталь и керамика с содержанием двуокиси церия. Диоксид церия применяется в качестве компонента для производства твёрдого электролита высокотемпературных топливных элементов. Трёхфтористый церий в сплаве с фторидом стронция используется для производства очень мощных твердотельных аккумуляторных батарей. Анодом в таких батареях является чистый металлический церий.

Статья основана на материале из книги "Популярная библиотека химических элементов". Издательство «Наука», 1977. (электронная версия книги - n-t.ru) и сайте ru.wikipedia.org

О других химических элементах >>