Cério
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O cério ( do latim "cerium", em homenagem ao asteróide Ceres ), é um elemento químico de símbolo Ce , número atômico 58 ( 58 prótons e 58 elétrons ) com massa atómica 140,1 u. É um elemento metálico da série transição interna ( terra rara , lantanídio ) encontrado principalmente nos minerais monazita e bastanasita. À temperatura ambiente, o cério encontra-se no estado sólido.
É usado principalmente na forma de ligas para a produção de pedras de ignição de isqueiros e eletrodos de arco de grafite na indústria cinematográfica. O seu óxido é usado como catalisador em fornos auto-limpantes e na indústria do petróleo. O seu sulfato é um forte agente oxidante usado em análises químicas volumétricas. Foi descoberto em 1803 pelo sueco Jöns Jacob Berzelius.
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| Geral | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Nome, símbolo, número | Cério, Ce, 58 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Classe , série química | Metal , transição interna ( Lantanídio ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Grupo , período, bloco | _ , 6 , d | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Densidade, dureza | 6689 kg/m3, 2,5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Cor e aparência | Branco prateado |
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| Propriedades atômicas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Massa atómica | 140,116 u | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Raio médio† | Sem dados | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Raio atómico calculado | 185 picómetro | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Raio covalente | Sem dados | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Raio de van der Waals | Sem dados | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Configuração electrónica | [Xe]4f15d16s1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estados de oxidação (óxido) | 3,4 (levemente básico) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estrutura cristalina | Cúbica centrada nas faces | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Propriedades físicas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estado da matéria | Sólido | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ponto de fusão | 1071 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ponto de ebulição | 3699 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Entalpía de vaporização | 414 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Entalpía de fusão | 5,46 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Pressão de vapor | _ Pa a 1071 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Velocidade do som | 2100 m/s a 293,15 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Informações diversas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Eletronegatividade | 1,12 (Pauling) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Calor específico | 190 J/(kg·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Condutividade elétrica | 1,15 x 106 m-1·Ω-1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Condutividade térmica | 11,4 W/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1° Potencial de ionização | 534,4 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2° potencial de ionização | 1050 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3° potencial de ionização | 1949 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 4° potencial de ionização | 3547 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Isótopos mais estáveis | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Unidades SI e condições CNPT, exceto onde indicado o contrário | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Índice |
[editar] Características principais
O cério é um elemento metálico prateado, pertencente a série química transição interna ( terra rara , lantanídio ). É usado em algumas ligas terras raras. Assemelha-se ao ferro na cor e no brilho, mas é macio, maleável e dúctil. Perde o lustre rapidamente em presença do ar.
Somente o európio é mais reativo entre os elementos terras raras. As soluções alcalinas e os ácidos diluidos e concentrados atacam o metal rapidamente. O metal puro pode inflamar-se quando riscado com uma faca. O cério reage lentamente em água fria e rapidamente em água quente.
Devido a distribuição eletrônica no subnível 4f e de outros orbitais mais externos, o cério exibe características químicas interessantes. Por exemplo, a compressão ou refrigeração do metal pode modificar o seu estado de oxidação de +3 a +4.
O cério com estado de oxidação +3 é denominado ‘’’ceroso’’’ , quando apresenta estado de oxidação +4 de ‘’’cérico’’’.
Os sais de cério IV ( céricos ) são vermelhos, alaranjados ou amarelos, e os de cério III ( cerosos ) são geralmente brancos.
[editar] Aplicações
- Em metalurgia:
- É usado para a produção de ligas de alumínio, aços e ferros..
- Adicionar cério ao ferro fundido para produzir ferro maleável.
- No aço o cério pode ajudar a reduzir sulfetos e óxidos.
- O cério é usado em aço inoxidável como agente endurecedor.
- 3 a 4% de cério são adicionados a ligas de magnésio para dar resistência ao calor..
- O cério é usado nas ligas que são usadas para a produção de imãs permanentes
- O cério é um componente de ligas pirofosfóricas usados para a produção de pedras de isqueiros.
- Óxido de cério
- O óxido foi usado em mantas ( camisas ) de lampiões à gas
- O óxido está emergindo como catalisador de hidrocarbonetos em fornos auto-limpantes, incorporado nas paredes do forno.
- O óxido de cério é usado como abrasivo na indústria de polimento de vidros..
- O óxido de cério está encontrando uso como catalisador no craqueamento e refinamento do petróleo
- O cério é usado em lâmpadas de arco de carbono, principalmente na indústria cinematográfica.
- O sulfato cérico é usado extensivamente como agente oxidante em análises quantitativas volumétricas:( titulação volumétrica ).
- Compostos de cério são usados na manufatura do vidro , tanto como componente como descorante.
- Compostos de cério são usados para a coloração de esmalte
- No vidro, o óxido de cério permite a absorção da luz ultravioleta.
- Compostos de cério III e cério IV são usados para catalisar sínteses orgânicas.
- É usado como componente do cristal de cintilação em camera gama de última geração em medicina nuclear.
[editar] História
O cério foi descoberto na Suécia por Jöns Jacob Berzelius e Wilhelm von Hisinger, e independentemente na Alemanha por Martin Heinrich Klaproth, ambos em 1803.
O cério foi assim nomeado por Berzelius em homeagem ao asteróide Ceres descoberto dois anos antes (1801). O metal foi isolado em 1875 por Norton e Hillebrand.
[editar] Ocorrência
O cério é o mais abundante entre os elementos terras raras, perfazendo aproximadamente 0.0046% da crosta terrestre. É encontrado em vários minerais incluindo a alanita ( ortita - ( Ca, Ce, La, Y )2( Al, Fé )3( SiO4 )3( OH ), monazita ( Ce, La, Th, Nd, Y )PO4, bastnasita( Ce, La, Y )CO3F, hidroxilbastnazita ( Ce, La, Nd )CO3(OH, F), rhabdophane ( Ce, La, Nd )PO4-H2O, e synchysita Ca( Ce, La, Nd, Y )( CO3 )2F. A monazita e a bastnasita são atualmente as duas mais importantes fontes de cério.
O cério é preparado geralmente através de um processo de trocas de íons que usa areias monazíticas como fontes de cério. Grandes depósitos de monoazita, alanita e bastnasita fornecerão cério, tório e outros metais terras raras durante muitos anos.
Os mais importantes depósitos de areias monazíticas são encontradas nos Estados Unidos ( Idaho-Montana e Florida ) , Brasil, Austrália, África do Sul e Índia. A bastnasita é encontrado principalmente na Califórnia ( Estados Unidos ).
[editar] Compostos
O cério tem dois estados de oxidação, +3 e +4. O composto mais comum de cério é o óxido de cério IV ( CeO2 ), usado como "jeweller's rouge" e nas paredes de alguns fornos auto-limpantes. Dois agentes oxidantes comuns usados em titulometria são o sulfato cérico de amônio , ( NH4 )2Ce ( SO4)3 ) e o nitrato cérico de amônio ou CAN, ( NH4 )2Ce( NO3 )6 ).
O cério forma também um cloreto, CeCl3 ou cloreto de cério III, usado para facilitar reações em grupos carbonilas em química orgânica. Outros compostos de cério são o carbonato de cério III ( Ce2( CO3 )3 ), o fluoreto de cério III ( CeF3 ), e o sulfato cérico , Ce( SO4 )2 .
[editar] Isótopos
O cério natural é composto por 3 isótopos estáveis e um radioisótopo: Ce-136, Ce-138, Ce-140, e Ce-142, sendo o Ce-140 o mais abundante (88.48% ). 27 radioisótopos tem sido caracterizados, sendo os mais estáveis e/ou abundantes o Ce-142 com uma meia-vida acima de 5 x 1016 anos, o Ce-144 com uma meia-vida de 284.893 dias, o Ce-139 com uma meia vida de 137.640 dias, e o Ce-141 com uma meia-vida de 32.501 dias. Todos os demais radioisotopos tem meias-vidas inferior a 4 dias e, destes, a maioria com períodos de semi-desintegração abaixo de 10 minutos. Este elemento apresenta, também, 2 isótopos meta estáveis.
As massas atômicas dos isótopos de cério variam de 123 u ( Ce-123 ) até 152 u ( Ce-152 ).
[editar] Precauções
O cério, como todos os metais terras raras, apresenta uma toxidade de moderada a baixa. O cério é um forte agente redutor e inflama-se espontaneamente com o ar entre 65°C e 80°C. O cério pode reagir explosivamente com o zinco, e suas reações com bismuto e antimônio são muito exotérmicas. As emanações da combustão do cério são muito tóxicas. A água não deve ser usada como extintor na queima do cério porque este metal reage com a água e com o gás hidrogênio resultante. Trabalhadores expostos ao cério apresentaram coceiras, sensibilidade ao calor e lesões na pele. Animais injetados com altas doses de cério morreram devido a colapsos cardiovasculares O óxido de cério IV é poderoso agente de oxidação em altas temperaturas e reagirá com os materiais orgânicos combustíveis. Quando o cério não é radioativo, a classe comercial impura pode conter tório, que é radioativo. O cério não apresenta nenhuma função biológica conhecida.
