องค์ประกอบของโลกหายากวิเศษ: ซีเรียม

ซีเรียม เป็น 'พี่ใหญ่' ที่ไม่มีปัญหาในตระกูลขนาดใหญ่ขององค์ประกอบหายากของโลก ประการแรกความอุดมสมบูรณ์ทั้งหมดของโลกหายากในเปลือกโลกคือ 238ppm โดยมีซีเรียมที่ 68ppm คิดเป็น 28% ขององค์ประกอบของโลกหายากทั้งหมดและอันดับแรก ประการที่สองซีเรียมเป็นองค์ประกอบของโลกหายากที่สองค้นพบเก้าปีหลังจากการค้นพบของ Yttrium (1794) แอปพลิเคชันของมันกว้างขวางมากและ“ ซีเรียม” ไม่สามารถหยุดได้

การค้นพบองค์ประกอบซีเรียม

Carl Auer von Welsbach

ซีเรียมถูกค้นพบและตั้งชื่อในปี 1803 โดยชาวเยอรมัน Kloppers นักเคมีชาวสวีเดน J ö ns Jakob Berzelius และนักขุดนักขุดชาวสวีเดน Wilhelm Hisinger มันถูกเรียกว่า Ceria และแร่ของมันเรียกว่า Cerite ในความทรงจำของ Ceres ดาวเคราะห์น้อยที่ค้นพบในปี 1801 ในความเป็นจริงซีเรียลซิลิเกตชนิดนี้เป็นเกลือไฮเดรตที่มี 66% ถึง 70% ซีเรียมในขณะที่ส่วนที่เหลือเป็นสารประกอบของแคลเซียมเหล็กและเหล็กอิตเทรียม.

การใช้งานครั้งแรกของซีเรียมคือเตาผิงก๊าซที่คิดค้นโดยนักเคมีชาวออสเตรีย Carl Auer von Welsbach ในปี 1885 เขาได้พยายามผสมของแมกนีเซียม, แลนทาเนียมและ Yttrium ออกไซด์ แต่ส่วนผสมเหล่านี้ปล่อยแสงสีเขียวโดยไม่ประสบความสำเร็จ

ในปี 1891 เขาพบว่าทอเรียมออกไซด์บริสุทธิ์ผลิตแสงที่ดีขึ้นแม้ว่ามันจะเป็นสีน้ำเงินและผสมกับซีเรียม (IV) ออกไซด์เพื่อผลิตแสงสีขาวสว่าง นอกจากนี้ซีเรียม (IV) ออกไซด์ยังสามารถใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการเผาไหม้ทอเรียมออกไซด์

โลหะซีเรียม

★ซีเรียมเป็นโลหะสีขาวที่มีความเหนียวและอ่อนนุ่มพร้อมคุณสมบัติที่ใช้งานอยู่ เมื่อสัมผัสกับอากาศมันจะถูกออกซิไดซ์สร้างสนิมเช่นชั้นออกไซด์ลอกออก เมื่อความร้อนมันจะเผาไหม้และทำปฏิกิริยาอย่างรวดเร็วด้วยน้ำ ตัวอย่างโลหะซีเรียมขนาดเซนติเมตรที่สึกกร่อนอย่างสมบูรณ์ภายในประมาณหนึ่งปี หลีกเลี่ยงการสัมผัสกับอากาศออกซิแดนท์ที่แข็งแกร่งกรดที่แข็งแรงและฮาโลเจน

★ซีเรียมส่วนใหญ่มีอยู่ใน monazite และ bastnaesite เช่นเดียวกับในผลิตภัณฑ์ฟิชชันของยูเรเนียมทอเรียมและพลูโทเนียม เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับมลพิษของแหล่งน้ำ

★ซีเรียมเป็นองค์ประกอบที่อุดมสมบูรณ์มากที่สุดเป็นอันดับที่ 26 ซึ่งคิดเป็น 68ppm ของเปลือกโลกโลกรองจากทองแดง (68ppm) ซีเรียมมีความอุดมสมบูรณ์มากกว่าโลหะธรรมดาเช่นตะกั่ว (13.00 น.) และดีบุก (2.1ppm)

การกำหนดค่าอิเล็กตรอนซีเรียม

การจัดเรียงอิเล็กทรอนิกส์:
1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 4S2 3D10 4P6 5S2 4D10 5P66S2 4F1 5D1
★ซีเรียมตั้งอยู่หลังแลนทามและมีอิเล็กตรอน 4F เริ่มต้นจากซีเรียมทำให้ง่ายต่อการมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเคมี อย่างไรก็ตามวงโคจร 5D ของซีเรียมถูกครอบครองและผลกระทบนี้ไม่แข็งแรงพอในซีเรียม

★ lanthanide ส่วนใหญ่สามารถใช้อิเล็กตรอนสามตัวเป็นอิเล็กตรอนวาเลนซ์ยกเว้นซีเรียมซึ่งมีโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ผันแปร พลังงานของอิเล็กตรอน 4F เกือบจะเหมือนกับอิเล็กตรอน 5D และ 6S ภายนอกที่ถูกทำลายในสถานะโลหะและจำเป็นต้องใช้พลังงานเพียงเล็กน้อยในการเปลี่ยนอาชีพสัมพัทธ์ของระดับพลังงานอิเล็กทรอนิกส์เหล่านี้ทำให้เกิดความจุสองเท่าของ+3 และ+4 สถานะปกติคือ+3 วาเลนซ์แสดง+4 วาเลนซ์ในน้ำแบบไม่ใช้ออกซิเจน
การประยุกต์

★สามารถใช้เป็นสารเติมแต่งโลหะผสมและสำหรับการผลิตเกลือซีเรียม ฯลฯ

★สามารถใช้เป็นสารเติมแต่งแก้วเพื่อดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีอินฟราเรดและใช้กันอย่างแพร่หลายในกระจกรถยนต์

★สามารถใช้เป็นวัสดุป้องกันสิ่งแวดล้อมที่ยอดเยี่ยมและปัจจุบันเป็นตัวแทนมากที่สุดคือตัวเร่งปฏิกิริยาการทำให้บริสุทธิ์ของไอเสียยานยนต์ซึ่งป้องกันก๊าซไอเสียยานยนต์จำนวนมากได้อย่างมีประสิทธิภาพจากการถูกปล่อยออกสู่อากาศ

★แสงองค์ประกอบของโลกหายากส่วนใหญ่ประกอบด้วยซีเรียมเนื่องจากหน่วยงานกำกับดูแลการเจริญเติบโตของพืชสามารถปรับปรุงคุณภาพของพืชเพิ่มผลผลิตและเพิ่มความต้านทานต่อความเครียดของพืช

★ซีเรียมซัลไฟด์สามารถแทนที่โลหะเช่นตะกั่วและแคดเมียมที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมและมนุษย์ในเม็ดสีสามารถใช้พลาสติกสีและยังสามารถใช้ในการเคลือบและอุตสาหกรรมหมึก

ซีเรียม (IV) ออกไซด์สามารถใช้เป็นสารประกอบขัดตัวอย่างเช่นในการขัดด้วยกลไกเคมี (CMP)

★ซีเรียมยังสามารถใช้เป็นวัสดุเก็บรักษาไฮโดรเจนวัสดุเทอร์โมอิเล็กทริกอิเล็กโทรดเซียมทังสเตนตัวเก็บประจุเซรามิกเซรามิกเพียโซอิเล็กทริกเซรามิกเซียมซิลิกอนคาร์ไบด์คาร์ไบด์วัตถุดิบเซลล์เชื้อเพลิงตัวเร่งปฏิกิริยาน้ำมันเบนซิน