Cérium Le cérium est le grand frère incontesté de la grande famille des terres rares. Premièrement, l'abondance totale de terres rares dans la croûte terrestre est de 238 ppm, le cérium étant présent à 68 ppm, ce qui représente 28 % de la composition totale des terres rares et le place au premier rang. Deuxièmement, le cérium est le deuxième élément de terre rare découvert, neuf ans après la découverte de l'yttrium (1794). Ses applications sont très vastes, et le cérium est inéluctable.
La découverte de l'élément cérium
Carl Auer von Welsbach
Le cérium a été découvert et nommé en 1803 par German Kloppers, le chimiste suédois Jöns Jakob Berzelius et le minéralogiste suédois Wilhelm Hisinger. On l'appelle cérine, et son minerai cérite, en mémoire de Cérès, un astéroïde découvert en 1801. En fait, ce type de silicate de cérium est un sel hydraté contenant 66 à 70 % de cérium, le reste étant constitué de composés de calcium, de fer et deyttrium.
La première utilisation du cérium fut un foyer à gaz inventé par le chimiste autrichien Carl Auer von Welsbach. En 1885, il tenta un mélange d'oxydes de magnésium, de lanthane et d'yttrium, mais ces mélanges produisirent une lumière verte, sans succès.
En 1891, il découvrit que l'oxyde de thorium pur produisait une lumière plus intense, bien que bleue, et que, mélangé à l'oxyde de cérium(IV), il produisait une lumière blanche brillante. De plus, l'oxyde de cérium(IV) peut également servir de catalyseur pour la combustion de l'oxyde de thorium.
Cérium métallique
★ Le cérium est un métal blanc argenté, ductile et mou, aux propriétés actives. Exposé à l'air, il s'oxyde et forme une couche d'oxyde écailleuse semblable à de la rouille. Chauffé, il brûle et réagit rapidement au contact de l'eau. Un échantillon de cérium métallique de la taille d'un centimètre se corrode complètement en un an environ. Évitez tout contact avec l'air, les oxydants forts, les acides forts et les halogènes.
★ Le cérium est principalement présent dans la monazite et la bastnaésite, ainsi que dans les produits de fission de l'uranium, du thorium et du plutonium. Nocif pour l'environnement, une attention particulière doit être portée à la pollution des masses d'eau.
★ Le cérium est le 26e élément le plus abondant, représentant 68 ppm de la croûte terrestre, juste derrière le cuivre (68 ppm). Il est plus abondant que les métaux ordinaires tels que le plomb (13 ppm) et l'étain (2,1 ppm).
Configuration électronique du cérium
Arrangements électroniques :
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f1 5d1
★ Le cérium se situe après le lanthane et possède 4 électrons f à partir du cérium, ce qui facilite sa participation aux réactions chimiques. Cependant, l'orbitale 5d du cérium est occupée, et cet effet n'est pas suffisamment fort dans ce dernier.
★ La plupart des lanthanides ne peuvent utiliser que trois électrons comme électrons de valence, à l'exception du cérium, dont la structure électronique est variable. L'énergie des électrons 4f est quasiment identique à celle des électrons externes 5d et 6s délocalisés à l'état métallique, et seule une faible quantité d'énergie est nécessaire pour modifier l'occupation relative de ces niveaux d'énergie électronique, ce qui donne une double valence de +3 et +4. L'état normal est de valence +3, et présente une valence +4 dans l'eau anaérobie.
Application du cérium
★ Peut être utilisé comme additif d'alliage et pour la production de sels de cérium, etc.
★ Il peut être utilisé comme additif de verre pour absorber les rayons ultraviolets et infrarouges, et est largement utilisé dans le verre de voiture.
★ Peut être utilisé comme un excellent matériau de protection de l'environnement, et actuellement le plus représentatif est le catalyseur de purification des gaz d'échappement automobiles, qui empêche efficacement une grande quantité de gaz d'échappement automobiles d'être rejetée dans l'air.
★ Lumièreéléments des terres raresprincipalement composé de cérium, car les régulateurs de croissance des plantes peuvent améliorer la qualité des cultures, augmenter le rendement et renforcer la résistance des cultures au stress.
★ Le sulfure de cérium peut remplacer les métaux tels que le plomb et le cadmium qui sont nocifs pour l'environnement et les êtres humains dans les pigments, peut colorer les plastiques et peut également être utilisé dans les industries des revêtements et des encres.
★Oxyde de cérium (IV)peut être utilisé comme composé de polissage, par exemple, dans le polissage chimico-mécanique (CMP).
★ Le cérium peut également être utilisé comme matériaux de stockage d'hydrogène, matériaux thermoélectriques, électrodes en tungstène au cérium, condensateur céramique, céramique piézoélectrique, abrasifs au carbure de silicium au cérium, matières premières pour piles à combustible, catalyseurs à essence, matériaux magnétiques permanents, matériaux médicaux, divers aciers alliés et métaux non ferreux.
Date de publication : 03/07/2023