ცერიუმი

თავისუფალი ქართულენოვანი ენციკლოპედია ვიკიპედიიდან
გადასვლა: ნავიგაცია, ძიება
ცერიუმი / Cerium (Ce) Ce-TableImage.png
ელემენტის რიგითი ნომერი 58
მარტივი ნივთიერების გამოსახულება
CE2k2g-crop.jpg
ჭედადი, ბლანტი, რკინა-რუხი ფერის ლითონი
ატომის თვისებები
ატომური მასა
(მოლური მასა)
140,115 მ. ა. ე. (/მოლი)
ატომის რადიუსი 181 პმ
იონიზაციის ენერგია
(პირველი ელექტრონი)
1): 540,1 (5,60) 2): 3): კჯ/მოლი (ევ)
ელექტრონული კონფიგურაცია [Xe]4f15d16s2
ქიმიური თვისებები
კოვალენტური რადიუსი 165 პმ
იონური რადიუსი (+4e) 92 103.(+3e) 4 პმ
ელექტროუარყოფითობა
(პოლინგის თანახმად)
1,12
ელექტროდული პოტენციალი Ce←Ce3+ −2,34
ჟანგვის ხარისხი 4, 3
მარტივი ნივთიერებების თერმოდინამიკური თვისებები
ნივთიერების სიმკვრივე 6,757 /სმ³
ხვედრითი თბოტევადობა 26,94[1] /(·მოლი)
თბოგამტარობა 11,3 ვტ/(·კ)
დნობის ტემპერატურა 1072
დნობის სითბო 5,2 კჯ/მოლი
დუღილის ტემპერატურა 3699
აორთქლების სითბო 398 კჯ/მოლი
მოლური მოცულობა 21,0 სმ³/მოლი
მარტივი ნივთიერების კრისტალური მესერი
მესრის სტრუქტურა კუბური წახნაგცენტრირებული
მესრის პერიოდი 5,160 Å
შეფარდება n/
დებაის ტემპერატურა


ცერიუმის ატომის სქემა
Ce 58
140,115
[Xe]4f15d16s2
ცერიუმი

ცერიუმი — დიმიტრი მენდელეევის პერიოდული სისტემის მეექვსე პერიოდის მესამე ჯგუფის ქიმიური ელემენტი, ატომური ნომერით 58. აღინიშნება სიმბოლოთი Ce. ცერიუმი რბილი, მოვერცხლისფრო, დრეკადი იშვიათმიწა ლითონია, რომელიც ადვილად იჟანგება ჰაერზე. მიეკუთვნება ლანთანოიდების ჯგუფის ელემენტებს.

ისტორია[რედაქტირება]

სახელი მიენიჭა მცირე პლანეტებს შორის ყველაზე დიდი პლანეტის, ცერერას (Ceres) პატივსაცემად, რომელსაც თავის მხრივ რომაული ნაყოფიერების ქალღმერთის პატივსაცემად დაარქვეს ცერერა.

გერმანელმა ქიმიკოსმა მ. გ. კლაპროტმა, აღმოაჩინა ცერიუმის მიწა თითქმის ერთდროულად თავის შვედ კოლეგებთან - ვილჰელმ ჰიზინგერთან და იენს ბერცელიუსთან ერთად, და სურდა «ცერიუმის» მაგივრად «ცერერიუმი» სახელის მიცემა. ბერცელიუსმა შეძლო თავისი ვარიანტის გატანა რადგან კლაპროტის ვარიანტი უფრო ძნელად წარმოსანთქმელი იყო.

ბუნებაში[რედაქტირება]

თარგი:Details

დედამიწის ქერქში ცერიუმის შემცველობა მიახლოებით 70 გრ/ტ, ოკეანის წყალში 5,2×10−6 მგრ/ლ[2].

საბადოები[რედაქტირება]

ცერიუმის მთავარი საბადოები არის აშშ, ყაზახეთში, რუსეთში, უკრაინაში, ავსტრალიაში, ინდოეთში და სკანდინავიაში.

მიღება[რედაქტირება]

მიიღებენ ცერიუმის ფტორიდის CeF3 ელექტროლიზით.

ფიზიკური თვისებები[რედაქტირება]

მოვერცხლისფრო-თეთრი ფერის ლითონია. სიმკვრივეა 6,77 გრ/სმ³. ლღვობის ტემპერათურა 804 °C. დუღილის ტემპერატურაა 3260 °C.

ქიმიური თვისებები[რედაქტირება]

ცერიუმი იშვიათმიწა ლითონია, ჰაერზე არამდგრადია და თანდათანობით იჟანგება, გარდაიქმნება თეთრ ცერიუმის ოქსიდად.

გამოყენება[რედაქტირება]

მეტალურგია[რედაქტირება]

თანამედროვე ტექნიკაში ფართოდ გამოიყენება მისი განსაკუთრებული თვისება (როგორც ყველა ლანთანოიდი) რკინის და მაგნიუმის საფუძველზე შენადნობების მოდიფიცირებისა, 1 %-მდე ცერიუმის დამატება მაგნიუმზე მკვეთრად ზრდის მის სიმტკიცეს ხლეჩაზე და წინაღობას დენადობის მიმართ. ცერიუმი ზრდის ალუმინის, სპილენძის, ნიობიუმის და ტიტანის ელექტროგამტარობას.

კონსტრუქციული ფოლადის ლეგირება ცერიუმით მნიშვნელოვნად ზრდის მის სიმტკიცეს. აქ ცერიუმი ჩვეულებრივ მოქმედებს ლანთანის ანალოგიურად. მაგრამ რადგანაც ცერიუმი და მისი ნაერთები ლანთანზე უფრო იაფი და ხელმისაწვდომია, ცერიუმის მნიშვნელობა როგორც მალეგირებელი დანამატი უფრო მეტია ვიდრე ლანთანის.

ალუმინის ლეგირება ცერიუმით მკვეთრად ზრდის მის სიმტკიცეს და ელექტროგამტარობას (რამდენიმე პროცენტით).

აღსანიშნავია ის გარემოება, რომ ცერიუმი ზოგ ლითონთან შედუღებისას რეაგირებენ აქტიურად ინტერმეტალიდების წარმოქმნით. ცერიუმის დამახასიათებელი თვისებაა აქტიური რეაქცია თუთიასთან შედუღებისას ან თუთიისა და ცერიუმის ფხვნილების ლოკალური გახურებისას. ეს რექცია მიმდინარეობს ძლიერი აფეთქების ფორმით, ამიტომაც მეტად საშიშია ცერიუმის ნაჭერის დამატება გამდნარ თუთიაზე — მიმდინარეობს კაშკაშა და ძლიერი აფეთქება.

კატალიზატორები[რედაქტირება]

ქიმიურ და ნავთობის მრეწველობაში ცერიუმის დიოქსიდი СеО2 (გალღვ. ტემპერატურა 2600 °C) გამოიყენებენ როგორც კატალიზატორს. კერძოდ, CeO2 კარგად აჩქარებს პრაქტიკულად მნიშვნელოვან რეაქციას წყალბადსა და ნახშირბადის ჟანგთან. ასევე კარგად და საიმედოდ მუშაობს ცერიუმის დიოქსიდი აპარატებში, სადაც ხდება სპირტების დეჰიდროგენიზაცია. ცერიუმის სხვა ნაერთი - ცერიუმის სულფატი Ce(SO4)2 — ითვლება პერსპექტიულ კატალიზატორად გოგირდჟანგების წარმოებაში. ის მეტად აჩქარებს ჟანგვის რეაქციას.

თერმოელექტრული მასალები[რედაქტირება]

ცერიუმის სულფიდი გამოიყენება როგორც მაღალეფექტური მაღალტემპერატურული თერმოელექტრული მასალა, ეფექტურობის ასამაღლებლად ჩვეულებრივ სტრონციუმის სულფიდით ლეგირდება.

მინის წარმოება[რედაქტირება]

ატომურ ტექნიკაში ფართოდ გამოიყენება ცერიუმ-შემცველი მინა — ისინი არ ფერმკრთალდებიან რადიაციის ზემოქმედებით, რაც იძლევა საშუალებას სქელი მინის დასამზადებლად პერსონალის დასაცავად.

ცერიუმის დიოქსიდი ცერიტი შედის სპეციალური მინების შემადგენლობაში როგორც დამაღიავებელი და ზოგჯერ ღია-ყვითელი საღებავი.

აბრაზიული მასალები[რედაქტირება]

ცერიუმის დიოქსიდი — პოლირიტის ძირითადი კომპონენტია, პოლირების ყველაზე ეფექტიანი ფხვნილისათვის, რომლითაც ხდება ოპტიკური და სარკის მინის პოლირება. პოლირიტი — ყავისფერი ფხვნილია, რომელიც შედგება იშვიათმიწა ელემენტების ოქსიდებისაგან. ცერიუმის ოქსიდი მასში 45 %-ზე ნაკლები არა არის. ცნობილია, რომ პოლირიტზე გადასვლის შემდეგ პოლირების ხარისხმა გაცილებით იმატა. ხარკოვის ძერჟინსკის სახელობის ქარხანაში, მაგალითად, პირველხარისხოვანი სარკის წარმოება პოლირიტზე გადასვლის შემდეგ გაიზარდა 10-ჯერ. გაიზარდა კონვეიერის მწარმოებლურობაც — იმავე დროში პოლირიტი ორჯერ მეტ მასალას აცილებს, ვიდრე სხვა პოლირების საშუალებები.

პიროფორული შენადნობები[რედაქტირება]

ცერიუმის შენადნობი სადაც, 50 % რკინაა (ფეროცერიუმი), ზოგჯერ კი მიშმეტალი გამოიყენება როგორც ხელოვნური «კაჟი» სანთებელაში.

შუქის წყაროები[რედაქტირება]

ცერიუმის ტრიფტორიდი გამოიყენება როგორც მინარევი ნახშირის დამზადებისას რკალური შუქის წყაროებში, მისი დამატება ნახშირის მასალაში მკვეთრად ზრდის ნათების სიკაშკაშეს.

ცერიუმის ოქსიდი ტიტანის დიოქსიდთან ერთად გამოიყენება ფერადი მინების მოსახარშად, რომლის შეფერილობა ღია-ყვითელიდან ნარინჯისფრამდეა.

ცეცხლგამძლე მასალები[რედაქტირება]

როგორც უაღრესად ცეცხლგამძლე მასალებს, გამოიყენებენ ცერიუმის დიოქსიდს (2300 °C-მდე მჟანგავ და ინერტულ ატმოსფეროში), ცერიუმის სულფიდს (1800 °C-მდე აღმდგენ ატმოსფეროში).

ცერიუმი მედიცინაში[რედაქტირება]

ცერიუმის მარილები გამოიყენებიან «ზღვის დაავადების» სამკურნალოდ და სიმტომების თავიდან ასაცილებლად. სტომატოლოგიაში გამოიყენება ცერიუმიანი ფოლადი და კერამიკა ცერიუმოს დიოქსიდის შემცველობით.

საწავავის ელემენტები[რედაქტირება]

ცერიუმის დიოქსიდი გამოიყენება როგორც მაღალტემპერატურული საწვავის ელემენტების მყარი ელექტროლიტის კომპონენტი.

დენის ქიმიური წყაროები[რედაქტირება]

ვერიუმის ტრიფტორიდი სტრონციუმის ფტორიდთან შედუღებული გამოიყენება ძალიან მძლავრი მყარსხეულიანი აკუმულატორების/ბატარეების წარმოებაში. ასეთი ბატარეების ანოდები წარმოადგენენ სუფთა ლითონურ ცერიუმს.

იზოტოპები[რედაქტირება]

ბუნებრივი ცერიუმი შედგება ოთხი სტაბილური იზოტოპის ნარევისაგან: 136Ce (0,185 %), 138Ce (0,251 %), 140Ce (88,450 %) და 142Ce (11,114 %). ორმა მათგანმა (136Ce და 142Ce) პრინციპში შეიძლება ორმაგი ბეტა-დაშლა განიცადოს, თუმცა მათი რადიოაქტიურობა არ შეიმჩნევა, დადგენილია მხოლოდ ნახევარდაშლის პერიოდის ქვედა ზღვარი (3,8×1016 წელი და 5,0×1016 წელი, შესაბამისად). ცნობილია ასევე ცერიუმის 26 რადიონუკლიდი. მათ შორის ყველაზე სტაბილურია 144Ce (ნახევრდაშლის პერიოდით 284,893 დღე), 139Ce (137,640 დღე) და 141Ce (32,501 დ). დანარჩენ ცნობილ ცერიუმის რადიონუკლიდებს აქვთ 4 დღეზე ნაკლები ნახევარდაშლის პერიოდი, ხოლო მათ უმრავლესობას — 10 წთ-ზე ნაკლები. ცნობილია ასევე ცერიუმის იზოტოპის 2 იზომერული მდგომარეობა.

ცერიუმ-144 (ნახევარდაშლის პერიოდი 285 დღეღამე) წარმოადენს ურან-235-ის დაშლის ერთერთ პროდუქტს, რის გამოც დიდი რაოდენობით გამომუშავდება ბირთვულ რეაქტორებში. გამოიყენება დიოქსიდის სახით (სიმკვრივე მიახლოებით 6,4 გრ/სმ³) დენის რადიოიზოტოპურ წყაროებში როგორც სითბოს წყარო, მისი ენერგო გამოყოფა შეადგენს მიახლოებით 12,5 ვტ/სმ³.

ბიოლოგიური როლი[რედაქტირება]

ტოქსიკურობა[რედაქტირება]

ტოქსიკურად ზემოქმედებს თევზებზე და დაბალ წყლის ორგანიზმებზე. გააჩნია ბიოაკუმულაციის თვისება. ზღვრული დასაშვები კონცენტრაცია სასმელ წყალში შეადგენს 0-0,05 მგ/ლ.

სქოლიო[რედაქტირება]

  1. რედკოლ.:ზეფიროვი (მთ. რედ.) ქიმიური ენციკლოპედია: 5 ტომად. — მოსკოვი: დიდი რუსული ენციკლოპედია, 1999. — ტომი: 5.
  2. J.P. Riley and Skirrow G. Chemical Oceanography V. I, 1965

რესურსები ინტერნეტში[რედაქტირება]

Commons-logo.svg
ვიკისაწყობში? არის გვერდი თემაზე: