ცერიუმი

მასალა ვიკიპედიიდან — თავისუფალი ენციკლოპედია
ნავიგაციაზე გადასვლა ძიებაზე გადასვლა
ცერიუმი
58 Ce
140,115
4f1 5d1 6s2
ცერიუმი, 58Ce
Cerium2.jpg
ზოგადი თვისებები
ელემენტის ფერი მოვერცხლისფრო-თეთრი
სტანდ. ატომური
მასა
Ar, სტან.(Ce)
საყოველთაოდ
მიღებული: 140,115
ცერიუმი პერიოდულ სისტემაში
წყალბადი ჰელიუმი
ლითიუმი ბერილიუმი ბორი ნახშირბადი აზოტი ჟანგბადი ფთორი ნეონი
ნატრიუმი მაგნიუმი ალუმინი სიცილიუმი ფოსფორი გოგირდი ქლორი არგონი
კალიუმი კალციუმი სკანდიუმი ტიტანი ვანადიუმი ქრომი მანგანუმი რკინა კობალტი ნიკელი სპილენძი თუთია გალიუმი გერმანიუმი დარიშხანი სელენიუმი ბრომი კრიპტონი
რუბიდიუმი სტრონციუმი იტრიუმი ცირკონიუმი ნიობიუმი მოლიბდენი ტექნეციუმი რუთენიუმი როდიუმი პალადიუმი ვერცხლი კადმიუმი ინდიუმი კალა სტიბიუმი ტელური იოდი ქსენონი
ცეზიუმი ბარიუმი ლანთანი ცერიუმი პრაზეოდიმიუმი ნეოდიმიუმი პრომეთიუმი სამარიუმი ევროპიუმი გადოლიმიუმი ტერბიუმი დისპროზიუმი ჰოლმიუმი ერბიუმი თულიუმი იტერბიუმი ლუტეციუმი ჰაფნიუმი ტანტალი ვოლფრამი რენიუმი ოემიუმი ირიდიუმი პლატინა ოქრო Mercury (element) თალიუმი ტყვია ბისმუტი პოლონიუმი ასტატი რადონი
ფრანციუმი რადიუმი აქტინიუმი თორიუმი პროტაქტინიუმი ურანი (ელემენტი) ნეპტუნიუმი პლუტონიუმი ამერიციუმი კიურიუმი ბერკელიუმი კალიფორნიუმი აინშტაინიუმი ფერმიუმი მენდელევიუმი ნობელიუმი ლოურენსიუმი რეზერფორდიუმი დუბნიუმი სიბორგიუმი ბორიუმი ჰასიუმი მეიტნერიუმი დარმშტადტიუმი რენტგენიუმი კოპერნიციუმი ნიჰონიუმი ფლეროვიუმი მოსკოვიუმი ლივერმორიუმი ტენესიუმი ოგანესონი


Ce

Th
ლანთანიცერიუმიპრაზეოდიმიუმი
ატომური ნომერი (Z) 58
ჯგუფი III ჯგუფი (ლანთანოიდები)
პერიოდი პერიოდი 6
ბლოკი f-ბლოკი
ელექტრონული კონფიგურაცია [Xe] 4f1 5d1 6s2
ელექტრონი გარსზე 2, 8, 18, 19, 9, 2
ელემენტის ატომის სქემა
Electron shell 058 Cerium.svg
ფიზიკური თვისებები
აგრეგეგატული მდგომ. ნსპ-ში მყარი სხეული
დნობის
ტემპერატურა
795 °C ​(1068 K, ​​1463 °F)
დუღილის
ტემპერატურა
3443 °C ​(3716 K, ​​6229 °F)
მოლური მოცულობა 21,0 სმ3/მოლი
დნობის კუთ. სითბო 5,46 კჯ/მოლი
აორთქ. კუთ. სითბო 398 კჯ/მოლი
მოლური თბოტევადობა 26,94 ჯ/(მოლი·K)
ნაჯერი ორთქლის წნევა
P (პა) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
T (K)-ზე 1992 2194 2442 2754 3159 3705
ატომის თვისებები
ჟანგვის ხარისხი +1, +2, +3, +4 (a mildly basic oxide)
ელექტროდული პოტენციალი Ce←Ce3+ −2,34
ელექტრო­უარყოფითობა პოლინგის სკალა: 1,12
იონიზაციის ენერგია
  • 1: 534,4 კჯ/მოლ
  • 2: 1050 კჯ/მოლ
  • 3: 1949 კჯ/მოლ
ატომის რადიუსი ემპირიული: 181,8 პმ
კოვალენტური რადიუსი (rcov) 204±9 პმ
იონური
რადიუსი
(rion)
(+4e) 92 103,(+3e) 4 პმ
მოლური მოცულობა 21,0 სმ3/მოლ
Cerium spectrum visible.png
ცერიუმის სპექტრალური ზოლები
სხვა თვისებები
მესრის სტრუქტურა კუბური წახნაგცენტრირებული/ჰექსაგონალური (ორი ცალი მესერია?!?!)
Cubic-face-centered.svg
მესრის პერიოდი 5,160 Å
ბგერის სიჩქარე thin rod 2100 მ/წმ (at 20 °C)
თერმული გაფართოება 6,3 µმ/(მ·K)
ხვედრითი თბოტევადობა 11,3 /(K·მოლ)
ელექტრული წინაღობა 828 Ω·m
მაგნეტიზმი პარამაგნეტიკი
მაგნიტური მგრძნობელობა +2450,0×10−6 სმ3/მოლ
იუნგას მოდული 33,6 გპა
წანაცვლების მოდული 13,5 გპა
დრეკადობის მოდული 21,5 გპა
პუასონის კოეფიციენტი 0,24
მოოსის მეთოდი 2,5
ვიკერსის მეთოდი 210–470 მპა
ბრინელის მეთოდი 186–412 მპა
CAS ნომერი 7440-45-1
ისტორია
აღმოჩენილია Martin Heinrich Klaproth, Jöns Jakob Berzelius, Wilhelm Hisinger (1803)
პირველად მიღებულია Carl Gustaf Mosander (1838)
ცერიუმის მთავარი იზოტოპები
იზო­ტოპი გავრცე­ლება­დობა ნახევ.
დაშლა
(t1/2)
რადიო.
დაშლა
პრო­დუქტი
134Ce syn 3,16 d ε 134La
136Ce 0,186% სტაბილური
138Ce 0,251% სტაბილური
139Ce syn 137,640 d ε 139La
140Ce 88,449% სტაბილური
141Ce syn 32,501 d β 141Pr
142Ce 11,114% სტაბილური
143Ce syn 33,039 h β 143Pr
144Ce syn 284,893 d β 144Pr

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 | წყაროს 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 | წყაროს რედაქტირება]

თარგი:Details

დედამიწის ქერქში ცერიუმის შემცველობა მიახლოებით 70 გრ/ტ, ოკეანის წყალში 5,2×10−6 მგრ/ლ[1].

საბადოები[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

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

იზოტოპები[რედაქტირება | წყაროს 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) წარმოადგენს ურან-235-ის დაშლის ერთ-ერთ 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.

სტანდარტული ატომური მასა[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ცერიუმის სტანდარტულ ატომურ მასად მიღებულია — 140,115, რომელიც როგორც წესი იანგარიშება ბუნებაში არსებულ ყველა სტაბილურ იზოტოპტთა საშუალო შეწონილი მასით, მათი დედამიწის ქერქსა და ატმოსფეროში გავრცელების პროპორციულად.

იზოტოპი Z N ატომური მასა
(მ.ა.ე.)
% ბუნებაში საშუალო
შეწონილი
136Ce 58 78 135,907172 0,186 % 0,252787
138Ce 58 80 137,905991 0,251 % 0,346144
140Ce 58 82 139,905439 88,449 % 123,744961
142Ce 58 84 141,909244 11,114 % 15,771793
Ar, სტან.(Ce) 100 % 140,115686

მიღება[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

მიიღებენ ცერიუმის ფტორიდის CeF3 ელექტროლიზით.

ფიზიკური თვისებები[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

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

ქიმიური თვისებები[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

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

გამოყენება[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

მეტალურგია[რედაქტირება | წყაროს 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 | წყაროს 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 | წყაროს რედაქტირება]

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

მინის წარმოება[რედაქტირება | წყაროს 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 | წყაროს 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 | წყაროს რედაქტირება]

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

შუქის წყაროები[რედაქტირება | წყაროს 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 | წყაროს 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 | წყაროს რედაქტირება]

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

საწავავის ელემენტები[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ცერიუმის დიოქსიდი გამოიყენება როგორც მაღალტემპერატურული საწვავის ელემენტების მყარი ელექტროლიტის კომპონენტი.

დენის ქიმიური წყაროები[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

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

ტოქსიკურობა[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

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

რესურსები ინტერნეტში[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

Commons-logo.svg
ვიკისაწყობში არის გვერდი თემაზე:

სქოლიო[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

  1. J.P. Riley and Skirrow G. Chemical Oceanography V. I, 1965