عنصر كيميائي · صفحة مرجعية
58Ce

سيريوم

سيريوم عنصر كيميائي عدده الذري 58 ورمزه Ce. يقع في الدورة 6، المجموعة — ضمن القطاع f. حالته المرجعية عند درجة حرارة الغرفة هي صلب، وتوزيعه الإلكتروني [Xe] 4f1 5d1 6s2.

العدد الذري58
الكتلة الذرية القياسية140.116(1)
المجموعة—
الدورة6
القطاعf
التوزيع الإلكتروني[Xe] 4f1 5d1 6s2
البنية الإلكترونية

ما الذي يتحكم في كيميائه؟

ينتمي سيريوم إلى اللانثانيدات، حيث يجري امتلاء تحت المستوى 4f تدريجياً. تكون حالة الأكسدة +3 شائعة، بينما تمنح إلكترونات f غير المزدوجة كثيراً من عناصر السلسلة خواص مغناطيسية وطيفية مميزة.

التوزيع الإلكتروني لـسيريوم هو [Xe] 4f1 5d1 6s2. إلكترونات 4f محجوبة نسبياً بالإلكترونات الخارجية، ولذلك تتشابه كيمياء اللانثانيدات المتجاورة، مع فروق دقيقة في نصف القطر والتوزيع الإلكتروني تؤثر في الفصل والأطياف والمغناطيسية.

الأشكال الكيميائية

المركبات والأيونات والمواد

يُكوّن سيريوم غالباً أيونات في حالة الأكسدة +3 ضمن الأكاسيد والهاليدات والمعقدات التناسقية. تتشابه كيمياؤه مع اللانثانيدات المجاورة، بينما تضيف إلكترونات f فروقاً مهمة في المغناطيسية والأطياف واللون.

السلوك الفيزيائي

الحالة وتحولات الطور

الحالة المرجعية عند درجة حرارة الغرفة هي صلب. الكثافة المدرجة هي 6.77 g/cm³. نقطة الانصهار هي 1 068 K (794.9 °C). نقطة الغليان هي 3 716 K (3 443 °C). يمكن أن تغير الضغوط والنقاوة والبنية البلورية والمتآصلات القيم المقاسة، لذلك تبقى شروط القياس جزءاً مهماً من قراءة البيانات الفيزيائية.

الوجود والاستخدامات

أين يوجد سيريوم وكيف يُستخدم؟

عملياً يظهر سيريوم في تطبيقات مرتبطة بـمحفزات، تلميع الزجاج وأحجار القداحات. وقد تأتي الخاصية المستغلة من العنصر النقي أو سبيكة أو مركب أو نظير محدد، لذلك تبقى الصورة الكيميائية مهمة عند تفسير الاستخدام الحقيقي.

عملياً

أمثلة على استخدامات حقيقية

محفزات

يُستخدم سيريوم أو بعض مركباته كمحفز لتسريع التفاعلات الكيميائية من دون أن يُستهلك في المحصلة الكلية للتفاعل.

تلميع الزجاج

تُستخدم جسيمات دقيقة من أكسيد سيريوم لتلميع أسطح الزجاج بكفاءة وانتظام.

أحجار القداحات

تنتج سبائك أرضية نادرة تحتوي على سيريوم شرراً ساخناً عند الحك، ولذلك تُستخدم في أنظمة إشعال القداحات.

الموقع الدوري

ماذا تخبرنا العناصر المجاورة؟

يقع سيريوم في الدورة 6 ضمن سلسلة القطاع f. العناصر المجاورة المعروضة هي: باريوم؛ لانثانوم؛ براسيوديميوم؛ نيوديميوم. وتساعد المقارنة على امتداد السلسلة في تتبع التغير التدريجي في نصف القطر والتوزيع الإلكتروني وحالات الأكسدة والخواص المغناطيسية أو البصرية.

بيانات مرجعية

الخواص الفيزيائية والذرية

التصنيفلانثانيد
الحالة عند درجة حرارة الغرفةصلب
الأغلفة الإلكترونية2 · 8 · 18 · 19 · 9 · 2
الكثافة6.77 g/cm³
نقطة الانصهار1 070 K (796.9 °C)
نقطة الغليان3 716 K (3 443 °C)
الكهرسلبية على مقياس باولنغ1.12
طاقة التأين الأولى534.4 kJ/mol
الألفة الإلكترونية55 kJ/mol

تصف القيم العنصر أو الذرة المتعادلة حيثما ينطبق ذلك. وقد تعتمد البيانات الفيزيائية على المتآصل والضغط والنقاوة وظروف القياس.

التاريخ

الاكتشاف والتعرّف

يرتبط اكتشاف سيريوم بأعمال مارتن هاينريش كلابروت. ولم تحدث الملاحظة الأولى والعزل النقي وتحديد العدد الذري الحديث بالضرورة في الوقت نفسه، لذلك يتكون تاريخ العنصر من عدة مراحل متتابعة.

النظائر والكتلة الذرية

كيف يغير تركيب النظائر القيم؟

الكتلة الذرية القياسية المدرجة لـسيريوم هي 140.116(1). تمثل هذه القيمة تركيب النظائر في المواد الطبيعية على الأرض، لا كتلة ذرة واحدة بعينها.

لـسيريوم نظير مستقر واحد على الأقل. تمتلك جميع النظائر العدد نفسه من البروتونات، لكنها تختلف في عدد النيوترونات وبالتالي في الكتلة الذرية.

السلامة

المناولة والتعرض

تعتمد مخاطر سيريوم على الصورة الكيميائية والجرعة وطريق التعرض. قد تختلف التأثيرات الحيوية والبيئية للعنصر الحر وأيوناته ومركباته اختلافاً كبيراً، ولذلك يجب الرجوع إلى بيانات سلامة المادة المحددة.