Élément chimique · fiche de référence

58Ce

Cérium

Le cérium est l’élément 58 (Ce), situé en période 6, groupe — et dans le bloc f. À température ambiante, son état de référence est solide. Sa configuration électronique est [Xe] 4f1 5d1 6s2.

Numéro atomique58

Poids atomique standard140,116(1)

Groupe—

Période6

Blocf

Configuration électronique[Xe] 4f1 5d1 6s2

Structure électronique

Ce qui gouverne sa chimie

Les lanthanides correspondent au remplissage progressif de la sous-couche 4f. Leur chimie est souvent dominée par l’état d’oxydation +3, tandis que les orbitales f partiellement remplies donnent à plusieurs d’entre eux des propriétés magnétiques et optiques remarquables.

Les électrons 4f étant relativement protégés par les couches externes, les lanthanides voisins ont des comportements chimiques très proches. Leur séparation industrielle est donc beaucoup plus difficile que celle d’éléments appartenant à des groupes très différents.

Formes chimiques

Composés, ions et matériaux

Les lanthanides se rencontrent couramment sous forme d’ions +3 dans des oxydes, halogénures et complexes. Leurs composés ont des chimies proches, tandis que les différences d’occupation des orbitales f produisent des propriétés magnétiques et luminescentes caractéristiques.

Comportement physique

État et changements de phase

À température ambiante, l’état de référence est solide. La masse volumique indiquée est 6,77 g/cm³. Le point de fusion est 1 070 K (796.9 °C). Le point d’ébullition est 3 716 K (3 443 °C). La pression, la pureté et la structure cristalline peuvent modifier les valeurs mesurées.

Présence et applications

Présence, formes et usages

Le cérium est le plus abondant des lanthanides dans la croûte terrestre. Le dioxyde de cérium est utilisé pour le polissage du verre, dans certains catalyseurs et matériaux ; des alliages riches en cérium interviennent aussi dans les pierres à briquet.

Dans la pratique

Exemples d’utilisations concrètes

catalyseurs

Le cérium est utilisé pour accélérer des réactions chimiques sans être consommé dans le bilan global de la réaction.

polissage du verre

Des particules très fines d’oxyde de cérium permettent un polissage efficace et régulier des surfaces en verre.

pierres à briquet

Des alliages de terres rares contenant le cérium produisent des étincelles chaudes lorsqu’ils sont frottés, d’où leur usage dans les pierres à briquet.

Position périodique

Ce que montrent les éléments voisins

Le cérium est en période 6. Dans la série du bloc f affichée ici, il se place entre le lanthane et le praséodyme. Cette séquence permet de le comparer directement aux éléments voisins du bloc f.

Données de référence

Propriétés physiques et atomiques

Classificationlanthanide

État à température ambiantesolide

Électrons par couche2 · 8 · 18 · 19 · 9 · 2

Masse volumique6,77 g/cm³

Point de fusion1 070 K (796.9 °C)

Point d’ébullition3 716 K (3 443 °C)

Électronégativité de Pauling1,12

Première énergie d’ionisation534,4 kJ/mol

Affinité électronique55 kJ/mol

Les valeurs décrivent l’élément ou l’atome neutre lorsque cela s’applique. Les propriétés physiques peuvent dépendre de l’allotrope, de la pression et des conditions de mesure.

Histoire

Découverte et identification

La découverte du cérium est associée à Martin Heinrich Klaproth. L’identification de l’élément, son isolement sous forme pure et l’attribution ultérieure de son numéro atomique ne correspondent pas nécessairement au même moment historique.

Isotopes et poids atomique

Ce que signifie la valeur du tableau

Le poids atomique standard est 140.116(1). Cette valeur décrit la composition isotopique de la matière terrestre naturelle ; ce n’est pas la masse d’un atome particulier.

Le cérium possède au moins un isotope stable. Les isotopes ont le même nombre de protons et appartiennent donc au même élément, mais ils diffèrent par leur nombre de neutrons et leur masse atomique.

Précautions

Manipulation et exposition

Les risques associés au cérium dépendent de la forme chimique, de la dose et de la voie d’exposition. Le cérium élémentaire, ses ions et ses composés peuvent avoir des effets biologiques très différents : il faut consulter les données de sécurité de la substance réellement manipulée.