Elemento chimico · scheda di riferimento

58Ce

Cerio

Il cerio è l’elemento 58 (Ce), nel periodo 6, gruppo — e blocco f. A temperatura ambiente il suo stato di riferimento è solido. La configurazione elettronica è [Xe] 4f1 5d1 6s2.

Numero atomico58

Peso atomico standard140.116(1)

Gruppo—

Periodo6

Bloccof

Configurazione elettronica[Xe] 4f1 5d1 6s2

Struttura elettronica

Che cosa controlla la sua chimica

I lantanidi sono caratterizzati dal riempimento della sottostruttura 4f. Lo stato di ossidazione +3 domina gran parte della loro chimica, mentre gli orbitali f parzialmente occupati contribuiscono a proprietà magnetiche e ottiche utili.

La configurazione [Xe] 4f1 5d1 6s2 mostra elettroni 4f relativamente schermati. Per questo elementi lantanidi vicini hanno proprietà chimiche simili e risultano difficili da separare.

Forme chimiche

Composti, ioni e materiali

Lo stato +3 è molto comune nei composti di cerio. Ossidi, alogenuri, complessi e materiali intermetallici sono forme importanti; alcuni lantanidi mostrano anche stati +2 o +4.

Comportamento fisico

Stato e cambiamenti di fase

A temperatura ambiente lo stato di riferimento del cerio è solido. Tra i dati riportati: densità 6.77 g/cm³, punto di fusione 1 070 K (796.9 °C), punto di ebollizione 3 716 K (3 443 °C). I valori misurati possono dipendere da purezza, pressione, struttura cristallina o forma allotropica.

Presenza e applicazioni

Dove si trova e come viene usato il cerio

Il cerio si trova in minerali, composti naturali o materiali tecnici a seconda della sua reattività. Le applicazioni riportate in questa scheda comprendono Catalizzatori, Lucidatura del vetro e Pietrine per accendini; in ciascun caso conta la forma chimica o la struttura del materiale.

Nella pratica

Esempi di usi concreti

Catalizzatori

Il cerio o suoi composti possono agire da catalizzatori, modificando la velocità di una reazione senza essere consumati in modo stechiometrico.

Lucidatura del vetro

Nell’ambito «Lucidatura del vetro», il cerio viene utilizzato in una forma chimica o materiale adatta. La proprietà sfruttata dipende dal composto, dalla struttura del materiale e dall’obiettivo tecnico.

Pietrine per accendini

Leghe contenenti cerio possono essere utilizzate nelle pietrine degli accendini perché producono scintille quando vengono abrase.

Posizione periodica

Che cosa mostrano gli elementi vicini

Il cerio si trova nel periodo 6, gruppo — e blocco f. Nel riquadro compaiono gli elementi vicini mostrati nel riquadro. Il confronto aiuta a seguire variazioni di raggio atomico, energia di ionizzazione e comportamento chimico lungo periodi e gruppi.

Dati di riferimento

Proprietà fisiche e atomiche

Classificazionelantanide

Stato a temperatura ambienteSolido

Gusci elettronici2 · 8 · 18 · 19 · 9 · 2

Densità6.77 g/cm³

Punto di fusione1 070 K (796.9 °C)

Punto di ebollizione3 716 K (3 443 °C)

Elettronegatività di Pauling1.12

Prima energia di ionizzazione534.4 kJ/mol

Affinità elettronica55 kJ/mol

I valori descrivono l’elemento o l’atomo neutro quando applicabile. Le proprietà fisiche possono dipendere dall’allotropo, dalla pressione e dalle condizioni di misura.

Storia

Scoperta e identificazione

La scoperta del cerio è associata a Martin Heinrich Klaproth. Riconoscimento dell’elemento, isolamento di una sostanza pura e assegnazione del moderno numero atomico non coincisero necessariamente nello stesso momento storico.

Isotopi e peso atomico

Come la composizione isotopica modifica i numeri

Il peso atomico standard è 140.116(1). È una media ponderata della composizione isotopica naturale e non la massa di un singolo atomo.

Gli isotopi del cerio hanno lo stesso numero di protoni e quindi appartengono allo stesso elemento, ma differiscono per il numero di neutroni e per la massa. Gli isotopi radioattivi si distinguono inoltre per vita media e modalità di decadimento.

Sicurezza

Manipolazione ed esposizione

I rischi associati al cerio dipendono dalla forma chimica, dalla dose e dalla via di esposizione. L’elemento, i suoi ioni e i suoi composti possono avere effetti biologici e ambientali molto diversi; occorre consultare i dati di sicurezza della sostanza effettivamente manipolata.