Chemisch element · referentiefiche

58Ce

Cerium

Cerium (Ce) is element 58 van het periodiek systeem, een lanthanide in groep —, periode 6 en het f-blok. De elektronenconfiguratie [Xe] 4f1 5d1 6s2 helpt verklaren hoe het element bindt en reageert; de referentietoestand bij kamertemperatuur is vast.

Atoomnummer58

Standaard atoomgewicht140.116(1)

Groep—

Periode6

Blokf

Elektronenconfiguratie[Xe] 4f1 5d1 6s2

Elektronenstructuur

Wat bepaalt de chemie?

Lanthaniden vullen geleidelijk de 4f-subschaal. De 4f-elektronen worden gedeeltelijk afgeschermd door buitenste schillen, waardoor veel lanthaniden chemisch op elkaar lijken en de oxidatietoestand +3 vaak belangrijk is.

Bij cerium moet de configuratie [Xe] 4f1 5d1 6s2 samen met de 4f-bezetting worden bekeken. Kleine verschillen in die bezetting kunnen magnetische en optische eigenschappen sterk beïnvloeden.

Chemische vormen

Verbindingen, ionen en materialen

Lanthaniden vormen vooral ionen en verbindingen in oxidatietoestand +3, waaronder oxiden, halogeniden en coördinatieverbindingen. Kleine verschillen in 4f-bezetting geven opvallende verschillen in kleur, luminescentie en magnetisme.

Fysisch gedrag

Toestand en faseovergangen

Bij kamertemperatuur is de referentietoestand vast. De vermelde dichtheid is 6.77 g/cm³. Het smeltpunt is 1 070 K (796.9 °C). Het kookpunt is 3 716 K (3 443 °C). Druk, zuiverheid en kristalstructuur kunnen gemeten waarden verschuiven; bij elementen met meerdere allotropen kan ook de structuur zelf een duidelijk verschil maken.

Voorkomen en toepassingen

Waar cerium voorkomt en wordt gebruikt

In de praktijk komt cerium vooral naar voren in toepassingen en contexten zoals katalysatoren, glaspolijstmiddelen en aanstekersteentjes.

In de praktijk

Concrete toepassingen

Katalysatoren

Verbindingen of oppervlakken met cerium kunnen als katalysator dienen en chemische reacties versnellen zonder in dezelfde verhouding te worden verbruikt.

Glaspolijstmiddelen

Cerium speelt een rol bij glaspolijstmiddelen. De relevante eigenschap hangt af van de chemische vorm, samenstelling en het materiaal of proces waarin het element wordt gebruikt.

Aanstekersteentjes

Cerium speelt een rol bij aanstekersteentjes. De relevante eigenschap hangt af van de chemische vorm, samenstelling en het materiaal of proces waarin het element wordt gebruikt.

Positie in het periodiek systeem

Wat de naburige elementen laten zien

Cerium staat in periode 6 en in de f-blokreeks. In de getoonde omgeving staan onder meer Barium, Lanthaan, Praseodymium, Neodymium. Door deze reeks te vergelijken zijn geleidelijke veranderingen in atoomstraal, elektronenstructuur en chemisch gedrag binnen de serie zichtbaar.

Referentiegegevens

Fysische en atomaire eigenschappen

Classificatielanthanide

Toestand bij kamertemperatuurvast

Elektronenschillen2 · 8 · 18 · 19 · 9 · 2

Dichtheid6.77 g/cm³

Smeltpunt1 070 K (796.9 °C)

Kookpunt3 716 K (3 443 °C)

Pauling-elektronegativiteit1.12

Eerste ionisatie-energie534.4 kJ/mol

Elektronenaffiniteit55 kJ/mol

De waarden beschrijven het element of het neutrale atoom waar van toepassing. Fysische gegevens kunnen afhangen van allotroop, druk, zuiverheid en meetomstandigheden.

Geschiedenis

Ontdekking en identificatie

De ontdekking van cerium wordt in deze historische registratie in verband gebracht met Martin Heinrich Klaproth. Herkenning als element, isolatie van een zuiver monster en de latere definitie via het atoomnummer vonden niet noodzakelijk op hetzelfde moment plaats.

Isotopen

Hoe isotopensamenstelling de getallen verandert

Het standaard atoomgewicht is 140.116(1). Deze waarde beschrijft de natuurlijke isotopensamenstelling van terrestrisch materiaal en is niet de massa van één specifiek atoom.

Cerium heeft ten minste één stabiele isotoop. Isotopen hebben hetzelfde aantal protonen en horen dus bij hetzelfde element, maar verschillen in neutronental en atoommassa.

Veiligheid

Omgang en blootstelling

De risico’s van cerium hangen af van chemische vorm, dosis en blootstellingsroute. Het element, zijn ionen en zijn verbindingen kunnen zeer verschillende biologische en milieueffecten hebben; controleer daarom de veiligheidsgegevens van de werkelijk gebruikte stof.