Magisches Seltenerdelement: Cer

Cer ist der unbestrittene „große Bruder“ in der großen Familie der Seltenerdelemente. Erstens beträgt die Gesamthäufigkeit der Seltenen Erden in der Erdkruste 238 ppm, wobei Cer mit 68 ppm 28 % der gesamten Seltenerdzusammensetzung ausmacht und an erster Stelle steht. Zweitens ist Cer das zweite Seltenerdelement, das neun Jahre nach der Entdeckung von Yttrium (1794) entdeckt wurde. Seine Anwendung ist sehr umfangreich, und „Cer“ ist unaufhaltsam

Die Entdeckung des Elements Cer

Carl Auer von Welsbach

Cer wurde 1803 von dem Deutschen Kloppers, dem schwedischen Chemiker Johannes Jakob Berzelius und dem schwedischen Mineralogen Wilhelm Hisinger entdeckt und benannt. Es heißt Ceroxid, und sein Erz heißt Cerit, in Erinnerung an Ceres, einen 1801 entdeckten Asteroiden. Tatsächlich ist diese Art von Cersilikat ein hydratisiertes Salz, das 66 bis 70 % Cer enthält, während der Rest aus Verbindungen von Kalzium, Eisen undYttrium.

Cer wurde erstmals in einem Gaskamin eingesetzt, den der österreichische Chemiker Carl Auer von Welsbach erfand. 1885 versuchte er es mit einer Mischung aus Magnesium, Lanthan und Yttriumoxid, doch diese Mischungen strahlten erfolglos grünes Licht aus.

1891 stellte er fest, dass reines Thoriumoxid ein besseres Licht erzeugte, obwohl es blau war. In Kombination mit Cer(IV)-oxid entstand ein helles weißes Licht. Cer(IV)-oxid kann außerdem als Katalysator für die Verbrennung von Thoriumoxid eingesetzt werden.

Cermetall

★ Cer ist ein dehnbares, weiches, silberweißes Metall mit aktiven Eigenschaften. An der Luft oxidiert es und bildet eine rostähnliche, abblätternde Oxidschicht. Beim Erhitzen verbrennt es und reagiert schnell mit Wasser. Eine zentimetergroße Cermetallprobe korrodiert innerhalb von etwa einem Jahr vollständig. Kontakt mit Luft, starken Oxidationsmitteln, starken Säuren und Halogenen vermeiden.

★ Cer kommt hauptsächlich in Monazit und Bastnäsit sowie in Spaltprodukten von Uran, Thorium und Plutonium vor. Es ist umweltschädlich, besondere Aufmerksamkeit sollte der Verschmutzung von Gewässern gewidmet werden.

★ Cer ist mit 68 ppm das 26. häufigste Element der Erdkruste und kommt nur noch übertroffen von Kupfer (68 ppm) vor. Cer ist häufiger als gewöhnliche Metalle wie Blei (13 ppm) und Zinn (2,1 ppm).

Cer Elektronenkonfiguration

Elektronische Vereinbarungen:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f1 5d1
★ Cer liegt nach Lanthan und besitzt ausgehend von Cer 4f-Elektronen, wodurch es leicht an chemischen Reaktionen teilnehmen kann. Das 5d-Orbital von Cer ist jedoch besetzt, und dieser Effekt ist bei Cer nicht stark genug.

★ Die meisten Lanthanoide können nur drei Elektronen als Valenzelektronen nutzen, mit Ausnahme von Cer, dessen Elektronenstruktur variabel ist. Die Energie der 4f-Elektronen entspricht nahezu der der externen 5d- und 6s-Elektronen, die im Metallzustand delokalisiert sind. Es ist nur eine geringe Energiemenge erforderlich, um die relative Besetzung dieser Elektronenenergieniveaus zu ändern, was zu einer doppelten Valenz von +3 und +4 führt. Der Normalzustand ist +3, in anaerobem Wasser zeigt sich eine Valenz von +4.
Anwendung von Cer

★ Kann als Legierungszusatz und zur Herstellung von Cersalzen etc. verwendet werden.

★ Es kann als Glaszusatz zur Absorption von Ultraviolett- und Infrarotstrahlen verwendet werden und wird häufig in Autoglas verwendet.

★ Kann als hervorragendes Umweltschutzmaterial verwendet werden. Das derzeit repräsentativste davon ist der Katalysator zur Abgasreinigung von Autos, der wirksam verhindert, dass große Mengen Autoabgase in die Luft gelangen.

★ LichtSeltene Erdenbesteht hauptsächlich aus Cer und kann als Pflanzenwachstumsregulator die Qualität der Ernte verbessern, den Ertrag steigern und die Stressresistenz der Ernte erhöhen.

★ Cersulfid kann umwelt- und menschenschädigende Metalle wie Blei und Cadmium in Pigmenten ersetzen, Kunststoffe färben und auch in der Lack- und Tintenindustrie eingesetzt werden.

★Cer(IV)-oxidkann als Poliermittel beispielsweise beim chemisch-mechanischen Polieren (CMP) verwendet werden.

★ Cer kann auch als Wasserstoffspeichermaterial, thermoelektrisches Material, Cer-Wolfram-Elektroden, Keramikkondensator, piezoelektrische Keramik, Cer-Siliziumkarbid-Schleifmittel, Brennstoffzellenrohstoff, Benzinkatalysator, permanentmagnetisches Material, medizinisches Material, verschiedene legierte Stähle und Nichteisenmetalle verwendet werden.