Церий

Химический элемент, символ Ce и атомный номер 58.

Церий — химический элемент ; он имеет символ Ce и атомный номер 58. Церий — мягкий , пластичный и серебристо-белый металл , который тускнеет на воздухе. Церий является вторым элементом в ряду лантаноидов , и хотя он часто показывает степень окисления +3, характерную для этого ряда, он также имеет стабильное состояние +4, которое не окисляет воду. Он также считается одним из редкоземельных элементов . Церий не имеет известной биологической роли в организме человека, но не особенно токсичен, за исключением случаев интенсивного или продолжительного воздействия.

Несмотря на то, что церий всегда встречается в сочетании с другими редкоземельными элементами в минералах, таких как группы монацита и бастнезита , церий легко извлекается из руд, поскольку его можно отличить среди лантаноидов по его уникальной способности окисляться до Состояние +4 в водном растворе. Это наиболее распространенный из лантаноидов, за ним следуют неодим , лантан и празеодим . Это 25-й по распространенности элемент , составляющий 66  частей на миллион в земной коре, что вдвое меньше, чем у хлора , и в пять раз больше, чем у свинца .

Церий был первым из лантаноидов, обнаруженных в Бастнесе , Швеция. Он был открыт Йёнсом Якобом Берцелиусом и Вильгельмом Хизингером в 1803 году и независимо Мартином Генрихом Клапротом в Германии в том же году. В 1839 году Карл Густав Мосандер первым изолировал металл. Сегодня церий и его соединения находят разнообразное применение: например, оксид церия(IV) используется для полировки стекла и является важной частью каталитических нейтрализаторов . Металлический церий используется в зажигалках из ферроцерия из-за его пирофорных свойств. Люминофор YAG , легированный церием , используется в сочетании с синими светодиодами для получения белого света в большинстве коммерческих источников белого светодиодного света.

Характеристики

Физический

Церий — второй элемент ряда лантаноидов . В периодической таблице он появляется между лантанидами лантаном слева и празеодимом справа и над актинидом торием . Это пластичный металл, твердость которого близка к серебру . ^[7] Его 58 электронов расположены в конфигурации [Xe]4f ¹ 5d ¹ 6s ² , из которых четыре внешних электрона являются валентными электронами . ^[8] Энергетические уровни 4f, 5d и 6s расположены очень близко друг к другу, и переход одного электрона на 5d-оболочку обусловлен сильным межэлектронным отталкиванием в компактной 4f-оболочке. Этот эффект подавляется, когда атом положительно ионизирован; таким образом, Ce ²⁺ сам по себе вместо этого имеет регулярную конфигурацию [Xe]4f ² , хотя в некоторых твердых растворах это может быть [Xe]4f ¹ 5d ¹ . ^[9] Большинство лантаноидов могут использовать в качестве валентных электронов только три электрона, так как впоследствии оставшиеся 4f-электроны слишком прочно связаны: церий является исключением из-за стабильности пустой f-оболочки в Ce ⁴⁺ и того факта, что он очень сильно в начале ряда лантаноидов, где заряд ядра все еще достаточно низок до появления неодима , чтобы можно было удалить четвертый валентный электрон химическими средствами. ^[10]

Церий имеет переменную электронную структуру . Энергия 4f-электрона почти такая же, как у внешних 5d- и 6s-электронов, делокализованных в металлическом состоянии, и для изменения относительной заселенности этих электронных уровней требуется лишь небольшое количество энергии. Это приводит к возникновению состояний двойной валентности. Например, изменение объема примерно на 10% происходит, когда церий подвергается воздействию высокого давления или низких температур. Похоже, что валентность меняется примерно от 3 до 4 при охлаждении или сжатии. ^[11]

Химические свойства элемента

Как и другие лантаноиды, металлический церий является хорошим восстановителем , имеющим стандартный потенциал восстановления E ^⦵  = -2,34 В для пары Ce ³⁺ /Ce. ^[12] Он тускнеет на воздухе, образуя пассивирующий оксидный слой, подобный железной ржавчине. Образец металлического церия размером в сантиметр полностью корродирует примерно за год. Более того, металлический церий может быть очень пирофорным : ^[13]

Се + О ₂ → СеО ₂

Будучи очень электроположительным , церий реагирует с водой. Реакция протекает медленно с холодной водой, но ускоряется с повышением температуры, образуя гидроксид церия (III) и газообразный водород: ^[14]

2 Се + 6 Н ₂ О → 2 Се(ОН) ₃ + 3 Н ₂

Аллотропы

Фазовая диаграмма церия

Известно, что четыре аллотропные формы церия существуют при стандартном давлении и имеют общие обозначения от α до δ: ^[15]

• Высокотемпературная форма, δ-церий, имеет ОЦК ( объемноцентрированную кубическую ) кристаллическую структуру и существует при температуре выше 726 °C.
• Стабильная форма при температуре ниже 726 ° C и примерно до комнатной температуры представляет собой γ-церий с кристаллической структурой ГЦК ( гранецентрированной кубической ).
• Форма DHCP (двойная гексагональная плотноупакованная ) β-церия представляет собой равновесную структуру примерно от комнатной температуры до −150 °C.
• ГЦК-форма α-церия стабильна при температуре ниже -150 ° C; он имеет плотность 8,16 г/см ³ .
• Другие твердые фазы, возникающие только при высоких давлениях, показаны на фазовой диаграмме.
• И γ-, и β-формы вполне стабильны при комнатной температуре, хотя равновесная температура превращения оценивается в 75 °C. ^[15]

При более низких температурах поведение церия осложняется низкой скоростью превращения. Температуры превращения подвержены существенному гистерезису, и приведенные здесь значения являются приблизительными. При охлаждении ниже -15 ° C γ-церий начинает превращаться в β-церий, но преобразование включает увеличение объема, и по мере образования большего количества β внутренние напряжения нарастают и подавляют дальнейшее преобразование. ^[15] При охлаждении ниже примерно -160 °C начнется образование α-церия, но это происходит только из оставшегося γ-церия. β-церий практически не превращается в α-церий, за исключением случаев напряжения или деформации. ^[15] При атмосферном давлении жидкий церий при температуре плавления более плотный, чем его твердая форма. ^{[7] [16] [17]}

изотопы

Встречающийся в природе церий состоит из четырех изотопов: ¹³⁶ Ce (0,19%), ¹³⁸ Ce (0,25%), ¹⁴⁰ Ce (88,4%) и ¹⁴² Ce (11,1%). Все четыре наблюдательно стабильны , хотя теоретически ожидается, что легкие изотопы ¹³⁶ Ce и ¹³⁸ Ce претерпят двойной захват электронов на изотопы бария , а самый тяжелый изотоп ¹⁴² Ce, как ожидается, подвергнется двойному бета-распаду до ¹⁴² Nd или альфа-распаду до ¹³⁸ Ba. . Таким образом, ¹⁴⁰ Се — единственный теоретически стабильный изотоп . Ни одна из этих мод распада пока не наблюдалась, хотя двойной бета-распад ¹³⁶ Ce, ¹³⁸ Ce и ¹⁴² Ce экспериментально искался. Текущие экспериментальные пределы их периода полураспада таковы: ^[18]

¹³⁶ Се: >3,8×10 ¹⁶ лет

¹³⁸ Се: >5,7×10 ¹⁶ лет

¹⁴² Се: >5,0×10 ¹⁶ лет

Все остальные изотопы церия являются синтетическими и радиоактивными . Наиболее стабильными из них являются ¹⁴⁴ Се с периодом полураспада 284,9 суток, ¹³⁹ Се с периодом полураспада 137,6 суток и ¹⁴¹ Се с периодом полураспада 32,5 суток. Все остальные радиоактивные изотопы церия имеют период полураспада менее четырех дней, а у большинства из них период полураспада менее десяти минут. [ ^18] Изотопы от ¹⁴⁰ Ce до ¹⁴⁴ Ce включительно встречаются в виде продуктов деления урана . ^[18] Первичный режим распада изотопов легче ¹⁴⁰ Се — это обратный бета-распад или захват электронов на изотопы лантана , тогда как у более тяжелых изотопов — бета-распад на изотопы празеодима . ^[18] Некоторые изотопы неодима могут альфа-распадом или, по прогнозам, распадутся на изотопы церия. ^[19]

Редкость богатых протонами ¹³⁶ Ce и ¹³⁸ Ce объясняется тем, что они не могут быть получены в наиболее распространенных процессах звездного нуклеосинтеза элементов, помимо железа, s-процессе (медленный захват нейтронов ) и r-процессе ( быстрый захват нейтронов). Это происходит потому, что поток реакции s-процесса обходит их, а распад нуклидов r-процесса на них блокируется более богатыми нейтронами стабильными нуклидами. Такие ядра называются p-ядрами , и их происхождение еще не совсем понятно: некоторые предполагаемые механизмы их образования включают захват протона , а также фотораспад . ^{[20] 140} Ce является наиболее распространенным изотопом церия, поскольку его можно производить как в s-, так и в r-процессах, тогда как ¹⁴² Ce можно производить только в r-процессе. Другая причина обилия ¹⁴⁰ Ce заключается в том, что это магическое ядро , имеющее замкнутую нейтронную оболочку (в нем 82 нейтрона), и, следовательно, оно имеет очень низкое сечение для дальнейшего захвата нейтронов. Хотя его протонное число 58 не является магическим, ему предоставляется дополнительная стабильность, поскольку восемь дополнительных протонов после магического числа 50 входят и завершают протонную орбиталь 1g _7/2 . ^[20] Содержание изотопов церия может незначительно отличаться в природных источниках, поскольку ¹³⁸ Ce и ¹⁴⁰ Ce являются дочерними элементами долгоживущих первичных радионуклидов ¹³⁸ La и ¹⁴⁴ Nd соответственно. ^[18]

Соединения

Церий существует в двух основных степенях окисления: Ce(III) и Ce(IV). Эта пара соседних степеней окисления доминирует в некоторых аспектах химии этого элемента. Водные растворы церия (IV) можно получить путем взаимодействия растворов церия (III) с сильными окислителями пероксодисульфатом или висмутатом . Величина E ^⦵ (Ce ⁴⁺ /Ce ³⁺ ) широко варьируется в зависимости от условий из-за относительной легкости комплексообразования и гидролиза с различными анионами, хотя +1,72 В является репрезентативным. Церий - единственный лантанид, который имеет важный водный и координационный химический состав в степени окисления +4. ^[12]

Галогениды

Церий образует все четыре тригалогенида CeX ₃ (X = F, Cl, Br, I) обычно в результате реакции оксидов с галогеноводородами. Безводные галогениды представляют собой парамагнитные гигроскопичные твердые вещества бледного цвета. При гидратации тригалогениды превращаются в комплексы, содержащие аквакомплексы [Ce(H ₂ O) _8-9 ] ³⁺ . В отличие от большинства лантаноидов, Се образует тетрафторид — белое твердое вещество. Он также образует дииодид бронзового цвета, обладающий металлическими свойствами. ^[21] Помимо бинарных галогенидных фаз, известен ряд анионных галогенидных комплексов. Фторид дает производные Ce(IV) CeF.4-8и CeF2-6. Хлорид дает оранжевый CeCl.2-6. ^[12]

Оксиды и халькогениды

Оксид церия(IV) («церий») имеет структуру флюорита , подобно диоксидам празеодима и тербия . Церий является нестехиометрическим соединением , а это означает, что реальная формула — CeO _2-x , где x составляет около 0,2. Таким образом, материал не совсем точно описывается как Ce(IV). Церий восстанавливается до оксида церия (III) газообразным водородом. ^[22] Известны также многие нестехиометрические халькогениды , а также трехвалентный Ce ₂ Z ₃ (Z = S , Se , Te ). Монохалькогениды CeZ проводят электричество, и их лучше было бы сформулировать как Ce ³⁺ Z ^2- e ^- . Хотя CeZ ₂ известны, они представляют собой полихалькогениды с церием (III): производные церия (IV) S, Se и Te неизвестны. ^[22]

Комплексы церия(IV)

Церийно-аммиачная селитра

Соединение нитрат церия-аммония («КАН») (NH ₄ ) ₂ [Ce(NO ₃ ) ₆ ] является наиболее распространенным соединением церия, встречающимся в лаборатории. Шесть нитратных лигандов связываются как бидентатные лиганды . Комплекс [Ce(NO ₃ ) ₆ ] ²⁻ является 12-координационным, высокое координационное число подчеркивает большой размер иона Ce ⁴⁺ . CAN — популярный окислитель в органическом синтезе как в качестве стехиометрического реагента ^[23], так и в качестве катализатора. ^[24] Он недорогой и с ним легко обращаться. Он действует за счет одноэлектронного окислительно-восстановительного процесса. Нитраты церия также образуют комплексы 4:3 и 1:1 с 18-краун-6 (соотношение относится к соотношению между нитратом и краун-эфиром ). Классически CAN является основным стандартом количественного анализа. ^{[7] [25]} Соли церия (IV), особенно сульфат церия (IV) , часто используются в качестве стандартных реагентов для объемного анализа при цериметрическом титровании . ^[26]

Белый светодиод в работе: диод излучает монохроматический синий свет, но люминофор Ce:YAG преобразует часть его в желтый свет, такая комбинация воспринимается человеческим глазом как белый.

Из-за переноса заряда от лиганда к металлу водные ионы церия (IV) имеют оранжево-желтый цвет. ^[27] Водный церий(IV) метастабилен в воде ^[28] и является сильным окислителем, который окисляет соляную кислоту с образованием газообразного хлора . ^[12] В реакции Белоусова-Жаботинского церий колеблется между степенями окисления +4 и +3, катализируя реакцию. ^[29]

Церийорганические соединения

Химия органоцерия аналогична химии других лантаноидов , часто включает комплексы циклопентадиенильных и циклооктатетраенильных лигандов. Цероцен (Ce(C ₈ H ₈ ) ₂ ) принимает молекулярную структуру ураноцена . ^[30] 4f-электрон в цероцене Ce(C
₈ЧАС
₈)
₂, колеблется между локализацией и делокализацией, и это соединение считается промежуточным. ^[31] Алкил , алкинил и алкенилорганические церийпроизводные получают переметаллированием соответствующих литийорганических реагентов или реагентов Гриньяра и являются более нуклеофильными, но менее основными, чем их предшественники. ^{[32] [33]}

История

Карликовая планета и астероид Церера , в честь которого назван церий.

Йёнс Якоб Берцелиус, один из первооткрывателей церия

Церий был открыт в Бастнесе в Швеции Йёнсом Якобом Берцелиусом и Вильгельмом Хизингером и независимо в Германии Мартином Генрихом Клапротом в 1803 году . ^[34] Церий был назван Берцелиусом в честь астероида Церера , открытого двумя годами ранее. ^{[34] [35]} Сам астероид назван в честь римской богини Цереры , богини земледелия, зерновых культур, плодородия и материнских отношений. ^[34]

Первоначально церий был выделен в виде его оксида, который был назван церием — термин, который используется до сих пор. Сам металл был слишком электроположительным, чтобы его можно было изолировать с помощью существующей на тот момент технологии плавки, что было характерно для редкоземельных металлов в целом. После развития электрохимии Хамфри Дэви пять лет спустя, земли вскоре дали содержащиеся в них металлы. Церий, выделенный в 1803 году, содержал все лантаноиды, присутствующие в церитовой руде из Бастнеса, Швеция, и, таким образом, содержал только около 45% того, что сейчас известно как чистый церий. Только когда Карлу Густаву Мосандеру удалось удалить лантан и «дидимию» в конце 1830-х годов, церий был получен в чистом виде. Вильгельм Хизингер был богатым владельцем шахты, ученым-любителем и спонсором Берцелиуса. Он владел и контролировал рудник в Бастнесе и в течение многих лет пытался выяснить состав обильной тяжелой пустой породы («Вольфрам Бастнеса», который, несмотря на свое название, не содержал вольфрама ), ныне известной как церит, которую он был в своей шахте. ^[35] Мосандер и его семья много лет жили в том же доме, что и Берцелиус, и Берцелиус, несомненно, убедил Мосандера исследовать церий дальше. ^{[36] [37] [38] [39]}

Элемент сыграл роль в Манхэттенском проекте , где соединения церия исследовались на площадке в Беркли в качестве материалов для тиглей для литья урана и плутония . ^[40] По этой причине в рамках дочернего проекта Эймса (ныне Лаборатория Эймса ) были разработаны новые методы получения и литья церия . ^[41] Производство особо чистого церия в Эймсе началось в середине 1944 года и продолжалось до августа 1945 года. ^[41]

Возникновение и производство

Церий является самым распространенным из всех лантаноидов, его доля в земной коре составляет 66  частей на миллион ; это значение немного уступает меди (68 частей на миллион), а церия даже больше, чем обычных металлов, таких как свинец (13 частей на миллион) и олово (2,1 частей на миллион). Таким образом, несмотря на свое положение как одного из так называемых редкоземельных металлов , церий на самом деле вовсе не является редким. ^[42] Содержание церия в почве колеблется от 2 до 150 частей на миллион, в среднем 50 частей на миллион; морская вода содержит 1,5 части на триллион церия. ^[35] Церий встречается в различных минералах, но наиболее важными коммерческими источниками являются минералы групп монацита и бастнезита , где он составляет около половины содержания лантаноидов. Монацит-(Ce) является наиболее распространенным представителем монацитов, причем «-Ce» является суффиксом Левинсона, информирующим о доминировании конкретного представителя РЗЭ элемента. ^{[43] [44] [45]} Также бастнезит-(Ce) с преобладанием церия является наиболее важным из бастнезитов. ^{[46] [43]} Церий — самый легкий лантанид для извлечения из минералов, поскольку он единственный, который может достигать стабильной степени окисления +4 в водном растворе. ^[47] Из-за пониженной растворимости церия в степени окисления +4 церий иногда обедняется из горных пород по сравнению с другими редкоземельными элементами и включается в циркон , поскольку Ce ⁴⁺ и Zr ⁴⁺ имеют одинаковый заряд и одинаковые ионные радиусы. ^[48] ​​В крайних случаях церий(IV) может образовывать собственные минералы, отделенные от других редкоземельных элементов, такие как церианит -(Ce), ^{[49] [45] [43]} (Ce,Th)O
₂. ^{[50] [51] [52]}

Кристаллическая структура бастнезита-(Ce). Цветовой код: карбон, C, серо-голубой; фтор, F, зеленый; церий, Ce, белый; кислород, О, красный.

Бастнезит, Ln ^III CO ₃ F, обычно не содержит тория и тяжелых лантаноидов, кроме самария и европия , и, следовательно, извлечение церия из него происходит довольно напрямую. Сначала бастнезит очищают с использованием разбавленной соляной кислоты для удаления примесей карбоната кальция . Затем руду обжигают на воздухе, чтобы окислить ее до оксидов лантаноидов: в то время как большая часть лантаноидов окисляется до полуторных оксидов Ln ₂ O ₃ , церий окисляется до диоксида CeO ₂ . Он нерастворим в воде и может быть выщелочен 0,5 М соляной кислотой, оставляя другие лантаноиды. ^[47]

Процедура для монацита , (Ln,Th)PO
₄, который обычно содержит все редкоземельные элементы, а также торий, более задействован. Монацит, благодаря своим магнитным свойствам, может быть разделен повторной электромагнитной сепарацией. После разделения его обрабатывают горячей концентрированной серной кислотой с получением водорастворимых сульфатов редкоземельных элементов. Кислые фильтраты частично нейтрализуют гидроксидом натрия до pH 3–4. Торий выпадает в осадок из раствора в виде гидроксида и удаляется. После этого раствор обрабатывают оксалатом аммония для перевода редкоземельных элементов в их нерастворимые оксалаты . Оксалаты превращаются в оксиды при отжиге. Оксиды растворяются в азотной кислоте, но оксид церия нерастворим в HNO ₃ и поэтому выпадает в осадок. ^[17] При обращении с некоторыми остатками следует соблюдать осторожность, поскольку они содержат ²²⁸ Ra , дочернюю группу ²³² Th, который является сильным гамма-излучателем. ^[47]

Приложения

Карл Ауэр фон Вельсбах, открывший множество применений церия.

Церий имеет два основных применения, в обоих из которых используется CeO ₂ . Промышленное применение церия связано с полировкой, особенно химико-механической планаризацией (ХМП). В другом своем основном применении CeO ₂ используется для обесцвечивания стекла. Он действует путем преобразования примесей железа зеленого цвета в почти бесцветные оксиды железа. ^[53] Церий также использовался в качестве заменителя его радиоактивного родственного тория , например, при производстве электродов, используемых при газовой вольфрамовой дуговой сварке , где церий в качестве легирующего элемента улучшает стабильность дуги и облегчает запуск, одновременно уменьшая выгорание. ^[54]

Газовые мантии и пирофорные сплавы

Первое использование церия было в газовых мантиях , изобретенных австрийским химиком Карлом Ауэром фон Вельсбахом . В 1885 году он ранее экспериментировал со смесями оксидов магния , лантана и иттрия, но они давали зеленый оттенок света и оказались безуспешными. ^[55] Шесть лет спустя он обнаружил, что чистый оксид тория дает гораздо лучший, хотя и синий, свет, и что смешивание его с диоксидом церия приводит к яркому белому свету. ^[56] Диоксид церия также действует как катализатор сгорания оксида тория. ^{[ нужна цитата ]}

Это привело к коммерческому успеху фон Вельсбаха и его изобретения и создало большой спрос на торий. При его производстве в качестве побочных продуктов одновременно извлекалось большое количество лантаноидов. ^[57] Им вскоре нашли применение, особенно в пирофорном сплаве, известном как « мишметалл », состоящем из 50% церия, 25% лантана, а остальное составляют другие лантаноиды, который широко используется для изготовления более легких кремней. ^[57] Обычно железо добавляется для образования сплава ферроцерия , также изобретенного фон Вельсбахом. ^[58] Из-за химического сходства лантаноидов химическое разделение обычно не требуется для их применения, например, при добавлении мишметалла в сталь в качестве модификатора включения для улучшения механических свойств или в качестве катализаторов крекинга нефти. ^[47] Это свойство церия спасло жизнь писателю Примо Леви в концентрационном лагере Освенцим , когда он нашел запас сплава ферроцерия и обменял его на еду. ^[59]

Пигменты и люминофоры

Фотостабильность пигментов можно повысить добавлением церия, поскольку он придает пигментам светостойкость и предотвращает потемнение прозрачных полимеров под воздействием солнечного света. ^[60] Примером соединения церия, используемого отдельно в качестве неорганического пигмента , является ярко-красный сульфид церия (III) (сульфид церия красный), который остается химически инертным до очень высоких температур. Пигмент является более безопасной альтернативой светостойким, но токсичным пигментам на основе селенида кадмия . ^[35] Добавление оксида церия в старые телевизионные стеклянные пластины с электронно-лучевой трубкой было полезным, поскольку оно подавляет эффект затемнения, вызванный созданием дефектов F-центра из-за непрерывной бомбардировки электронами во время работы. Церий также является важным компонентом в качестве легирующей добавки для люминофоров , используемых в экранах ЭЛТ-телевизоров, люминесцентных лампах, а позже и в белых светодиодах . ^{[61] [62]} Наиболее часто используемый пример - иттрий-алюминиевый гранат, легированный церием (III) , который излучает зеленый или желто-зеленый свет (550–530 нм), а также ведет себя как сцинтиллятор . ^[63]

Другое использование

Соли церия, такие как сульфиды Ce ₂ S ₃ и Ce ₃ S ₄ , рассматривались во время Манхэттенского проекта как современные огнеупорные материалы для изготовления тиглей, которые могли выдерживать высокие температуры и сильно восстановительные условия при отливке металлического плутония. ^{[40] [41]} Несмотря на желательные свойства, эти сульфиды никогда не получили широкого распространения из-за практических проблем с их синтезом. ^[40] Церий используется в качестве легирующего элемента в алюминии для создания литейных эвтектических алюминиевых сплавов с содержанием 6–16% Ce, к которым могут быть добавлены другие элементы, такие как Mg, Ni, Fe и Mn. Эти сплавы Al-Ce обладают превосходной термостойкостью и подходят для применения в автомобилях, например, в головках цилиндров . ^[64] Другие сплавы церия включают сплавы плутония Pu-Ce и Pu-Ce-Co , которые использовались в качестве ядерного топлива . ^[65]

Другим автомобильным применением низшего сесквиоксида является каталитический нейтрализатор для окисления выбросов CO и NO x в выхлопных газах автомобилей. ^{[66] [67]}

Биологическая роль и меры предосторожности

Химическое соединение

Было обнаружено, что ранние лантаноиды необходимы для некоторых метанотрофных бактерий, живущих в вулканических грязевых котлах , таких как Mmethylacidiphilum fumariolicum : лантан, церий, празеодим и неодим примерно одинаково эффективны. ^{[69] [70]} В остальном известно, что церий не играет биологической роли в каких-либо других организмах, но он также не очень токсичен; он не накапливается в пищевой цепи в сколько-нибудь заметной степени. ^{[71] [72] [73]} Поскольку он часто встречается вместе с кальцием в фосфатных минералах, а кости в основном состоят из фосфата кальция , церий может накапливаться в костях в небольших количествах, которые не считаются опасными. ^[74]

Нитрат церия является эффективным местным противомикробным средством для лечения ожогов третьей степени , ^{[35,75 ]} , хотя большие дозы могут привести к отравлению церием и метгемоглобинемии . ^[76] Ранние лантаноиды действуют как важные кофакторы для метанолдегидрогеназы метанотрофной бактерии Mmethylacidiphilum fumariolicum SolV , для которой одни только лантан, церий, празеодим и неодим примерно одинаково эффективны. ^[77]

Как и все редкоземельные металлы, церий имеет низкую и умеренную токсичность. Сильный восстановитель, самовозгорается на воздухе при температуре от 65 до 80 °C. Дымы от пожаров церия токсичны. Для тушения пожаров церия нельзя использовать воду, так как церий вступает в реакцию с водой с образованием газообразного водорода. Рабочие, подвергшиеся воздействию церия, испытывали зуд, чувствительность к теплу и поражения кожи. Церий не токсичен при употреблении в пищу, но животные, которым вводили большие дозы церия, умирали из-за сердечно-сосудистого коллапса. ^[35] Церий более опасен для водных организмов, поскольку повреждает клеточные мембраны; это серьезный риск, поскольку он плохо растворяется в воде, что приводит к загрязнению окружающей среды. ^[35]

Рекомендации

1. «Стандартный атомный вес: церий». ЦИАВ . 1995.
2. Прохаска, Томас; Ирргехер, Йоханна; Бенефилд, Жаклин; и другие. (04.05.2022). «Стандартные атомные веса элементов 2021 (Технический отчет ИЮПАК)». Чистая и прикладная химия . doi : 10.1515/pac-2019-0603. ISSN  1365-3075.
3. Основные уровни и энергии ионизации нейтральных атомов, NIST.
4. Лиде, Д.Р., изд. (2005). «Магнитная восприимчивость элементов и неорганических соединений». Справочник CRC по химии и физике (PDF) (86-е изд.). Бока-Ратон (Флорида): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.
5. Уэст, Роберт (1984). CRC, Справочник по химии и физике . Бока-Ратон, Флорида: Издательство компании Chemical Rubber Company. стр. E110. ISBN 0-8493-0464-4.
6. Кондев, ФГ; Ван, М.; Хуанг, WJ; Наими, С.; Ауди, Г. (2021). «Оценка ядерных свойств NUBASE2020» (PDF) . Китайская физика C . 45 (3): 030001. doi :10.1088/1674-1137/abddae.
7. Lide, DR, изд. (2005). Справочник CRC по химии и физике (86-е изд.). Бока-Ратон (Флорида): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.
8. Гринвуд и Эрншоу, стр. 1232–5.
9. Йоргенсен, Кристиан (1973). «Слабая связь между электронной конфигурацией и химическим поведением тяжелых элементов (трансуранов)». Angewandte Chemie, международное издание . 12 (1): 12–19. дои : 10.1002/anie.197300121.
10. Холлеман, Арнольд Фредерик; Виберг, Эгон (2001), Виберг, Нильс (ред.), Неорганическая химия , перевод Иглсона, Мэри; Брюэр, Уильям, Сан-Диего/Берлин: Academic Press/De Gruyter, стр. 1703–5, ISBN 0-12-352651-5
11. Йоханссон, Бёрье; Ло, Вэй; Ли, Са; Ахуджа, Раджив (17 сентября 2014 г.). «Церий; Кристаллическая структура и положение в периодической таблице». Научные отчеты . 4 : 6398. Бибкод : 2014NatSR...4E6398J. дои : 10.1038/srep06398. ПМК 4165975 . ПМИД  25227991. 
12. Гринвуд и Эрншоу, стр. 1244–8.
13. Грей, Теодор (2010). Элементы . Блэк Дог и паб Левенталь. ISBN 978-1-57912-895-1.
14. «Химические реакции церия». Веб-элементы . Проверено 9 июля 2016 г.
15. Коскимаки, округ Колумбия; Гшнейднер, К.А.; Панусис, Северная Каролина (1974). «Подготовка однофазных образцов β- и α-церия для низкотемпературных измерений». Журнал роста кристаллов . 22 (3): 225–229. Бибкод : 1974JCrGr..22..225K. дои : 10.1016/0022-0248(74)90098-0.
16. Стассис, К.; Гулд, Т.; МакМастерс, О.; Гшнейднер, К.; Никлоу, Р. (1979). «Решеточная и спиновая динамика γ-Ce». Физический обзор B . 19 (11): 5746–5753. Бибкод : 1979PhRvB..19.5746S. doi : 10.1103/PhysRevB.19.5746.
17. Патнаик, Прадьот (2003). Справочник неорганических химических соединений. МакГроу-Хилл. стр. 199–200. ISBN 978-0-07-049439-8.
18. Audi, Г.; Кондев, ФГ; Ван, М.; Хуанг, WJ; Наими, С. (2017). «Оценка ядерных свойств NUBASE2016» (PDF) . Китайская физика C . 41 (3): 030001. Бибкод : 2017ChPhC..41c0001A. дои : 10.1088/1674-1137/41/3/030001.
19. Белли, П.; Бернабей, Р.; Даневич, Ф.А.; Инчичитти, А.; Третьяк, В.И. (2019). «Экспериментальные поиски редких альфа- и бета-распадов». Европейский физический журнал А. 55 (140): 4–6. arXiv : 1908.11458 . Бибкод : 2019EPJA...55..140B. дои : 10.1140/epja/i2019-12823-2. S2CID  201664098.
20. Кэмерон, AGW (1973). «Изобилие элементов в Солнечной системе» (PDF) . Обзоры космической науки . 15 (1): 121–146. Бибкод :1973ССРв...15..121С. дои : 10.1007/BF00172440. S2CID  120201972.
21. Гринвуд и Эрншоу, стр. 1240–2.
22. Гринвуд и Эрншоу, стр. 1238–9.
23. Наир, Виджай; Дипти, Ани (2007). «Нитрат аммония церия (IV) универсальный одноэлектронный окислитель». Химические обзоры . 107 (5): 1862–1891. дои : 10.1021/cr068408n. ПМИД  17432919.
24. Шридхаран, Веллайсами; Менендес, Х. Карлос (2010). «Нитрат церия (IV) аммония как катализатор в органическом синтезе». Химические обзоры . 110 (6): 3805–3849. дои : 10.1021/cr100004p. ПМИД  20359233.
25. Гупта, К.К. и Кришнамурти, Нагайяр (2004). Добывающая металлургия редких земель. ЦРК Пресс. п. 30. ISBN 978-0-415-33340-5.
26. Гшнейднер К.А., изд. (2006). «Глава 229: Применение соединений четырехвалентного церия». Справочник по физике и химии редких земель, том 36 . Нидерланды: Эльзевир. стр. 286–288. ISBN 978-0-444-52142-2.
27. Срур, Фарид М.А.; Эдельманн, Фрэнк Т. (2012). «Лантаноиды: четырехвалентные неорганические соединения». Энциклопедия неорганической и бионеорганической химии . doi : 10.1002/9781119951438.eibc2033. ISBN 978-1-119-95143-8.
28. МакГилл, Ян. «Редкоземельные элементы». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Том. 31. Вайнхайм: Wiley-VCH. п. 190. дои :10.1002/14356007.a22_607. ISBN 978-3527306732.
29. Б. П. Белоусов (1959). «Периодически действующая реакция и ее механизм». Сборник рефератов по радиационной медицине . 147 : 145.
30. Гринвуд и Эрншоу, стр. 1248–9.
31. Шелтер, Эрик Дж. (20 марта 2013 г.). «Церий под линзой». Природная химия . 5 (4): 348. Бибкод :2013НатЧ...5..348С. дои : 10.1038/nchem.1602 . ПМИД  23511425.
32. Михаил Н. Бочкарев (2004). «Молекулярные соединения «новых» двухвалентных лантаноидов». Обзоры координационной химии . 248 (9–10): 835–851. дои : 10.1016/j.ccr.2004.04.004.
33. М. Кристина Кассани; Гунько Юрий Константинович; Питер Б. Хичкок; Александр Г. Халкс; Алексей В. Хвостов; Майкл Ф. Лапперт; Протченко Андрей Владимирович (2002). «Аспекты неклассической химии лантанидов». Журнал металлоорганической химии . 647 (1–2): 71–83. дои : 10.1016/s0022-328x(01)01484-x.
34. «Визуальные элементы: церий». Лондон: Королевское химическое общество. 1999–2012 гг . Проверено 31 декабря 2009 г.
35. Эмсли, Джон (2011). Строительные блоки природы: Путеводитель по элементам от Аризоны. Издательство Оксфордского университета. стр. 120–125. ISBN 978-0-19-960563-7.
36. Уикс, Мэри Эльвира (1956). Открытие элементов (6-е изд.). Истон, Пенсильвания: Журнал химического образования.
37. Уикс, Мэри Эльвира (1932). «Открытие элементов: XI. Некоторые элементы, выделенные с помощью калия и натрия: цирконий, титан, церий и торий». Журнал химического образования . 9 (7): 1231–1243. Бибкод : 1932JChEd...9.1231W. дои : 10.1021/ed009p1231.
38. Маршалл, Джеймс Л. Маршалл; Маршалл, Вирджиния Р. Маршалл (2015). «Повторное открытие элементов: Редкие Земли – Начало» (PDF) . Шестиугольник : 41–45 . Проверено 30 декабря 2019 г.
39. Маршалл, Джеймс Л. Маршалл; Маршалл, Вирджиния Р. Маршалл (2015). «Повторное открытие элементов: Редкие Земли – запутанные годы» (PDF) . Шестиугольник : 72–77 . Проверено 30 декабря 2019 г.
40. Хираи, Синдзи; Симакаге, Кадзуёси; Сайто, Ясуси; Нисимура, Тосиюки; Уэмура, Ёитиро; Митомо, Мамору; Брюэр, Лео (21 января 2005 г.). «Синтез и спекание порошков сульфида церия (III)». Журнал Американского керамического общества . 81 (1): 145–151. doi :10.1111/j.1151-2916.1998.tb02306.x.
41. Хэдден, Гэвин, изд. (1946). «Глава 11 - Проект Эймса». История округа Манхэттен. Том. 4. Вашингтон, округ Колумбия: Инженерный корпус армии США.
42. Гринвуд и Эрншоу, с. 1294
43. Берк, Эрнст AJ (2008). «Использование суффиксов в названиях минералов» (PDF) . Элементы . 4 (2): 96. Архивировано из оригинала (PDF) 19 декабря 2019 года . Проверено 7 декабря 2019 г.
44. «Монацит-(Ce): Информация о минералах, данные и местонахождение». www.mindat.org .
45. "CNMNC". nrmima.nrm.se . Архивировано из оригинала 10 августа 2019 г. Проверено 6 октября 2018 г.
46. "Bastnäsite-(Ce): Информация о минералах, данные и местность" . www.mindat.org .
47. Гринвуд и Эрншоу, стр. 1229–1232.
48. Томас, JB; Боднар, Р.Дж.; Симидзу, Н.; Чеснер, Калифорния (2003). «Расплавные включения в цирконе». Обзоры по минералогии и геохимии . 53 (1): 63–87. Бибкод : 2003RvMG...53...63T. дои : 10.2113/0530063.
49. «Церианит-(Ce): Информация о минералах, данные и местонахождение».
50. Грэм, Арканзас (1955). «Церианит CeO ₂ : новый оксид редкоземельных металлов». Американский минералог . 40 : 560–564.
51. "Mindat.org - Шахты, полезные ископаемые и многое другое" . www.mindat.org .
52. nrmima.nrm.se
53. Клаус Рейнхардт (2000). «Церий Мишметалл, сплавы церия и соединения церия». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a06_139. ISBN 978-3527306732..
54. AWS D10.11M/D10.11 — Американский национальный стандарт — Руководство по сварке корневого прохода труб без подкладки . Американское общество сварщиков. 2007.
55. Льюис, Вивиан Байам (1911). "Осветительные приборы"  . В Чисхолме, Хью (ред.). Британская энциклопедия . Том. 16 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. п. 656.
56. Викледер, Матиас С.; Фурест, Бландин; Дорхаут, Питер К. (2006). «Торий». В Морссе, Лестер Р.; Эдельштейн, Норман М.; Фугер, Жан (ред.). Химия актинидных и трансактинидных элементов (PDF) . Том. 3 (3-е изд.). Дордрехт, Нидерланды: Springer. стр. 52–160. дои : 10.1007/1-4020-3598-5_3. ISBN 978-1-4020-3555-5. Архивировано из оригинала (PDF) 7 марта 2016 г.
57. Гринвуд и Эрншоу, с. 1228
58. Клаус Рейнхардт и Хервиг Винклер в «Церий Мишметалл, сплавы церия и соединения церия» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана 2000, Wiley-VCH, Вайнхайм. дои : 10.1002/14356007.a06_139
59. Уилкинсон, Том (6 ноября 2009 г.). «Книга всей жизни: Периодическая таблица Примо Леви». Независимый . Проверено 25 октября 2016 г.
60. Глен, Марта; Грзмил, Барбара; Сренчек-Наззал, Иоанна; Киц, Богумил (01 апреля 2011 г.). «Влияние CeO2 и Sb2O3 на фазовое превращение и оптические свойства фотостабильного диоксида титана». Химические бумаги . 65 (2): 203–212. дои : 10.2478/s11696-010-0103-x. ISSN  1336-9075. S2CID  94458692.
61. Диоксид церия. Архивировано 2 марта 2013 г. в Wayback Machine . nanopartikel.info (2011-02-02)
62. Троварелли, Алессандро (2002). Катализ церием и родственными материалами. Издательство Имперского колледжа. стр. 6–11. ISBN 978-1-86094-299-0.
63. Лу, Чунг-Синь; Хун, Синь-Чэн; Джаганнатан, Р. (1 января 2002 г.). «Золь-гель синтез и фотолюминесцентные свойства порошков алюмоиттриевого граната, легированного ионами церия». Журнал химии материалов . 12 (8): 2525–2530. дои : 10.1039/B200776M. ISSN  1364-5501.
64. Симс, Закари (2016). «Алюминиевый литейный сплав, упрочненный интерметаллидами на основе церия: крупномасштабная разработка сопутствующего продукта». ДЖОМ . 68 (7): 1940–1947. Бибкод : 2016JOM....68g1940S. дои : 10.1007/s11837-016-1943-9. ОСТИ  1346625. S2CID  138835874.
65. Лири, Дж.А.; Маллинз, Эл Джей (1 ноября 1964 г.). ПОДГОТОВКА ТРОЙНЫХ СПЛАВОВ ПЛУТОНИЯ ДЛЯ ПРОГРАММЫ АКТИВНЫХ ИСПЫТАНИЙ (Отчет). Национальная лаборатория Лос-Аламоса. (LANL), Лос-Аламос, Нью-Мексико (США). ОСТИ  4650650.
66. Блейвас, Д.И. (2013). Возможности восстановления церия, содержащегося в автомобильных каталитических нейтрализаторах. Рестон, Вирджиния: Министерство внутренних дел США , Геологическая служба США .
67. «Катализатор deNOx от Argonne начинает обширные испытания выхлопных газов дизельных двигателей» . Аргоннская национальная лаборатория. Архивировано из оригинала 7 сентября 2015 г. Проверено 2 июня 2014 г.
68. "Церий GF39030353" . 22 сентября 2021 г. Проверено 22 декабря 2021 г.
69. Пол, Арьян; Барендс, Томас Р.М.; Дитль, Андреас; Хадем, Ахмад Ф.; Эйгенстейн, Джелле; Джеттен, Майк С.М.; Лагерь Оп Ден, Хууб Дж. М. (2013). «Редкоземельные металлы необходимы для метанотрофной жизни в вулканических грязевых котлах». Экологическая микробиология . 16 (1): 255–64. дои : 10.1111/1462-2920.12249. ПМИД  24034209.
70. Канг Л., Шен З. и Джин К. Катионы неодима Nd ³⁺ были перенесены внутрь Euglena gracilis 277. Chin.Sci.Bull. 45 , 585–592 (2000). https://doi.org/10.1007/BF02886032
71. Хоторн, Джозеф; Де ла Торре Рош, Роберто; Син, Баошань; Ньюман, Ли А.; Ма, Синмао; Маджумдар, Сангамитра; Гардеа-Торресдей, Хорхе; Уайт, Джейсон К. (18 ноября 2014 г.). «Накопление и трофический перенос оксида церия в зависимости от размера частиц по наземной пищевой цепи». Экологические науки и технологии . 48 (22): 13102–13109. Бибкод : 2014EnST...4813102H. дои : 10.1021/es503792f. ISSN  0013-936X. ПМИД  25340623.
72. Маджумдар, Сангамитра; Трухильо-Рейес, Джесика; Эрнандес-Вьескас, Хосе А.; Уайт, Джейсон С.; Перальта-Видеа, Хосе Р.; Гардеа-Торресдей, Хорхе Л. (5 июля 2016 г.). «Биомагнификация церия в наземной пищевой цепи: влияние размера частиц и стадии роста». Экологические науки и технологии . 50 (13): 6782–6792. Бибкод : 2016EnST...50.6782M. doi : 10.1021/acs.est.5b04784. ISSN  0013-936X. ПМИД  26690677.
73. Гупта, Говинд Шаран; Шанкер, Риши; Дхаван, Алок; Кумар, Ашутош (2017), Ранджан, Шивенду; Дасгупта, Нандита; Лихтфаус, Эрик (ред.), «Воздействие наноматериалов на водную пищевую цепь», Нанонаука в области продовольствия и сельского хозяйства 5 , Обзоры устойчивого сельского хозяйства, Cham: Springer International Publishing, vol. 26, стр. 309–333, номер документа : 10.1007/978-3-319-58496-6_11, ISBN. 978-3-319-58496-6, получено 12 августа 2023 г.
74. Якупец, Массачусетс; Унфрид, П.; Кепплер, Б.К. (2005). Фармакологические свойства соединений церия. Том. 153. Берлин, Гейдельберг: Springer Berlin Heidelberg. стр. 101–111. дои : 10.1007/s10254-004-0024-6. ISBN 978-3-540-24012-9. ПМИД  15674649 . Проверено 5 августа 2023 г. {{cite book}}: |journal=игнорируется ( помощь )
75. Дай, Тяньхун; Хуан, Ин-Ин; Шарма, Сулбха К.; Хашми, Джавад Т.; Куруп, Дивья Б.; Хэмблин, Майкл Р. (2010). «Местные противомикробные препараты при ожоговых ранах». Недавнее обнаружение противоинфекционных препаратов Pat . 5 (2): 124–151. дои : 10.2174/157489110791233522. ПМЦ 2935806 . ПМИД  20429870. 
76. Аттоф, Рашид; Маньен, Кристоф; Бертен-Магит, Марк; Оливье, Лора; Тиссо, Сильви; Пети, Поль (2007). «Метгемоглобинемия при отравлении нитратом церия». Бернс . 32 (8): 1060–1061. doi : 10.1016/j.burns.2006.04.005. ПМИД  17027160.
77. Пол, Арьян; Барендс, Томас Р.М.; Дитль, Андреас; Хадем, Ахмад Ф.; Эйгенстейн, Джелле; Джеттен, Майк С.М.; Лагерь Оп Ден, Хууб Дж. М. (2013). «Редкоземельные металлы необходимы для метанотрофной жизни в вулканических грязевых котлах». Экологическая микробиология . 16 (1): 255–264. дои : 10.1111/1462-2920.12249. ПМИД  24034209.

Библиография

• Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.