Ցերիում: քիմիական միացություն

Ցերիումը հայտնաբերել են 1803 թվականին, շվեդ գիտնականներ Ի․ Յա․ Բերցելիուսը, Վ․ Գիզինգերը և գերմանացի քիմիկոս Մ․ Գ․ Կլապրոտը, որոնք բաստնեզիտ միներալից անջատեցին «ցերիումական հողը»։

Ցերիումը անվանումն ստացել է № 1 փոքր մոլորակի՝ ցերերայի անունից։

Ամենատարածված լանթանոիդն է, կազմում է երկրակեղևի զանգվածի 4,5․10⁻³ %, ծովի ջրում՝ 5,2×10⁻⁶ мг/л, տարածվածությամբ 24-րդ տարրն է։ Հայտնի են ցերիումի 33 բնական միներալները, որոնցից ցերիումով առավել հարուստ են բաստնեզիտը և մոնացիաը (պարունակում են համապատասխանաբար 47 և 30 % ցերումի օքսիդ)։ Կենսոլորտում դանդաղ տեղաշարժվող տարր է, պարունակությունը բնական ջրերում և կենդանի օրգանիզմներում՝ աննշան։

Հանքավայրեր

Խոշոր հանքավայրերը գտնվում են ԱՄՆ-ում, Ղազախստանում, Ռուսաստանում, Ուկրաինայում, Ավստրալիայում, Բրազիլիայում, Հնդկաստանում, Սկանդինավիայում։

Մաքուր (98,95 %) ցերիումը ստանում են Ցերիումի (IV) օքսիդը էլեկտրոլիզի ենթարկելով։ Ցերիումը մտնում է ֆեռոցերիում (6% Fe, 40-75% Се, մինչև 24 % La, Pr, Nd, երբեմն՝ 4,5-7 % Mg), միջմետաղ (7-10 % Fe, մինչև 93 % լանթանիդներ՝ 70 % Се), համաձուլվածքների բաղադրության մեջ։ Ֆեռոցերիումը, միջմետաղը, հազվադեպ նաև մաքուր։

Ցերիումը երկնագույն երանգով, արծաթափայլ մետաղ է, առաջացնում է ալոտրոպային չորս ձևափոխություն՝ α, β, γ և δ։

${\displaystyle \mathrm {(\alpha )Cer\ _{\overrightarrow {-196\,^{\circ }\mathrm {C} }}\ (\beta )Cer\ _{\overrightarrow {-23\,^{\circ }\mathrm {C} }}\ (\gamma )Cer\ _{\overrightarrow {726\,^{\circ }\mathrm {C} }}\ (\delta )Cer} }$ 

Ցերիումի հալման ջերմաստիճանը 798 °C է, եռմանը՝ 3467 °С, խտությունը՝ 6678 կգ/մ³ (20 °С)։

Մաքուր ցերիումը մածուցիկ մետաղ է։ Ցերիումը քիմիապես ակտիվ է։ Միացություններում ցուցաբերում է +3, +4 օքսիդացման աստիճաններ։ Մետաղների լարվածության շարքում գտնվում է ջրածնից առաջ․ թթուներից, տաքացնելիս նաև ջրից, դուրս է մղում ջրածինը։

Օդում պատվում է օքսիդի՝ Се₂О₃ սպիտակ մոխրերանգ շերտով, որը նրան հետագա օքսիդացումի չի պաշտպանում։ 160 °C-ում ցերիումը այրվում է օդում։

${\displaystyle {\mathsf {Ce+O_{2}\ {\xrightarrow {}}\ CeO_{2}}}}$ 

Ցերիումի (III) օքսիդը և հիդրօքսիդը՝ Ce(OH)₃, հիմնային են, քլորիդը, սուլֆատը և նիտրատը՝ ջրում լուծելի, ֆտորիդը, օքսալատը, ֆոսֆատը՝ անլուծելի։

${\displaystyle {\mathsf {2Ce+6H_{2}O\ {\xrightarrow {}}\ 2Ce(OH)_{3}+H_{2}}}}$ 

Се₂О₃-ը հեշտությամբ օքսիդանում է՝ առաջացնելով ցերիումի (IV) օքսիդը՝ СеO₂, որը ջրում չլուծվող, սպիտակ փոշի է, լուծվում է խիտ ծծմբական թթվում՝ առաջացնելով սուլֆատ՝ Ce(SO₄)₂։ Ցերիում (IV) օքսիդիչ է։ Ցերիումը միանում է (տաքացնելիս) հալոգենների, ծծմբի, ազոտի, ֆոսֆորի և այլ տարրերի հետ։

${\displaystyle {\mathsf {2Ce+3F_{2}\ {\xrightarrow {}}\ 2CeF_{3}}}}$ 

${\displaystyle {\mathsf {2Ce+3Cl_{2}\ {\xrightarrow {}}\ 2CeCl_{3}}}}$ 

${\displaystyle {\mathsf {2Ce+3Br_{2}\ {\xrightarrow {}}\ 2CeBr_{3}}}}$ 

${\displaystyle {\mathsf {2Ce+3I_{2}\ {\xrightarrow {}}\ 2CeI_{3}}}}$ 

Ցերիումը հեշտությամբ լուծվում է անօրգանական թթուներում, չի փոխազդում ալկալիների հետ։

•  
  Ցերիումի (III) քլորիդ
•  
  Ցերիումի (IV) սուլֆատ
•  
  Ցերիումի (IV) ամոնիումի նիտրատ (CAN)

Ցերիումը օգտագործվում են որպես պողպատը, թուջը, ալյումինի և մագնեզիումի համաձուլվածքները լիգիրացնող և մոդիֆիկացնող հավելանյութեր։ Ցերիումի մետաղները և համաձուլվածքները ծծմբազրկող (ֆոսֆորազրկող և այլն) ակտիվ միջոց է։

Ցերիումը օգտագործվում է էլեկտրավակուումային սարքերում, որպես գազակլանիչ (գետտեր), ցերիումի (IV) օքսիդը՝ ապակին գունազրկելու և միջուկային տեխնիկայում՝ պաշտպանիչ ապակիներ ստանալու համար։

Ցերիումի մագնեզիումի նիտրատը՝ Ce₂Mg₃(NO₃)₁₂·24H₂O-ն կիրառում են ջերմաչափություն մեջ։

Բնական ցեզիումը բաղկացած է ¹³⁶Се (0,198 %), ¹³⁸Се (0,25 %), ¹⁴⁰Се (88,48 %) և ¹⁴²Се (11,07 %) կայուն իզոտոպներից։

Ստացվել են 131-135, 137, 139, 141 և 143-148 զանգվածի թվերով 16 ռադիոակտիվ իզոտոպներ, որոնցից առավել կայուն է ¹⁴⁴Ce (T_1/2 = 275 օր)։

• Պարբերական աղյուսակ