سریم

Cerium

 

عمومی نام, علامت اختصاری, شماره Cerium, Ce, 58 گروه شیمیایی لانتانیدها گروه, تناوب, بلوک _ , 6 , d جرم حجمی, سختی 6689 kg/m3, 2.5 رنگ سفید نقره ای

خواص  اتمی       وزن اتمی 140.116 amu شعاع اتمی (calc.) 185 no data« pm« شعاع کووالانسی اطلاعات موجود نیست pm شعاع واندروالس اطلاعات موجود نیست pm ساختار الکترونی Xe]4f15d16s1] -e بازای هر سطح انرژی 2, 8,18,19, 9, 2 درجه اکسیداسیون (اکسید) 3,4 (باز ضعیف) ساختار کریستالی مکعبی face centered

خواص  فیزیکی       حالت ماده جامد نقطه ذوب 1071 K (1468 °F) نقطه جوش 3699 K (6199 °F) حجم مولی  ש»10-6 * 20.69 «متر مکعب بر مول گرمای تبخیر 414 kJ/mol گرمای هم جوشی 5.46 kJ/mol فشار بخار n/a Pa at 1071 K سرعت صوت 2100 m/s at 293.15 K

متفرقه       الکترونگاتیویته 1.12 (درجه پائولینگ) ظرفیت گرمایی ویژه 190 J/(kg*K) رسانائی الکتریکی 1.15 106/m ohm رسانائی گرمایی 11.4 W/(m*K) 1st پتانسیل یونیزاسیون 534.4 kJ/mol 2nd پتانسیل یونیزاسیون 1050 kJ/mol 3rd پتانسیل یونیزاسیون 1949 kJ/mol 4th پتانسیل یونیزاسیون 3547 kJ/mol

پایدارترین  ایزوتوپها         ایزو وفور طبیعی نیمه عمر DM DE MeV DP 134Ce {syn.} 3.16 روز ε 0.500 134La 136Ce 0.19% Cerium با 78 نوترون پایدار است 138Ce 0.25% Cerium با 80 نوترون پایدار است 139Ce {syn.} 137.640 روز ε 0.278 139La 140Ce 88.48% Cerium با82 نوترون پایدار است 141Ce {syn.} 32.501 days β- 0.581 141Pr 142Ce 11.08% > 5 E16 سال β- ناشناخته 142Nd 144Ce {syn.} 284.893 روز β- 0.319 144Pr واحدهای SI & STP استفاده شده مگر آنکه ذکر شده باشد.

 

سریم عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای نشان Ce و عدد اتمی 58 می باشد.

خصوصیات  قابل توجه

سریم عنصر فلزی خاکستری رنگی است که به گروه لانتانیدها تعلق دارد. این عنصر در برخی از آلیاژهای غیر متداول در طبیعت، به کار می رود و شکل اکسید شده آن در صنعت شیشه مورد استفاده قرار می گیرد. از نظر رنگ و درخشش شبیه آهن است اما هم نرم بوده و هم چکش خوار و انعطاف پذیر است. در بین عناصر خاکی کمیاب، تنها اروپیم واکنش پذیرتر از سریم می باشد. محلولهای قلیایی رقیق و اسیدهای غلیظ به سرعت به این فلزحمله می کنند. در صورت خراش نوع خالص این فلز با چاقو احتمال سوختن آن وجود دارد. سریم در آب سرد به آرامی و در آب گرم به سرعت تجزیه می شود. به علت نزدیکی نسبی 4f و اوربیتالهای مدار بیرونی در سریم ، این عنصر خواص شیمیایی جالب توجهی از خود نشان می دهد. مثلاً فشردن این عنصر وقتی که در حال سرد شدن است ، حالت اکسیداسیون آنرا از تقریباً 3 به 4 تغییر می دهد. سریم در حالت اکسیداسیون 3+ cerous و در حالت اکسیداسیون 4+ ceric نامیده می شود. نمکهای سریم (IV) نارنجی، قرمز یا زردفام هستند درحالیکه نمکهای سریم (III) معمولاً سفیداند.

 

کاربردهـــــــــا

موارد استفاده از سریم در متالوژی : سریم در ساخت آلومینیوم آلیاژهای آلومینیوم و برخی از فولادها و آهنها به کار می رود. افزودن سریم به چدن مانع گرافیتی شدن آن گردیده ، تولید آهن چکش خوار (مالیبل) می کند. در فولادها ، سریم به کاهش سولفیدها و اکسیدها کمک کرده و مانع گازی شدن می گردد. سریم در فولاد ضد زنگ به عنوان عامل سخت کننده سریع کاربرد دارد. 3 تا 4 درصد سریم که به همراه 2/0 تا6/0 درصد زیرکونیم به آلیاژهای منیزیم اضافه شده ، به پالایش غلات کمک نموده و موجب قالب گیری بی نقص اشکال پیچیده می شود به علاوه موجب مقاومت منیزیم قالب گیری شده در برابر حرارت می شود. سریم در آلیاژهایی که برای ساخت آهنرباهای دائمی به کار می رود مورد استفاده قرار می گیرد. سریم در روشنایی با قوس کربن ، بخصوص در صنعت سینما کاربرد دارد. سریم جزئی از میش متال است که در تولید آلیاژهای آذرافشان ، در فندک سیگار کاربرد وسیعی دارد. اکسید آن در توریهای گازی پر نور مورد استفاده است. اکسید آن به عنوان کاتالیزور هیرروکربن در اجاقهای خود پاکساز و بصورت جزئی از دیواره اجاق کاربرد دارد. سولفات سریک به عنوان یک عامل اکسید کننده حجمی در آزمایشهای کمی کاربرد گسترده ای دارد. ترکیبات سریم در تولید شیشه کاربرد دارد، هم به عنوان جزئی از آن و هم بعنوان رنگ زدا. از ترکیبات سریم برای رنگ لعاب استفاده می شود. استفاده از اکسید آن به عنوان عامل صیقل دهنده شیشه رو به افزایش است. اکسید سریم در شیشه امکان جذب انتخابی اشعه فرا بنفش را بوجود می آورد. اکسید سریم در پالایش نفت خام به عنوان سرعت دهنده جداسازی کاربرد دارد. ترکیبات سریم (III) و سریم (IV) در سنتزهای آلی به عنوان کاتالیزور مورد استفاده هستند.

 

تاریخچه

Wilhelm von Hisinger و Jacob Berzelius در سال 1803 در سوئد و Martin Heinrich Klaproth مستقلاً در آلمان ، در همان سال ، موفق به کشف این عنصر شدند. Berzelius آن را از روی نام خرده سیاره سیریز ، که 2 سال قبل از آن در سال 1801 کشف شده بود ، به این نام نامید.

 

پیدایــــــــش

سریم فراوان ترین عنصر خاکی کمیاب است که 0046/0 درصد پوسته زمین را تشکیل می دهد. سریم در تعدادی کانی از جمله آلانیت (به عنوان orthite هم شناخته می شود)  (Ca, Ce, La, Y)2(Al, Fe)3(SiO4)3(OH) مونازیت و باستناسیت در حال حاضر مهمترین منابع سریم می باشند. این عنصر اغلب توسط یک فرآیند جابجایی یونی بدست می آید که در آن از دانه های مونازیت به عنوان منبع سریم استفاده می گردد. ذخایر بزرگ مونازیت ، آلانتیت ، و باستناسیت ، تامین کننده سریم ، توریم ، و سایر فلزات خاکی کمیاب برای سالهای طولانی خواهند بود.

 

ایزوتوپهـــــــا

سریم بصورت طبیعی متشکل از 3 ایزوتوپ پایدار و 1 ایزوتوپ رادیو اکتیو است . Ce-136 ,  Ce-138 ,Ce-140 و Ce-142 که فراوان ترین آنها Ce-140 است. (48/88 % وفور طبیعی) 27 رادیوایزوتوپ مشخص شده، که فراوان ترین و پایدارترین آنها Ce-142 با نیمه عمر بزرگتر از 5E16 سال ، Ce-144 با نیمه عمر 893/284 روز ، Ce-139 با نیمه عمر 640/137 و Ce-141 با نیمه عمر 501/32 روز می باشد. مابقی ایزوتوپهای رادیواکتیو دارای نیمه عمری کمتری از 4 روز هستند که اکثر آنها از نیمه عمری کمتر از10 دقیقه برخوردارند. همچنین این عنصر دارای 2 حالت برانگیخته می باشد. ایزوتوپهای سریم از نظر وزن اتمی بین amu123 (سریم 123 ) و amu152(سریم 152 ) وجود دارند.

 

هشدارهــــــــا

سریم مانند تمامی فلزات خاکی کمیاب دارای میزان سمی بودن ضعیف تا متوسط است.این عنصر یک عامل کاهنده قوی است و خودبخود در حرارت 80-65 درجه سانتیگراد در هوا می سوزد. واکنش سریم با روی ممکن است بصورت انفجاری باشد و با بیسموت و آنتیموان واکنشهای بسیار گرمازایی دارد. دود حاصل از سوختن سریم سمی است . برای جلوگیری از سوختن سریم نباید از آب استفاده کرد چون سریم با آب برای تولید گاز هیدروژن واکنش می کند. کارگرانی که با سریم سروکار دارند مواردی مثل خارش، حساسیت به گرما و آسیبهای بدنی را تجربه کرده اند. حیواناتی که به آنها مقدار زیادی سریم تزریق شده به علت ضایعه های قلبی و رگی از بین رفته اند. اکسید سریم (IV) در درجه حرارت بالا عامل اکسید کننده قوی است و با مواد آلی قابل احتراق واکنش دارد. وقتی سریم رادیواکتیو نباشد عیار تجاری ناخالص آن ممکن است حاوی مقادیر کمی توریم باشد که رادیواکتیو است. سریم کاربرد بیولوژیک شناخته شده ای ندارد .