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Ce 58

Cerium (Ce)

lanthanide
Periodo: 6 Bloque: f

Solid

Peso atómico estándar

140,116 u

Configuración electrónica

[Xe] 6s2 4f1 5d1

Punto de fusión

797,85 °C

Punto de ebullición

3423,85 °C

Densidad

6770 kg/m³

Estados de oxidación

+1, +2, +3, +4

Electronegatividad (Pauling)

1,12

Energía de ionización (1.ª)

5,5386 eV

Año de descubrimiento

1801

Radio atómico

185 pm

Detalles

Origen del nombre Named after the asteroid, Ceres, discovered two years before the element.
País de descubrimiento Sweden/Germany
Descubridores W. von Hisinger, J. Berzelius, M. Klaproth

Cerium is the first lanthanide by atomic number and one of the most abundant rare-earth elements in the crust. It is a reactive, electropositive metal whose chemistry is unusual among lanthanides because both Ce³⁺ and Ce⁴⁺ are accessible in ordinary compounds. This Ce³⁺/Ce⁴⁺ redox pair, especially in oxides, makes cerium important in catalysts, polishing materials, glass treatment, and oxygen-storage applications.

Cerium is especially interesting because of its variable electronic structure. The energy of the inner 4f level is nearly the same as that of the outer (valence) electrons, and only small amounts of energy are required to change the relative occupancy of these electronic levels. This gives rise to dual valency states.

For example, a volume change of about 10 percent occurs when cerium is subjected to high pressures or low temperatures. Cesium's valence appears to change from about 3 to 4 when it is cooled or compressed. The low temperature behavior of cerium is complex.

Cerium is an iron-gray lustrous metal. It is malleable, and oxidizes very readily at room temperature, especially in moist air. Except for europium, cerium is the most reactive of the rare-earth metals. It decomposes slowly in cold water and rapidly in hot water.

Alkali solutions and dilute and concentrated acids attack the metal rapidly. The pure metal is likely to ignite if scratched with a knife.

Ceric slats are orange red or yellowish; cerous salts are usually white.

The name derives from the planetoid Ceres, which was discovered by the Italian astronomer Giuseppe Piazzi in 1801 and named for Ceres, the Roman goddess of agriculture and harvest. Two years later, the element cerium was discovered by the German chemist Martin-Heinrich Klaproth, who called it ochroeite earth because of its yellow colour.

Cerium was independently discovered at the same time by the Swedish chemist Jöns Jacob Berzelius and the Swedish mineralogist Wilhelm von Hisinger, who called it ceria. It was first isolated in 1875 by the American mineralogist and chemist William Frances Hillebrand and the American chemist Thomas H. Norton.

Cerium was discovered by Jöns Jacob Berzelius and Wilhelm von Hisinger, Swedish chemists, and independently by Martin Heinrich Klaproth, a German chemist, in 1803. Cerium is the most abundant of the rare earth elements and makes up about 0.0046% of the earth's crust. Today, cerium is primarily obtained through an ion exchange process from monazite sand ((Ce, La, Th, Nd, Y)PO4), a material rich in rare earth elements.

Cerium was named for the asteroid Ceres, which was discovered in 1801. The element was discovered two years later in 1803 by Klaproth and by Berzelius and Hisinger. In 1875 Hillebrand and Norton prepared the metal.

Imágenes

Propiedades

Químicas

Electronegatividad (Pauling)
1,12 Comparar Electronegatividad (Pauling) de todos los elementos →
Afinidad electrónica
0,955 eV
Energía de ionización (1.ª)
5,5386 eV Comparar Energía de ionización (1.ª) de todos los elementos →
Energía de ionización (2.ª)
10,956038 eV Comparar Energía de ionización (2.ª) de todos los elementos →
Energía de ionización (3.ª)
20,19747 eV Comparar Energía de ionización (3.ª) de todos los elementos →
Energía de ionización (4.ª)
36,906127 eV Comparar Energía de ionización (4.ª) de todos los elementos →
Energía de ionización (5.ª)
65,550226 eV Comparar Energía de ionización (5.ª) de todos los elementos →
Estados de oxidación
+1, +2, +3, +4 Comparar Estados de oxidación de todos los elementos →
Electrones de valencia
3 Comparar Electrones de valencia de todos los elementos →
Configuración electrónica
[Xe] 6s2 4f1 5d1

Termodinámicas

Calor de fusión
0,05658911 eV Comparar Calor de fusión de todos los elementos →
Calor de vaporización
3,254392 eV Comparar Calor de vaporización de todos los elementos →
Calor de sublimación
4,124994 eV
Calor de atomización
4,124994 eV
Entalpía de atomización
4,354045 eV

Nucleares

Protones
58 Comparar Protones de todos los elementos →
Neutrones
82 Comparar Neutrones de todos los elementos →
Isótopos conocidos
41 Comparar Isótopos conocidos de todos los elementos →
Isótopos estables
1 Comparar Isótopos estables de todos los elementos →
Isótopo más estable
Ce-140
Año de descubrimiento
1801

Abundancia

Abundancia (corteza terrestre)
66,5 mg/kg Comparar Abundancia (corteza terrestre) de todos los elementos →
Abundancia (océano)
1,2 × 10−6 mg/L Comparar Abundancia (océano) de todos los elementos →

Estructura cristalina

Constante de red a
516 pm

Estructura electrónica

Electrones por capa
2, 8, 18, 19, 9, 2 Comparar Electrones por capa de todos los elementos →

Identificadores

Número CAS
7440-45-1 Comparar Número CAS de todos los elementos →
Símbolo del término
1G°4
InChI
InChI=1S/Ce
Clave InChI
GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N

Configuración electrónica Medido

Carga del ion
Protones 58
Electrones 58
Carga Neutro
Configuración Ce: 4f¹ 5d¹ 6s²
Configuración electrónica
Medido
[Xe] 4f¹ 5d¹ 6s²
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ 4f¹ 5d¹ 6s²
Diagrama de orbitales
1s
2/2
2s
2/2
2p
6/6
3s
2/2
3p
6/6
4s
2/2
3d
10/10
4p
6/6
5s
2/2
4d
10/10
5p
6/6
6s
2/2
4f
1/14 1↑
5d
1/10 1↑
Total de electrones: 58 Desapareados: 2 ?

Modelo atómico

Protones 58
Neutrones 82
Electrones 58
Número másico 140
Estabilidad Estable

Los isótopos cambian el número de neutrones, la masa y la estabilidad, pero no la configuración electrónica de un átomo neutro.

Modelo atómico esquemático, no a escala.

Huella atómica

Espectro de emisión / absorción

0 / 0 (0 0 con intensidad)
Medido
Emisión Visible: 380–750 nm

Distribución isotópica

14088,4500%Número másicoAbundancia natural (%)
Número másicoMasa atómica (u)Abundancia naturalPeriodo de semidesintegración
140 Estable139,9054431 ± 0,000002388,4500%Estable
Medido

Fase / Estado

1 atm / 101,325 kPa
Sólido 25 °C (298,15 K)

Motivo: 772,9 °C por debajo del punto de fusión (797,85 °C)

Punto de fusión 797,85 °C
Punto de ebullición 3423,85 °C
Por debajo del punto de fusión en 772,9 °C
0 K Temperatura actual: 25 °C 6000 K
Secuencia de fases

Esquemático, no a escala

Sólido
Líquido
Gas
Fusión
Ebullición
25°C
Sólido
Líquido
Gas
Actual

Puntos de transición de fase

Punto de fusión Bibliografía
797,85 °C
Punto de ebullición Bibliografía
3423,85 °C
Fase actual Calculado
Sólido

Energías de transición

Calor de fusión Bibliografía
0,05658911 eV

Energía necesaria para fundir 1 mol en el punto de fusión

Calor de vaporización Bibliografía
3,254392 eV

Energía necesaria para vaporizar 1 mol en el punto de ebullición

Calor de sublimación Bibliografía
4,124994 eV

Energía necesaria para sublimar 1 mol en el punto de sublimación

Densidad

Densidad de referencia Bibliografía
6770 kg/m³

En condiciones estándar

Densidad actual Calculado
6770 kg/m³

En condiciones estándar

Espectros atómicos

Se muestran 10 de 58. Ordenado por carga del ion (ascendente).

Líneas disponibles ?

IonCargaTotal de líneasProbabilidades de transiciónDesignaciones de los niveles
Ce I 020967209
Ce II +1560283560
Ce III +226200
Ce IV +32700
Ce V +4500
Líneas disponibles en el NIST →

Niveles disponibles ?

IonCargaNiveles
Ce I 0953
Ce II +1491
Ce III +2227
Ce IV +317
Ce V +412
Ce VI +54
Ce VII +62
Ce VIII +72
Ce IX +82
Ce X +92
Niveles disponibles en el NIST →
58 Ce 140.116

Cerium — Visualizador de orbitales atómicos

[Xe]6s24f15d1
Niveles de energía 2 8 18 19 9 2
Estados de oxidación +1, +2, +3, +4
HOMO 5d n=5 · l=2 · m=-2
Cerium — Vista previa del visualizador de orbitales atómicos
Three.js solo se carga cuando se solicita
58 Ce 140.116

Cerium — Visualizador de estructuras cristalinas

Face-Centered Cubic · Pearson cF4
Experimental
Pearson cF4
N.º de coord. 12
Empaquetamiento 74.000%
Cerium — Vista previa del visualizador de estructuras cristalinas
Three.js solo se carga cuando se solicita

Radios iónicos

CargaCoordinaciónEspínRadio
+36N/D101 pm
+37N/D107 pm
+38N/D114.3 pm
+39N/D119.6 pm
+310N/D125 pm
+312N/D134 pm
+46N/D87 pm
+48N/D97 pm
+410N/D97 pm
+412N/D113.99999999999999 pm

Compuestos

Ce
140,116 u
Ce+3
140,116 u
Ce
143,914 u
Ce
140,908 u
Ce+4
140,116 u
Ce
136,908 u
Ce
133,909 u
Ce
134,909 u
Ce
142,912 u
Ce
138,907 u
Ce
141,909 u
Ce
139,905 u
Ce
145,919 u
Ce
135,907 u
Ce
137,906 u

Isótopos (1)

Número másicoMasa atómica (u)Abundancia naturalPeriodo de semidesintegraciónModo de desintegración
140 Estable139,9054431 ± 0,000002388,4500% ± 0,0510%Estable
stable
140 Estable
Masa atómica (u) 139,9054431 ± 0,0000023
Abundancia natural 88,4500% ± 0,0510%
Periodo de semidesintegración Estable
Modo de desintegración
stable

Propiedades ampliadas

Radios covalentes (ampliados)

Radio covalente (Pyykkö)
163 pm
Radio covalente (Pyykkö, enlace doble)
137 pm
Radio covalente (Pyykkö, enlace triple)
131 pm

Radios de van der Waals

Alvarez
288 pm
UFF
355,6 pm
MM3
274 pm

Radios atómicos y metálicos

Radio atómico (Rahm)
282 pm

Escalas de numeración

Mendeleev
15
Pettifor
32
Glawe
31

Escalas de electronegatividad

Ghosh
0
Miedema
3
Gunnarsson–Lundqvist
4
Robles–Bartolotti
3

Polarizabilidad y dispersión

Polarizabilidad dipolar
205 a.u.
Polarizabilidad dipolar (incert.)
20 a.u.
C₆ (Gould–Bučko)
3480 Ha·Bohr6

Parámetros de Miedema

Volumen molar de Miedema
21,62 cm3/mol
Densidad electrónica de Miedema
2

Riesgo de suministro y economía

Concentración de la producción
97
Riesgo relativo de suministro
10
Distribución de las reservas
50
Estabilidad política (principal productor)
24
Estabilidad política (país con mayores reservas)
24

Transiciones de fase y alótropos

Punto de fusión1072,15 K
Punto de ebullición3716,15 K

Categorías de estados de oxidación

+4 main
+2 extended
+3 main
+1 extended

Datos de referencia avanzados

Constantes de apantallamiento (13)
nOrbitalσ
1s1,1519
2p4,2176
2s15,26
3d13,9147
3p19,0405
3s19,3408
4d32,3392
4f56,324
4p29,3936
4s28,32
Detalle de los radios cristalinos (10)
CargaCNEspínrcrystal (pm)Origen
3VI115from r^3 vs V plots,
3VII121estimated,
3VIII128,3from r^3 vs V plots,
3IX133,6from r^3 vs V plots,
3X139
3XII148calculated,
4VI101from r^3 vs V plots,
4VIII111from r^3 vs V plots,
4X121from r^3 vs V plots,
4XII128
Modos de desintegración de los isótopos (54)
IsótopoModoIntensidad
119B+—
119B+p—
120B+—
120B+p—
121B+100%
121B+p1%
122B+—
122B+p—
123B+100%
123B+p—
Factores de dispersión de rayos X (508)
Energía (eV)f₁f₂
10—1,28369
10,1617—1,26389
10,3261—1,24441
10,4931—1,22522
10,6628—1,20632
10,8353—1,18772
11,0106—1,16941
11,1886—1,15138
11,3696—1,13362
11,5535—1,11614

Datos adicionales

Sources

Sources of this element.

Cerium is the most abundant so-called rare-earth metals. It is found in a number of minerals including allanite (also known as orthite), monazite, bastnasite, cerite, and samarskite. Monazite and bastnasite are presently the more important sources of cerium.

Large deposits of monazite (found on the beaches of Travancore, India and in river sands in Brazil), allanite (in the western United States), and bastnasite (in Southern California) will supply cerium, thorium, and the other rare-earth metals for many years to come.

Metallic cerium is prepared by metallothermic reduction techniques, such as reducing cerous fluoride with calcium, or using electrolysis of molten cerous chloride or others processes. The metallothermic technique produces high-purity cerium.

Referencias (1)

Referencias

(9)
2 Atomic Mass Data Center (AMDC), International Atomic Energy Agency (IAEA)
Ce

The half-life and atomic mass data was provided by the Atomic Mass Data Center at the International Atomic Energy Agency.

3 IUPAC Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW)
Cerium

Element data are cited from the Atomic weights of the elements (an IUPAC Technical Report). The IUPAC periodic table of elements can be found at https://iupac.org/what-we-do/periodic-table-of-elements/. Additional information can be found within IUPAC publication doi:10.1515/pac-2015-0703 Copyright © 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry.

4 IUPAC Periodic Table of the Elements and Isotopes (IPTEI)

The information are cited from Pure Appl. Chem. 2018; 90(12): 1833-2092, https://doi.org/10.1515/pac-2015-0703.

Nota sobre la licencia: Copyright (c) 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry. The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) contribution within Pubchem is provided under a CC-BY-NC-ND 4.0 license, unless otherwise stated.
5 Jefferson Lab, U.S. Department of Energy
Cerium

Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab) is one of 17 national laboratories funded by the U.S. Department of Energy. The lab's primary mission is to conduct basic research of the atom's nucleus using the lab's unique particle accelerator, known as the Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF). For more information visit https://www.jlab.org/

Nota sobre la licencia: Please see citation and linking information: https://education.jlab.org/faq/index.html
6 Los Alamos National Laboratory, U.S. Department of Energy
Cerium

The periodic table at the LANL (Los Alamos National Laboratory) contains basic element information together with the history, source, properties, use, handling and more. The provenance data may be found from the link under the source name.

7 NIST Physical Measurement Laboratory
Cerium

The periodic table contains NIST's critically-evaluated data on atomic properties of the elements. The provenance data that include data for atomic spectroscopy, X-ray and gamma ray, radiation dosimetry, nuclear physics, and condensed matter physics may be found from the link under the source name. Ref: https://www.nist.gov/pml/atomic-spectra-database

8 PubChem Elements
Cerium

This section provides all form of data related to element Cerium.

9 PubChem Elements
Cerium

The element property data was retrieved from publications.

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