← Retour au tableau périodique
Ce 58

Cerium (Ce)

lanthanide
Période: 6 Bloc: f

Solid

Masse atomique relative standard

140,116 u

Configuration électronique

[Xe] 6s2 4f1 5d1

Point de fusion

797,85 °C

Point d’ébullition

3423,85 °C

Masse volumique

6770 kg/m³

États d’oxydation

+1, +2, +3, +4

Électronégativité (Pauling)

1,12

Énergie d’ionisation (1re)

5,5386 eV

Année de découverte

1801

Rayon atomique

185 pm

Détails

Origine du nom Named after the asteroid, Ceres, discovered two years before the element.
Pays de découverte Sweden/Germany
Découvreurs 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.

Images

Propriétés

Propriétés chimiques

Électronégativité (Pauling)
1,12 Comparer : Électronégativité (Pauling) de tous les éléments →
Affinité électronique
0,955 eV
Énergie d’ionisation (1re)
5,5386 eV Comparer : Énergie d’ionisation (1re) de tous les éléments →
Énergie d’ionisation (2e)
10,956038 eV Comparer : Énergie d’ionisation (2e) de tous les éléments →
Énergie d’ionisation (3e)
20,19747 eV Comparer : Énergie d’ionisation (3e) de tous les éléments →
Énergie d’ionisation (4e)
36,906127 eV Comparer : Énergie d’ionisation (4e) de tous les éléments →
Énergie d’ionisation (5e)
65,550226 eV Comparer : Énergie d’ionisation (5e) de tous les éléments →
États d’oxydation
+1, +2, +3, +4 Comparer : États d’oxydation de tous les éléments →
Électrons de valence
3 Comparer : Électrons de valence de tous les éléments →
Configuration électronique
[Xe] 6s2 4f1 5d1

Propriétés thermodynamiques

Enthalpie de fusion
0,05658911 eV Comparer : Enthalpie de fusion de tous les éléments →
Enthalpie de vaporisation
3,254392 eV Comparer : Enthalpie de vaporisation de tous les éléments →
Enthalpie de sublimation
4,124994 eV
Enthalpie d’atomisation
4,124994 eV
Enthalpie d’atomisation
4,354045 eV

Propriétés nucléaires

Protons
58 Comparer : Protons de tous les éléments →
Neutrons
82 Comparer : Neutrons de tous les éléments →
Isotopes connus
41 Comparer : Isotopes connus de tous les éléments →
Isotopes stables
1 Comparer : Isotopes stables de tous les éléments →
Isotope le plus stable
Ce-140
Année de découverte
1801

Abondance

Abondance (croûte terrestre)
66,5 mg/kg Comparer : Abondance (croûte terrestre) de tous les éléments →
Abondance (océan)
1,2 × 10−6 mg/L Comparer : Abondance (océan) de tous les éléments →

Structure cristalline

Paramètre de maille a
516 pm

Structure électronique

Électrons par couche
2, 8, 18, 19, 9, 2 Comparer : Électrons par couche de tous les éléments →

Identifiants

Numéro CAS
7440-45-1 Comparer : Numéro CAS de tous les éléments →
Symbole de terme
1G°4
InChI
InChI=1S/Ce
Clé InChI
GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N

Configuration électronique Mesuré

Charge ionique
Protons 58
Électrons 58
Charge Neutre
Configuration Ce: 4f¹ 5d¹ 6s²
Configuration électronique
Mesuré
[Xe] 4f¹ 5d¹ 6s²
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ 4f¹ 5d¹ 6s²
Diagramme d’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↑
Nombre total d’électrons: 58 Non appariés: 2 ?

Modèle atomique

Protons 58
Neutrons 82
Électrons 58
Nombre de masse 140
Stabilité Stable

Les isotopes diffèrent par leur nombre de neutrons, leur masse et leur stabilité — pas par la configuration électronique de l’atome neutre.

Modèle atomique schématique, non à l’échelle.

Empreinte atomique

Spectre d’émission / d’absorption

0 / 0 (0 0 avec intensité)
Mesuré
Émission Visible : 380–750 nm

Distribution isotopique

14088,4500%Nombre de masseAbondance naturelle (%)
Nombre de masseMasse atomique (u)Abondance naturelleDemi-vie
140 Stable139,9054431 ± 0,000002388,4500%Stable
Mesuré

Phase / État

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

Explication: 772,9 °C en dessous du point de fusion (797,85 °C)

Point de fusion 797,85 °C
Point d’ébullition 3423,85 °C
Écart en dessous du point de fusion 772,9 °C
0 K Température actuelle: 25 °C 6000 K
Échelle des phases

Schématique, non à l’échelle

Solide
Liquide
Gaz
Fusion
Ébullition
25°C
Solide
Liquide
Gaz
Actuel

Points de transition de phase

Point de fusion Littérature scientifique
797,85 °C
Point d’ébullition Littérature scientifique
3423,85 °C
Phase actuelle Calculé
Solide

Énergies de transition

Enthalpie de fusion Littérature scientifique
0,05658911 eV

Énergie nécessaire pour faire fondre 1 mol au point de fusion

Enthalpie de vaporisation Littérature scientifique
3,254392 eV

Énergie nécessaire pour vaporiser 1 mol au point d’ébullition

Enthalpie de sublimation Littérature scientifique
4,124994 eV

Énergie nécessaire pour sublimer 1 mol au point de sublimation

Masse volumique

Masse volumique de référence Littérature scientifique
6770 kg/m³

Dans les conditions standard

Masse volumique actuelle Calculé
6770 kg/m³

Dans les conditions standard

Spectres atomiques

Affichage de 10 sur 58. Tri par charge ionique croissante.

Raies répertoriées ?

IonChargeNombre total de raiesProbabilités de transitionDésignations des niveaux
Ce I 020967209
Ce II +1560283560
Ce III +226200
Ce IV +32700
Ce V +4500
Raies répertoriées par le NIST →

Niveaux répertoriés ?

IonChargeNiveaux
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
Niveaux répertoriés par le NIST →
58 Ce 140.116

Cerium — Visualiseur d’orbitales atomiques

[Xe]6s24f15d1
Niveaux d’énergie 2 8 18 19 9 2
États d’oxydation +1, +2, +3, +4
HOMO 5d n=5 · l=2 · m=-2
Cerium — Aperçu du visualiseur d’orbitales atomiques
Three.js se charge uniquement à la demande
58 Ce 140.116

Cerium — Visualiseur de structure cristalline

Face-Centered Cubic · Pearson cF4
Expérimental
Pearson cF4
N° de coord. 12
Compacité 74.000%
Cerium — Aperçu du visualiseur de structure cristalline
Three.js se charge uniquement à la demande

Rayons ioniques

ChargeCoordinenceSpinRayon
+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

Composés

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

Isotopes (1)

Nombre de masseMasse atomique (u)Abondance naturelleDemi-vieMode de désintégration
140 Stable139,9054431 ± 0,000002388,4500% ± 0,0510%Stable
stable
140 Stable
Masse atomique (u) 139,9054431 ± 0,0000023
Abondance naturelle 88,4500% ± 0,0510%
Demi-vie Stable
Mode de désintégration
stable

Propriétés étendues

Rayons covalents (données étendues)

Rayon covalent (Pyykkö)
163 pm
Rayon covalent (Pyykkö, liaison double)
137 pm
Rayon covalent (Pyykkö, liaison triple)
131 pm

Rayons de van der Waals

Alvarez
288 pm
UFF
355,6 pm
MM3
274 pm

Rayons atomiques et métalliques

Rayon atomique (Rahm)
282 pm

Échelles de numérotation

Mendeleev
15
Pettifor
32
Glawe
31

Échelles d’électronégativité

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

Polarisabilité et dispersion

Polarisabilité dipolaire
205 a.u.
Polarisabilité dipolaire (incertitude)
20 a.u.
C₆ (Gould–Bučko)
3480 Ha·Bohr6

Paramètres de Miedema

Volume molaire de Miedema
21,62 cm3/mol
Densité électronique de Miedema
2

Risque d’approvisionnement et économie

Concentration de la production
97
Risque relatif d’approvisionnement
10
Répartition des réserves
50
Stabilité politique (principal producteur)
24
Stabilité politique (principal détenteur de réserves)
24

Transitions de phase et allotropes

Point de fusion1072,15 K
Point d’ébullition3716,15 K

Catégories d’états d’oxydation

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

Données de référence avancées

Constantes d’écran (13)
nOrbitaleσ
1s1,1519
2p4,2176
2s15,26
3d13,9147
3p19,0405
3s19,3408
4d32,3392
4f56,324
4p29,3936
4s28,32
Détail des rayons cristallins (10)
ChargeCNSpinrcrystal (pm)Origine
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
Modes de désintégration des isotopes (54)
IsotopeModeIntensité
119B+—
119B+p—
120B+—
120B+p—
121B+100%
121B+p1%
122B+—
122B+p—
123B+100%
123B+p—
Facteurs de diffusion des rayons X (508)
Énergie (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

Données complémentaires

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.

Références (1)

Références

(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.

Note sur la licence: 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/

Note sur la licence: 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.

Dernière mise à jour:

Données vérifiées:

Le contenu est vérifié au regard des dernières données scientifiques.