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Ce 58

Cerium (Ce)

lanthanide
周期: 6 ブロック: f

Solid

標準原子量

140.116 u

電子配置

[Xe] 6s2 4f1 5d1

融点

797.85 °C

沸点

3423.85 °C

密度

6770 kg/m³

酸化数

+1, +2, +3, +4

電気陰性度(Pauling)

1.12

第1イオン化エネルギー

5.5386 eV

発見年

1801

原子半径

185 pm

詳細

名称の由来 Named after the asteroid, Ceres, discovered two years before the element.
発見国 Sweden/Germany
発見者 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.

画像

性質

物理的性質

原子半径(経験値)
185 pm 全元素の原子半径(経験値)を比較 →
共有結合半径
204 pm 全元素の共有結合半径を比較 →
ファンデルワールス半径
235 pm 全元素のファンデルワールス半径を比較 →
密度
6770 kg/m³ 全元素の密度を比較 →
モル体積
0.021 L/mol
標準温度・圧力(STP)での相
固体 全元素の標準温度・圧力(STP)での相を比較 →
融点
797.85 °C 全元素の融点を比較 →
沸点
3423.85 °C 全元素の沸点を比較 →
熱伝導率
11.3 W/(m·K) 全元素の熱伝導率を比較 →
比熱容量
0.192 J/(g·K) 全元素の比熱容量を比較 →
モル熱容量
26.94 J/(mol·K) 全元素のモル熱容量を比較 →
結晶構造
面心立方構造 全元素の結晶構造を比較 →

化学的性質

電気陰性度(Pauling)
1.12 全元素の電気陰性度(Pauling)を比較 →
電子親和力
0.955 eV
第1イオン化エネルギー
5.5386 eV 全元素の第1イオン化エネルギーを比較 →
第2イオン化エネルギー
10.956038 eV 全元素の第2イオン化エネルギーを比較 →
第3イオン化エネルギー
20.19747 eV 全元素の第3イオン化エネルギーを比較 →
第4イオン化エネルギー
36.906127 eV 全元素の第4イオン化エネルギーを比較 →
第5イオン化エネルギー
65.550226 eV 全元素の第5イオン化エネルギーを比較 →
酸化数
+1, +2, +3, +4 全元素の酸化数を比較 →
価電子
3 全元素の価電子を比較 →
電子配置
[Xe] 6s2 4f1 5d1

熱力学的性質

融解熱
0.05658911 eV 全元素の融解熱を比較 →
蒸発熱
3.254392 eV 全元素の蒸発熱を比較 →
昇華熱
4.124994 eV
原子化熱
4.124994 eV
原子化エンタルピー
4.354045 eV

原子核

陽子数
58 全元素の陽子数を比較 →
中性子数
82 全元素の中性子数を比較 →
既知の同位体
41 全元素の既知の同位体を比較 →
安定同位体
1 全元素の安定同位体を比較 →
最も安定な同位体
Ce-140
発見年
1801

存在度

存在度(地殻)
66.5 mg/kg 全元素の存在度(地殻)を比較 →
存在度(海洋)
1.2 × 10−6 mg/L 全元素の存在度(海洋)を比較 →

結晶構造

格子定数a
516 pm

電子構造

各電子殻の電子数
2, 8, 18, 19, 9, 2 全元素の各電子殻の電子数を比較 →

識別子

CAS登録番号
7440-45-1 全元素のCAS登録番号を比較 →
項記号
1G°4
InChI
InChI=1S/Ce
InChI Key
GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N

電子配置 測定値

イオンの電荷
陽子 58
電子 58
電荷 中性
電子配置 Ce: 4f¹ 5d¹ 6s²
電子配置
測定値
[Xe] 4f¹ 5d¹ 6s²
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ 4f¹ 5d¹ 6s²
軌道図
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↑
総電子数: 58 不対電子: 2 ?

原子モデル

陽子 58
中性子 82
電子 58
質量数 140
安定性 安定

同位体によって中性子数、質量、安定性は変わりますが、中性原子の電子配置は変わりません。

模式的な原子モデルです。実際の縮尺とは異なります。

原子の指紋

発光/吸収スペクトル

0 / 0 (0 強度データあり:0本)
測定値
発光 可視光:380–750 nm

同位体分布

14088.4500%質量数天然存在比(%)
質量数原子質量(u)天然存在比半減期
140 安定139.9054431 ± 0.000002388.4500%安定
測定値

相/状態

1 atm / 101.325 kPa
固体 25 °C (298.15 K)

理由: 融点(797.85 °C)より772.9 °C低い

融点 797.85 °C
沸点 3423.85 °C
融点との差(下) 772.9 °C
0 K 現在の温度: 25 °C 6000 K
相変化図

模式図、実際の縮尺とは異なります

固体
液体
気体
融解
沸騰
25°C
固体
液体
気体
現在

相転移点

融点 文献値
797.85 °C
沸点 文献値
3423.85 °C
現在の相 計算値
固体

相転移エネルギー

融解熱 文献値
0.05658911 eV

融点で1 molを融解させるのに必要なエネルギー

蒸発熱 文献値
3.254392 eV

沸点で1 molを蒸発させるのに必要なエネルギー

昇華熱 文献値
4.124994 eV

昇華点で1 molを昇華させるのに必要なエネルギー

密度

基準密度 文献値
6770 kg/m³

標準条件下

現在の密度 計算値
6770 kg/m³

標準条件下

原子スペクトル

全58件中10件を表示しています。 イオンの電荷の昇順で並べています。

スペクトル線データの収録状況 ?

イオン電荷スペクトル線の総数遷移確率準位の表記
Ce I 020967209
Ce II +1560283560
Ce III +226200
Ce IV +32700
Ce V +4500
NISTスペクトル線データの収録状況 →

準位データの収録状況 ?

イオン電荷準位
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
NIST準位データの収録状況 →
58 Ce 140.116

Cerium — 原子軌道可視化ツール

[Xe]6s24f15d1
エネルギー準位 2 8 18 19 9 2
酸化数 +1, +2, +3, +4
HOMO 5d n=5 · l=2 · m=-2
Cerium — 原子軌道可視化ツールのプレビュー
Three.jsは必要な場合にのみ読み込まれます
58 Ce 140.116

Cerium — 結晶構造可視化ツール

Face-Centered Cubic · ピアソン記号 cF4
実験値
ピアソン記号 cF4
配位数 12
充填率 74.000%
Cerium — 結晶構造可視化ツールのプレビュー
Three.jsは必要な場合にのみ読み込まれます

イオン半径

電荷配位スピン半径
+36データなし101 pm
+37データなし107 pm
+38データなし114.3 pm
+39データなし119.6 pm
+310データなし125 pm
+312データなし134 pm
+46データなし87 pm
+48データなし97 pm
+410データなし97 pm
+412データなし113.99999999999999 pm

化合物

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

同位体 (1)

質量数原子質量(u)天然存在比半減期崩壊形式
140 安定139.9054431 ± 0.000002388.4500% ± 0.0510%安定
stable
140 安定
原子質量(u) 139.9054431 ± 0.0000023
天然存在比 88.4500% ± 0.0510%
半減期 安定
崩壊形式
stable

詳細な性質

共有結合半径(詳細)

共有結合半径(Pyykkö)
163 pm
共有結合半径(Pyykkö、二重結合)
137 pm
共有結合半径(Pyykkö、三重結合)
131 pm

ファンデルワールス半径

Alvarez
288 pm
UFF
355.6 pm
MM3
274 pm

原子半径と金属半径

原子半径(Rahm)
282 pm

番号付けの尺度

Mendeleev
15
Pettifor
32
Glawe
31

電気陰性度の尺度

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

分極率と分散

双極子分極率
205 a.u.
双極子分極率(不確かさ)
20 a.u.
C₆ (Gould–Bučko)
3480 Ha·Bohr6

ミーデマパラメータ

ミーデマモル体積
21.62 cm3/mol
ミーデマ電子密度
2

供給リスクと経済性

生産集中度
97
相対供給リスク
10
埋蔵量の分布
50
政治的安定性(最大生産国)
24
政治的安定性(最大埋蔵国)
24

相転移と同素体

融点1072.15 K
沸点3716.15 K

酸化数の分類

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

専門参考データ

遮蔽定数 (13)
n軌道σ
1s1.1519
2p4.2176
2s15.26
3d13.9147
3p19.0405
3s19.3408
4d32.3392
4f56.324
4p29.3936
4s28.32
結晶半径の詳細 (10)
電荷CNスピンrcrystal (pm)由来
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
同位体の崩壊形式 (54)
同位体モード強度
119B+—
119B+p—
120B+—
120B+p—
121B+100%
121B+p1%
122B+—
122B+p—
123B+100%
123B+p—
X線散乱因子 (508)
エネルギー (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

追加データ

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.

参考文献 (1)

参考文献

(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.

ライセンスに関する注記: 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/

ライセンスに関する注記: 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.

最終更新:

データ検証済み:

内容は最新の科学データと照合して確認されています。