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Ce 58

Cerium (Ce)

lanthanide
Período: 6 Bloco: f

Solid

Peso atômico padrão

140,116 u

Configuração eletrônica

[Xe] 6s2 4f1 5d1

Ponto de fusão

797,85 °C

Ponto de ebulição

3423,85 °C

Densidade

6770 kg/m³

Estados de oxidação

+1, +2, +3, +4

Eletronegatividade (Pauling)

1,12

Energia de ionização (1ª)

5,5386 eV

Ano da descoberta

1801

Raio atômico

185 pm

Detalhes

Origem do nome Named after the asteroid, Ceres, discovered two years before the element.
País da descoberta Sweden/Germany
Descobridores 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.

Imagens

Propriedades

Química

Eletronegatividade (Pauling)
1,12 Comparar Eletronegatividade (Pauling) de todos os elementos →
Afinidade eletrônica
0,955 eV
Energia de ionização (1ª)
5,5386 eV Comparar Energia de ionização (1ª) de todos os elementos →
Energia de ionização (2ª)
10,956038 eV Comparar Energia de ionização (2ª) de todos os elementos →
Energia de ionização (3ª)
20,19747 eV Comparar Energia de ionização (3ª) de todos os elementos →
Energia de ionização (4ª)
36,906127 eV Comparar Energia de ionização (4ª) de todos os elementos →
Energia de ionização (5ª)
65,550226 eV Comparar Energia de ionização (5ª) de todos os elementos →
Estados de oxidação
+1, +2, +3, +4 Comparar Estados de oxidação de todos os elementos →
Elétrons de valência
3 Comparar Elétrons de valência de todos os elementos →
Configuração eletrônica
[Xe] 6s2 4f1 5d1

Termodinâmica

Calor de fusão
0,05658911 eV Comparar Calor de fusão de todos os elementos →
Calor de vaporização
3,254392 eV Comparar Calor de vaporização de todos os elementos →
Calor de sublimação
4,124994 eV
Calor de atomização
4,124994 eV
Entalpia de atomização
4,354045 eV

Nuclear

Prótons
58 Comparar Prótons de todos os elementos →
Nêutrons
82 Comparar Nêutrons de todos os elementos →
Isótopos conhecidos
41 Comparar Isótopos conhecidos de todos os elementos →
Isótopos estáveis
1 Comparar Isótopos estáveis de todos os elementos →
Isótopo mais estável
Ce-140
Ano da descoberta
1801

Abundância

Abundância (crosta terrestre)
66,5 mg/kg Comparar Abundância (crosta terrestre) de todos os elementos →
Abundância (oceano)
1,2 × 10−6 mg/L Comparar Abundância (oceano) de todos os elementos →

Estrutura cristalina

Constante de rede a
516 pm

Estrutura eletrônica

Elétrons por camada
2, 8, 18, 19, 9, 2 Comparar Elétrons por camada de todos os elementos →

Identificadores

Número CAS
7440-45-1 Comparar Número CAS de todos os elementos →
Símbolo de termo
1G°4
InChI
InChI=1S/Ce
Chave InChI
GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N

Configuração eletrônica Medido

Carga do íon
Prótons 58
Elétrons 58
Carga Neutro
Configuração Ce: 4f¹ 5d¹ 6s²
Configuração eletrônica
Medido
[Xe] 4f¹ 5d¹ 6s²
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ 4f¹ 5d¹ 6s²
Diagrama de orbitais
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 elétrons: 58 Desemparelhados: 2 ?

Modelo atômico

Prótons 58
Nêutrons 82
Elétrons 58
Número de massa 140
Estabilidade Estável

Os isótopos alteram o número de nêutrons, a massa e a estabilidade — não a configuração eletrônica de um átomo neutro.

Modelo atômico esquemático, sem escala.

Assinatura atômica

Espectro de emissão / absorção

0 / 0 (0 0 com intensidade)
Medido
Emissão Visível: 380–750 nm

Distribuição isotópica

14088,4500%Número de massaAbundância natural (%)
Número de massaMassa atômica (u)Abundância naturalMeia-vida
140 Estável139,9054431 ± 0,000002388,4500%Estável
Medido

Fase / Estado

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

Motivo: 772,9 °C abaixo do ponto de fusão (797,85 °C)

Ponto de fusão 797,85 °C
Ponto de ebulição 3423,85 °C
Abaixo do ponto de fusão em 772,9 °C
0 K Temperatura atual: 25 °C 6000 K
Linha do tempo das fases

Esquemático, sem escala

Sólido
Líquido
Gás
Fusão
Ebulição
25°C
Sólido
Líquido
Gás
Atual

Pontos de transição de fase

Ponto de fusão Literatura
797,85 °C
Ponto de ebulição Literatura
3423,85 °C
Fase atual Calculado
Sólido

Energias de transição

Calor de fusão Literatura
0,05658911 eV

Energia necessária para fundir 1 mol no ponto de fusão

Calor de vaporização Literatura
3,254392 eV

Energia necessária para vaporizar 1 mol no ponto de ebulição

Calor de sublimação Literatura
4,124994 eV

Energia necessária para sublimar 1 mol no ponto de sublimação

Densidade

Densidade de referência Literatura
6770 kg/m³

Em condições padrão

Densidade atual Calculado
6770 kg/m³

Em condições padrão

Espectros atômicos

Mostrando 10 de 58. Ordenado por carga do íon (ordem crescente).

Dados de linhas disponíveis ?

ÍonCargaTotal de linhasProbabilidades de transiçãoDesignações dos níveis
Ce I 020967209
Ce II +1560283560
Ce III +226200
Ce IV +32700
Ce V +4500
Dados de linhas disponíveis no NIST →

Dados de níveis disponíveis ?

ÍonCargaNíveis
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
Dados de níveis disponíveis no NIST →
58 Ce 140.116

Cerium — Visualizador de orbitais atômicos

[Xe]6s24f15d1
Níveis de energia 2 8 18 19 9 2
Estados de oxidação +1, +2, +3, +4
HOMO 5d n=5 · l=2 · m=-2
Cerium — Prévia do visualizador de orbitais atômicos
O Three.js é carregado apenas quando solicitado
58 Ce 140.116

Cerium — Visualizador de estruturas cristalinas

Face-Centered Cubic · Pearson cF4
Experimental
Pearson cF4
Nº de coord. 12
Empacotamento 74.000%
Cerium — Prévia do visualizador de estruturas cristalinas
O Three.js é carregado apenas quando solicitado

Raios iônicos

CargaCoordenaçãoSpinRaio
+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

Compostos

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 de massaMassa atômica (u)Abundância naturalMeia-vidaModo de decaimento
140 Estável139,9054431 ± 0,000002388,4500% ± 0,0510%Estável
stable
140 Estável
Massa atômica (u) 139,9054431 ± 0,0000023
Abundância natural 88,4500% ± 0,0510%
Meia-vida Estável
Modo de decaimento
stable

Propriedades ampliadas

Raios covalentes (dados ampliados)

Raio covalente (Pyykkö)
163 pm
Raio covalente (Pyykkö, ligação dupla)
137 pm
Raio covalente (Pyykkö, ligação tripla)
131 pm

Raios de van der Waals

Alvarez
288 pm
UFF
355,6 pm
MM3
274 pm

Raios atômicos e metálicos

Raio atômico (Rahm)
282 pm

Escalas de numeração

Mendeleev
15
Pettifor
32
Glawe
31

Escalas de eletronegatividade

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

Polarizabilidade e dispersão

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

Parâmetros de Miedema

Volume molar de Miedema
21,62 cm3/mol
Densidade eletrônica de Miedema
2

Risco de abastecimento e economia

Concentração da produção
97
Risco relativo de abastecimento
10
Distribuição das reservas
50
Estabilidade política (maior produtor)
24
Estabilidade política (detentor das maiores reservas)
24

Transições de fase e alótropos

Ponto de fusão1072,15 K
Ponto de ebulição3716,15 K

Categorias de estados de oxidação

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

Dados de referência avançados

Constantes de blindagem (13)
nOrbitalσ
1s1,1519
2p4,2176
2s15,26
3d13,9147
3p19,0405
3s19,3408
4d32,3392
4f56,324
4p29,3936
4s28,32
Detalhes dos raios cristalinos (10)
CargaCNSpinrcrystal (pm)Origem
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 decaimento dos isótopos (54)
IsótopoModoIntensidade
119B+—
119B+p—
120B+—
120B+p—
121B+100%
121B+p1%
122B+—
122B+p—
123B+100%
123B+p—
Fatores de espalhamento de raios X (508)
Energia (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

Dados adicionais

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.

Referências (1)

Referências

(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 a licença: 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 a licença: 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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