cerium

(etter asteroiden Ceres), grunnstoff som tilhører lantanoidene i grunnstoffenes periodesystem. Det er et metall med farge og glans som jern; relativt mykt (omtrent som tinn).

Forekomst

I naturen finnes cerium i form av en rekke mineraler. Viktigst er monazitt, CePO₄ (ceriumfosfat), og bastnäsitt, CeFCO₃ (ceriumfluorkarbonat). Større forekomster av bastnäsitt og monazitt, hovedsakelig som monazittsand, finnes i USA, Russland og Sverige. Alt i alt regner man med at cerium utgjør 0,0060 vektprosent av jordskorpen, og er dermed mest utbredt av lantanoidene.

Naturlig forekommende cerium består av fire isotoper med nukleontallene 136, 138, 140 og 142. I tillegg kjenner man 19 kunstig fremstilte, radioaktive isotoper.

Kjemiske egenskaper

Metallet er meget uedelt og oksideres ved romtemperatur. Det angripes av vann og løses lett av fortynnede syrer.

Fremstilling

Fremstilling av rent Ce eller CeO₂ fritt for de øvrige lantanoider krever omhyggelig separasjon. Tidligere ble løselighet av salter benyttet. Moderne metoder gjør bruk av ionebytterkolonner eller væske-væske-ekstraksjon. Etter separasjon kan ionene felles som oksalater som ved oppvarming spaltes til oksid. For cerium utnyttes at dets oksidasjonstrinn normalt er +IV, mens +III er desidert vanligst for lantanoidene for øvrig.

Cerium-metall fremstilles ved elektrolyse av cerium(III)klorid eller ved termokjemisk reduksjon av fluoridet eller kloridet med alkali- eller jordalkalimetaller ved ca. 1400 °C.

Bruk

Cerium-metall anvendes i legering med andre lantanoider til en rekke formål. Mest alminnelig er legeringen mischmetall, som inneholder ca. 50 % cerium, 25 % lantan, 18 % neodym, 5 % praseodym og 2 % andre lantanoidemetaller. Mischmetall blir brukt som legeringsmetall for jern og stål, samt i aluminium- og magnesiumlegeringer. Tilsats av små mengder cerium (ca. 0,1 %) til høytemperaturlegeringer gir økt bestandighet mot korrosjon ved høye temperaturer. Med jern gir cerium pyrofore legeringer som anvendes som «flintestein» i fyrtøy (lightere) og gasstennere. Cerium finner også anvendelse som getter i vakuumteknikken, dvs. rester av oksygen fjernes under dannelse av CeO₂.

Historikk

Cerium ble oppdaget i form av sitt fireverdige oksid, CeO₂, i 1803 uavhengig av hverandre av den tyske kjemiker M. H. Klaproth og av svenskene W. Hisinger og J. J. Berzelius. Det har navn etter planeten Ceres, som ble oppdaget to år tidligere. I metallisk form ble cerium første gang isolert i 1825.

Kjemiske forbindelser

I sine kjemiske forbindelser opptrer cerium med oksidasjonstrinn III eller IV. Sure løsninger av cerium(IV) er sterkt oksiderende og blir brukt som oksidasjonsmiddel i preparativ organisk kjemi og i analytisk kjemi.

Det viktigste oksidet er cerium(IV)oksid, CeO₂. I blanding med thorium(IV)oksid, ThO₂, vil cerium(IV)oksid få en svakt lysende gassflamme til å sende ut et kraftig, dagslyslignende lys. Dette utnyttes i de såkalte auerbrennere, oppkalt etter C. Auer von Welsbach. Kinoprosjektørers karbonlysbuelamper er innsatt med oksider av lantanoidene, noe som gir en betydelig økt lysintensitet. Cerium(IV)oksid anvendes også som polermiddel for optiske glass, videre som tilsetning til glass som er utsatt for røntgenstråling og annen stråling for å hindre avfarging, f.eks. i fargefjernsynsrør hvor elektronstrålingen ellers ville ødelegge bildets fargekvalitet. Oksidet anvendes også som katalysator for kjemiske reaksjoner, bl.a. brukes det i selvrensende stekeovner. Av andre ceriumforbindelser kan nevnes cerium(III)nitrat, Ce(NO)₃, og cerium(IV)sulfat, Ce(SO₄)₂.

Kjemisk symbol	Ce
Atomnummer	58
Relativ atommasse	140,116
Smeltepunkt	795 °C
Kokepunkt	3360 °C
Densitet	8,24 g/cm³(α)
	6,70 g/cm³ (β–γ)*
Oksidasjonstall	0, III, IV
Elektronkonfigurasjon	[Xe]4f²6s²

* Ved 25 °C