Cer

Isotop	NH	t_1/2	ZM	ZE MeV	ZP
¹³⁴Ce	{syn.}	3,16 d	ε	0,500	¹³⁴La
¹³⁵Ce	{syn.}	17,7 h	ε	2,026	¹³⁵La
¹³⁶Ce	0,19 %	Stabil
¹³⁷Ce	{syn.}	9,0 h	ε	1,222	¹³⁷La
¹³⁸Ce	0,25 %	Stabil
¹³⁹Ce	{syn.}	32,501 d	ε	0,581	¹³⁹La
¹⁴⁰Ce	88,48 %	Stabil
¹⁴¹Ce	{syn.}	32,501 d	β-	0,581	¹⁴¹Pr
¹⁴²Ce	11,08 %	5 · 10¹⁶ a	β-β-	4,505	¹⁴²Nd
¹⁴³Ce	{syn.}	33,039 h	β-	1,462	¹⁴³Pr
¹⁴⁴Ce	{syn.}	284,893 d	β-	0,319	¹⁴⁴Pr

Sicherheitshinweise

Gefahrstoffkennzeichnung ^[1]

F
Leichtent-
zündlich

R- und S-Sätze

R: 11

S: 17

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Cer [tseːr] (auch Zer bzw. Cerium genannt) ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Ce und der Ordnungszahl 58. Das Element wird den Metallen der seltenen Erden zugeordnet.

[Bearbeiten] Geschichte

Cer metallisch blank

Cer wurde 1803 von Jöns Jacob Berzelius und Wilhelm von Hisinger und gleichzeitig von Martin Heinrich Klaproth entdeckt und nach dem Zwergplaneten Ceres benannt. Die Darstellung des Elements gelang Carl Gustav Mosander 1825 durch Reduktion des Chlorids mit Natrium.

[Bearbeiten] Vorkommen

In der Natur kommt Cer vergesellschaftet mit anderen Lanthanoiden in sogenannten Ceriterden vor, wie zum Beispiel im Allanit (Ca, Ce, La, Y)₂(Al, Fe)₃(SiO₄)₃(OH), im Monazit (Ce, La, Th, Nd, Y)PO₄ sowie im Bastnäsit (Ce, La, Y)CO₃F.

[Bearbeiten] Gewinnung und Herstellung

Nach einer aufwendigen Abtrennung der Cer-Begleiter wird das Oxid mit Fluorwasserstoff zum Cerfluorid umgesetzt. Anschließend wird es mit Calcium unter Bildung von Calciumfluorid zum Cer reduziert. Die Abtrennung verbleibender Calciumreste und Verunreinigungen erfolgt in einer zusätzlichen Umschmelzung im Vakuum.

[Bearbeiten] Eigenschaften

Cer kann im festen Aggregatzustand in vier Modifikationen vorgefunden werden:

$\mathrm{(\alpha)Cer\ _{\overrightarrow { -196\,^{\circ}\mathrm{C}}}\ (\beta)Cer\ _{\overrightarrow { -23\,^{\circ}\mathrm{C}}}\ (\gamma)Cer\ _{\overrightarrow { 726\,^{\circ}\mathrm{C}}}\ (\delta)Cer}$

Das silbrigweiß glänzende Metall ist das reaktivste Element der Lanthanoide. Oberflächliche Verletzungen der schützenden gelben Oxidschicht entzünden das Metall. Oberhalb von 150 °C verbrennt es unter heftigem Glühen zum Cerdioxid. Mit Wasser reagiert es zum Cerhydroxid.

Unter Wärmeeinfluss löst es sich in Ethanol. Auch in Säuren und Laugen kann es gelöst werden.

Cer kommt in Verbindungen als dreiwertiges farbloses oder vierwertiges gelbes bis orangefarbiges Kation vor.

[Bearbeiten] Verwendung

Da sich die chemischen Eigenschaften der Seltenen Erden ähneln, wird selten Cer in Reinform eingesetzt, sondern in der Mischung, in der es bei der Herstellung aus den Seltenerd-Mineralien anfällt, dem sogenannten Mischmetall.

In der Metallurgie dient Mischmetall als Zusatz für Aluminiumlegierungen und hochtemperaturbeständige Eisenbasis legierungen. Es unterstützt im Schmelzprozess die Abtrennung von Schwefel und Sauerstoff.
Mischmetall dient als Ausgangsstoff für Zündsteine für die Verwendung in Feuerzeugen und zur Erzeugung von Funkenregen auf Achterbahnen und in Filmszenen (Unfallszenen).
Cerdioxid (CeO₂) wird zur Stabilisierung des keramischen Katalysatorträgers aus Aluminiumoxid für Autoabgaskatalysatoren verwendet
Bestandteil einiger Spezialgläser, zum Beispiel UV-Filter und Windschutzscheiben, und Enttrübungsmittel in der Glasherstellung
Zur Färbung von Emaille
Cerdioxid findet Verwendung als Poliermittel in der Glasbearbeitung
Cer-dotierte Fluoreszenz-Farbstoffe (Leuchtstoffe) in Bildröhren und weißen Leuchtdioden
als Dotierung in Glühstrümpfen
Selbstreinigende Backöfen enthalten eine cerhaltige Beschichtung
Cer(IV)-sulfat als Oxidationsmittel in der Quantitativen Analyse (Cerimetrie)
als Kontrastmittel bei Kernresonanz
als Leuchtstoff in Gasentladungsröhren
zur Regeneration von Rußpartikelfiltern im Kraftstoff gelöst beigemischt
als Teil von Nichtedelmetallhaltigen Aufbrennlegierungen in der Zahntechnik (Keramik)
als Oxidationsmittel für organische Synthesen mit CAN (Cerium ammonium nitrat), (NH₄)₂Ce(NO₃)₆

[Bearbeiten] Sicherheitshinweise

Cer ist, wie alle Lanthanoide, leicht giftig. Metallisches Cer kann sich schon ab 65 °C entzünden. Als fein verteiltes Metall kann es sich an der Luft ohne Energiezufuhr erhitzen und schließlich entzünden. Die Zündbereitschaft hängt u.a. sehr stark von der Korngröße und dem Verteilungsgrad ab. Cerbrände dürfen nicht mit Wasser gelöscht werden, da sich gasförmiger Wasserstoff entwickelt.