Cerio

Símbolo: Ce
Clasificación: Metales de transición Grupo 3 Lantánidos Tierras raras Serie de elementos Lantánidos

Número Atómico: 58
Masa Atómica: 140,116
Número de protones/electrones: 58
Número de neutrones (Isótopo 140-Ce): 82
Estructura electrónica: [Xe] 4f² 6s²
Electrones en los niveles de energía: 2, 8, 18, 20, 8, 2
Números de oxidación: +3, +4

Electronegatividad: 1,12
Energía de ionización (kJ.mol^-1): 527
Afinidad electrónica (kJ.mol^-1): <50
Radio atómico (pm): 183
Radio iónico (pm) (carga del ion): 107(+3), 94(+4)

Entalpía de fusión (kJ.mol^-1): 8,87
Entalpía de vaporización (kJ.mol^-1): 313,8

Punto de Fusión (ºC): 798
Punto de Ebullición (ºC): 3443
Densidad (kg/m³): 8240 (a), 6749 (b), 6773 (g), 6700 (d); (20 ºC)
Volumen atómico (cm³/mol): 20,69
Estructura cristalina: Cúbica
Color: Gris

Propiedades comparadas

Isótopos: Cuatro isótopos naturales: 136-Ce (0,19% ), 138-Ce (0,25% ), 140-Ce (88,48% ) y el 142-Ce (5x10¹⁶ años, 11,08%). Treinta y cinco inestables, cuyo período de semidesintegración oscila entre 1,02 segundos (151-Ce) y 284,893 días (144-Ce).

Descubierto en: 1803
Descubierto por: M.H. Klaproth por un lado y J.J. Berzelius y W. von Hisinger por otro
Fuentes: Minerales: monacita (CePO₄), cerita (Ce₃(La, Dy, Al, Ca, Fe)H(SiO₄)₃.H₂O), alanita u ortita (Ca,Ce,La,Na)₂(Al, Fe,Mg)₃[OH(SiO₄)₃]), bastnäsita ((Ce,La,Dy)[(CO)₃F]), samarskita ((Y,Er,Ca,Fe,Mn,Sn,W,U,Ce)[(Nb,Ta)₂O₇]₃).
Usos: Mecheros (piedras), balas trazadoras, flash, iluminación en proyectores y cámaras cinematográficas (lámparas de arco de carbono). Aleaciones resistentes al calor. Catalizador en el refinado del petróleo. Aplicaciones metalúrgicas y nucleares. Cristal azul y cristales fluorescentes.

Curiosidades sobre el elemento: Su nombre proviene del asteroide Ceres, descubierto en 1801. En 1803 se descubre el elemento por Klaproth y por Berzelius y Hisinger. El metal se prepara en 1875 por Hillebrand y Norton.
Es el más abundante de los elementos denominados tierras raras: 6,65x10^-3% en peso de la corteza. Las fuentes actuales más importantes son la monacita y la bastnäsita. De ellas se obtiene el cerio y las otras tierras raras, así como torio. Como en las demás tierras raras, el cerio metálico se obtiene por reducción metalotérmica del fluoruro de cerio (III) con calcio o magnesio en atmósfera inerte. Este cerio es de alta pureza. También por electrólisis del cloruro de cerio (III) fundido u otros procesos.
El cerio es interesante debido a su estructura electrónica variable. La energía de los electrones del subnivel 4f es casi la misma que la de los electrones de la capa de valencia y pequeños cambios de energía cambian la ocupación relativa de ambos subniveles. Esto conduce a dos estados de valencia. Se produce un cambio de un 10% en el volumen cuando se somete al cerio a altas presiones o bajas temperaturas; al mismo tiempo la valencia del mismo cambia de 3 a 4. La conducta del cerio a baja temperatura es compleja.
El cerio es un metal gris brillante, maleable, dúctil, pesado. El metal puro se inflama si se corta con un cuchillo. Es el más reactivo de los lantánidos (excepto europio) y se oxida muy fácilmente (arde). Reacciona con agua fría (lentamente) y caliente (rápidamente) y reacciona con el alcohol, álcalis y ácidos. Las sales céricas (IV) son rojo-anaranjadas o amarillas y las cerosas (III) son blancas, generalmente.
Presenta cuatro modificaciones: a-Ce que pasa a b-Ce a -196ºC; éste a su vez pasa a g-Ce a -23ºC, que pasa a d-Ce a 726ºC.
Es un componente de la aleación mischmetal empleada en mecheros.
El óxido es un constituyente importante de los manguitos incandescentes por gas y se emplea como catalizador de hidrocarburos en los hornos autolimpiables, incorporándolo a las paredes de los mismos. También se emplea en el pulido de vidrio. El sulfato cérico es ampliamente usado en análisis cuantitativo: en volumetrías como agente oxidante. Otros compuestos se emplean en la fabricación de vidrio, tanto como componentes como decolorantes.
El cerio no es radiactivo, pero puede contener trazas de torio que si lo es.