세륨

세륨은 공기 중에서 부식되어 철 녹과 같은 산화층을 형성합니다; 1cm 크기의 세륨 금속 샘플은 약 1년 내에 완전히 부식됩니다. 150°C에서 쉽게 타서 옅은 노란색의 세륨(IV) 산화물, 즉 세리아(CeO2)를 형성합니다: Ce + O2 → CeO2 이는 수소 가스로 세륨(III) 산화물로 환원될 수 있습니다. 세륨 금속은 매우 발화성이 있어 갈거나 긁히면 생성된 작은 조각들이 불이 붙습니다. 이 반응성은 주기율 표 경향에 따르며, 세륨은 원자 반지름이 가장 큰 초기 란타늄족 원소 중 하나입니다. 세륨(IV) 산화물은 플루오라이트 구조를 가지고 있어 프라세오디뮴과 테르븀의 이산화물과 유사합니다. 여러 가지 비정량적 칼코겐화물도 알려져 있으며, 삼가 역이온인 Ce2Z3 (Z = S, Se, Te)도 존재합니다. 단칼코겐화물인 CeZ는 전기를 전도하며 CeZe로 더 잘 나타납니다. CeZ2도 알려져 있지만, 이들은 세륨(III) 다칼코겐화물입니다: 세륨(IV) 칼코겐화물은 알려져 있지 않습니다. 세륨은 매우 전기양성 금속으로 물과 반응합니다. 반응은 차가운 물에서 천천히 일어나지만 온도가 높아지면 빨라지며 세륨(III) 수산화물과 수소 가스를 생성합니다: 2 Ce (s) + 6 H2O (l) → 2 Ce(OH)3 (aq) + 3 H2 (g) 세륨 금속은 모든 할로겐과 반응하여 삼할화물을 형성합니다: 2 Ce (s) + 3 F2 (g) → 2 CeF3 (s) [흰색] 2 Ce (s) + 3 Cl2 (g) → 2 CeCl3 (s) [흰색] 2 Ce (s) + 3 Br2 (g) → 2 CeBr3 (s) [흰색] 2 Ce (s) + 3 I2 (g) → 2 CeI3 (s) [노란색] 과량의 플루오린과 반응하여 안정한 흰색 사할화물인 CeF4를 생성합니다; 다른 사할화물은 알려져 있지 않습니다. 이할화물 중에서 브론즈색의 디아이오딘화물 CeI2만 알려져 있으며, 란타늄, 프라세오디뮴, 가돌리늄의 디아이오딘화물과 마찬가지로, 이는 세륨(III) 전극 화합물입니다. 진정한 세륨(II) 화합물은 몇 가지 드문 유기세륨 복합체에 국한됩니다. 세륨은 묽은 황산에 쉽게 녹아 무색의 Ce 이온이 포함된 용액을 형성합니다: 2 Ce (s) + 3 H2SO4 (aq) → 2 Ce (aq) + 3 SO4 (aq) + 3 H2 (g) 메테인설포닌산에서 세륨의 용해도는 훨씬 더 높습니다. 세륨(III)과 테르븀(III)은 다른 란타늄족에 비해 상대적으로 높은 강도의 자외선 흡수 밴드를 가지고 있습니다. 이는 그들의 전자 배열이 (각각 f-껍질이 비어 있거나 반쯤 채워진 상태에서 하나의 전자가 더 있어) f→d 전이를 더 쉽게 하여 금지된 f→f 전이보다 쉽게 일어날 수 있기 때문입니다. 세륨(III) 황산염은 온도가 상승할수록 물에 대한 용해도가 감소하는 몇 안 되는 염 중 하나입니다. 세륨(IV) 수용액은 세륨(III) 용액을 강한 산화제인 과황산염 또는 비스무타트와 반응시켜 준비할 수 있습니다. E(Ce/Ce)의 값은 조건에 따라 매우 달라지며, 이는 다양한 음이온과의 배위와 가수분해가 상대적으로 쉬워지기 때문입니다. 그러나 보통 +1.72 V가 대표적인 값으로 나타나며, E(Ce/Ce)의 값은 −2.34 V입니다. 세륨은 +4 산화 상태에서 중요한 수용액 및 배위 화학을 가지는 유일한 란타늄족입니다. 리간드-금속 전하 이동으로 인해, 수용액 세륨(IV) 이온은 주황-노란색입니다. 수용액 세륨(IV)은 물에서 불안정하며 강한 산화제로 작용하여 염산을 산화시켜 염소 가스를 생성합니다. 예를 들어, 세륨 암모늄 질산염은 유기 화학에서 일반적인 산화제로 금속 카르보닐로부터 유기 리간드를 방출합니다. Belousov–Zhabotinsky 반응에서 세륨은 +4와 +3 산화 상태 사이를 오가며 반응을 촉진합니다. 세륨(IV) 염, 특히 세륨(IV) 황산염은 세르메트리 적정에서 부피 분석을 위한 표준 시약으로 자주 사용됩니다. 질산 세륨(IV) 복합체인 [Ce(NO3)6]는 산화제로 세륨(IV)을 사용할 때 가장 흔히 접하게 되는 세륨 복합체입니다: 그것과 세륨(III) 아날로그인 [Ce(NO3)6]는 12개의 좌표를 가진 이코사헤드랄 분자 구조를 가지며, [Ce(NO3)6]는 10개의 좌표를 가진 이중 델타에드랄 분자 구조를 가집니다. 또한 18관-6과 4:3 및 1:1 복합체를 형성합니다 (비율은 세륨과 크라운 에터 사이의 비율을 나타냅니다). CeF8, CeF6 및 오렌지색 CeCl6과 같은 할로젠을 포함한 복합 이온도 알려져 있습니다. 유기세륨 화학은 주로 사이클로펜타디엔과 사이클로옥타테트라엔 화합물의 화학과 유사합니다. 세륨(III) 사이클로옥타테트라엔 화합물 세로센 (Ce(C8H8)2)은 우라노센 분자 구조를 채택합니다. 알킬, 알키닐 및 알켄일 유기세륨 유도체는 각각의 유기리튬 또는 그리냐르 시약의 금속전이를 통해 준비되며, 전구체보다 더 친핵성을 가지지만 염기는 적습니다.