Cério

O cério é um elemento metálico prateado, pertencente a série química transição interna (terra rara, lantanídio). É usado em algumas ligas terras raras. Assemelha-se ao ferro na cor e no brilho, mas é macio, maleável e dúctil. Perde o lustre rapidamente em presença do ar. Somente o európio é mais reativo entre os elementos terras raras. As soluções alcalinas e os ácidos diluídos e concentrados atacam o metal rapidamente. O metal puro pode inflamar-se quando riscado com uma faca. O cério reage lentamente em água fria e rapidamente em água quente. Devido a distribuição eletrônica no subnível 4f e de outros orbitais mais externos, o cério exibe características químicas interessantes. Por exemplo, a compressão ou refrigeração do metal pode modificar o seu estado de oxidação de +3 a +4. O cério com estado de oxidação +3 é denominado ‘’’ceroso’’’ , quando apresenta estado de oxidação +4 de ‘’’cérico’’’. Os sais de cério IV ( céricos ) são vermelhos, alaranjados ou amarelos, e os de cério III (cerosos) são geralmente brancos.

O cério é o mais abundante entre os elementos terras raras, perfazendo aproximadamente 0,0046% da crosta terrestre. É encontrado em vários minerais incluindo a alanita (ortita - (Ca, Ce, La, Y)2(Al, Fe)3(SiO4)3(OH), monazita (Ce, La, Th, Nd, Y)PO4, bastnasita (Ce, La, Y)CO3F, hidroxilbastnasita (Ce, La, Nd )CO3(OH, F), rabdofano (Ce, La, Nd )PO4-H2O, e sinquisita Ca( Ce, La, Nd, Y)(CO3)2F. A monazita e a bastnasita são atualmente as duas mais importantes fontes de cério. O cério é preparado geralmente através de um processo de trocas de íons que usa areias monazíticas como fontes de cério. Grandes depósitos de monazita, alanita e bastnasita fornecerão cério, tório e outros metais terras raras durante muitos anos. Os mais importantes depósitos de areias monazíticas são encontradas nos Estados Unidos ( Idaho-Montana e Flórida ), Brasil ( Espírito Santo e Catalão-Ouvidor ), Austrália, África do Sul e Índia. A bastnasita é encontrada principalmente na Califórnia ( Estados Unidos ).

Em metalurgia: É usado para a produção de ligas de alumínio, aços e ferros; Adicionar cério ao ferro fundido para produzir ferro maleável; No aço o cério pode ajudar a reduzir sulfatos e óxidos; O cério é usado em aço inoxidável como agente endurecedor; 3 a 4% de cério são adicionados a ligas de magnésio para dar resistência ao calor; O cério é usado nas ligas que são usadas para a produção de imãs permanentes; O cério é um componente de ligas pirofosfóricas usados para a produção de pedras de isqueiros; Óxido de cério; O óxido foi usado em mantas ( camisas ) de lampiões à gás; O óxido está emergindo como catalisador de hidrocarbonetos em fornos auto-limpantes, incorporado nas paredes do forno. O óxido de cério é usado como abrasivo na indústria de polimento de vidros; O óxido de cério está encontrando uso como catalisador no craqueamento e refinamento do petróleo; O cério é usado em lâmpadas de arco de carbono, principalmente na indústria cinematográfica; O sulfato cérico é usado extensivamente como agente oxidante em análises quantitativas volumétricas:( titulação volumétrica ); Compostos de cério são usados na manufatura do vidro , tanto como componente como descorante; Compostos de cério são usados para a coloração de esmalte; No vidro, o óxido de cério permite a absorção da luz ultravioleta; Compostos de cério III e cério IV são usados para catalisar sínteses orgânicas; É usado como componente do cristal de cintilação em câmera gama de última geração em medicina nuclear.

O cério mancha no ar, formando uma camada de óxido descamante como ferrugem de ferro; uma amostra de cerio metálico do tamanho de um centímetro corrói completamente em cerca de um ano. Queima prontamente a 150 °C para formar óxido de cério(IV) amarelo-pálido, também conhecido como céria: Ce + O2 → CeO2. Este pode ser reduzido a óxido de cério(III) com gás hidrogênio. O metal de cério é altamente pirofórico, o que significa que, quando é moído ou riscado, as raspas resultantes pegam fogo. Esta reatividade está de acordo com as tendências periódicas, já que o cério é um dos primeiros e, portanto, um dos maiores lantanídeos (por raio atômico). O óxido de cério(IV) tem estrutura de fluorita, semelhante aos dióxidos de praseodímio e térbio. Muitos calcogenetos não estequiométricos também são conhecidos, junto com o trivalente Ce2Z3 (Z = S, Se, Te). Os monocalcogenetos CeZ conduzem eletricidade e seriam melhor formulados como CeZe. Embora CeZ2 sejam conhecidos, eles são policalcogenetos com cério(III): calcogenetos de cério(IV) permanecem desconhecidos. O cério é um metal altamente eletropositivo e reage com água. A reação é lenta com água fria, mas acelera com o aumento da temperatura, produzindo hidróxido de cério(III) e gás hidrogênio: 2 Ce (s) + 6 H2O (l) → 2 Ce(OH)3 (aq) + 3 H2 (g). O metal de cério reage com todos os halogênios para formar trihaletos: 2 Ce (s) + 3 F2 (g) → 2 CeF3 (s) [branco] 2 Ce (s) + 3 Cl2 (g) → 2 CeCl3 (s) [branco] 2 Ce (s) + 3 Br2 (g) → 2 CeBr3 (s) [branco] 2 Ce (s) + 3 I2 (g) → 2 CeI3 (s) [amarelo]. A reação com fluoreto em excesso produz o tetrafluoreto CeF4 estável e branco; os outros tetraalogenetos não são conhecidos. Dos dihaletos, apenas o bronzado diiodeto CeI2 é conhecido; como os diiodetos de lantânio, praseodímio e gadolínio, este é um composto eletrídico de cério(III). Compostos verdadeiros de cério(II) são restritos a alguns complexos organocerium incomuns. O cério se dissolve prontamente em ácido sulfúrico diluído para formar soluções contendo íons Ce incolores, que existem como complexos [Ce(H2O)9]: 2 Ce (s) + 3 H2SO4 (aq) → 2 Ce (aq) + 3 SO4 (aq) + 3 H2 (g). A solubilidade do cério é muito maior em ácido metanossulfônico. Cério(III) e térbio(III) têm bandas de absorção de ultravioleta de intensidade relativamente alta em comparação com os outros lantanídeos, pois suas configurações (um elétron a mais que uma subshell f vazia ou meio cheia, respectivamente) facilitam a transição de f→d em vez das transições f→f proibidas dos outros lantanídeos. O sulfato de cério(III) é um dos poucos sais cuja solubilidade em água diminui com o aumento da temperatura. Soluções aquosas de cério(IV) podem ser preparadas reagindo soluções de cério(III) com agentes oxidantes fortes, como peroxodisulfato ou bismutato. O valor de E(Ce/Ce) varia amplamente dependendo das condições devido à relativa facilidade de complexação e hidrólise com vários ânions, embora +1,72 V seja um valor geralmente representativo; o de E(Ce/Ce) é −2,34 V. O cério é o único lantanídeo que possui química aquosa e de coordenação importante no estado de oxidação +4. Devido à transferência de carga de ligante para metal, os íons aquosos de cério(IV) são amarelo-alaranjado. O cério(IV) aquoso é metastável na água e é um agente oxidante forte que oxida ácido clorídrico para formar gás cloro. Por exemplo, o nitrato de amônio cerico é um agente oxidante comum na química orgânica, liberando ligantes orgânicos de carbonilos metálicos. Na reação de Belousov–Zhabotinsky, o cério oscila entre os estados de oxidação +4 e +3 para catalisar a reação. Sais de cério(IV), especialmente sulfato de cério(IV), são frequentemente usados como reagentes padrão para análise volumétrica em titulações cerimétricas. O complexo nitrato [Ce(NO3)6] é o complexo de cério mais comum encontrado ao usar cério(IV) como oxidante: ele e seu análogo cério(III) [Ce(NO3)6] têm geometria molecular icosaédrica 12-coordenada, enquanto [Ce(NO3)6] tem geometria molecular 10-coordenada dodecadeltaédrica bicapeada. Nitratos de cério também formam complexos 4:3 e 1:1 com 18-coroa-6 (a proporção referindo-se àquela entre cério e o éter coroa). Íons complexos contendo halogênio, como CeF8, CeF6, e o laranja CeCl6 também são conhecidos. A química de organocerium é semelhante à dos outros lantanídeos, sendo primariamente a dos compostos de ciclopentadienil e ciclooctatetraenil. O composto de cério(III) ciclooctatetraenil llamado ceroceno (Ce(C8H8)2) adota a estrutura molecular do uranoceno. Derivados de organocerium alquil, alquilnil e alquenil são preparados a partir da transmetalação dos respectivos reagentes organolítio ou Grignard, e são mais nucleofílicos, mas menos básicos que seus precursores.