Cério (Ce) - (Terras raras)

Jato Abrasivo para polimento

• O cério (do latim "cerium", em homenagem ao asteroide Ceres), é um elemento químico de símbolo Ce , número atômico 58 (58 prótons e 58 elétrons) com massa atômica 140,1 u. É um elemento metálico da série transição interna (terra rara , lantanídio) encontrado principalmente nos minerais monazita e bastnasita. À temperatura ambiente, o cério encontra-se no estado sólido.

É usado principalmente na forma de ligas para a produção de pedras de ignição de isqueiros e eletrodos de arco de grafite na indústria cinematográfica. O seu óxido é usado como catalisador em fornos auto-limpantes e na indústria do petróleo. O seu sulfato é um forte agente oxidante usado em análises químicas volumétricas. Foi descoberto em 1803 pelo sueco Jöns Jacob Berzelius.

Características principais:

• 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.

Aplicações:

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. 

História:

• O cério foi descoberto na Suécia por Jöns Jacob Berzelius e Wilhelm von Hisinger, e independentemente na Alemanha por Martin Heinrich Klaproth, ambos em 1803.

O cério foi assim nomeado por Berzelius em homenagem ao asteroide Ceres descoberto dois anos antes (1801). O metal foi isolado em 1875 por Norton e Hillebrand.

Ocorrência:

• 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 ).

Compostos:

• O cério tem dois estados de oxidação, 3+ e 4+. O composto mais comum de cério é o óxido de cério IV ( CeO2 ), usado como "jeweller's rouge" e nas paredes de alguns fornos auto-limpantes. Dois agentes oxidantes comuns usados em titulometria são o sulfato de cério (IV) e amônio, ( NH4 )2Ce( SO4)3 ) e o nitrato de cério (IV) e amônio ou CAN, ( NH4 )2Ce( NO3 )6 )

O cério forma também um cloreto, CeCl3 ou cloreto de cério (III), usado para facilitar reações em grupos carbonilas em química orgânica. Outros compostos de cério são o carbonato de cério (III) ( Ce2( CO3 )3 ), o fluoreto de cério (III) ( CeF3 ), e o sulfato de cério (IV) , Ce( SO4 )2 .

Isótopos:

• O cério natural é composto por 3 isótopos estáveis e um radioisótopo: Ce-136, Ce-138, Ce-140, e Ce-142, sendo o Ce-140 o mais abundante (88.48% ). 27 radioisótopos tem sido caracterizados, sendo os mais estáveis e/ou abundantes o Ce-142 com uma meia-vida acima de 5 x 1016 anos, o Ce-144 com uma meia-vida de 284.893 dias, o Ce-139 com uma meia vida de 137.640 dias, e o Ce-141 com uma meia-vida de 32.501 dias. 

Todos os demais radioisótopos tem meias-vidas inferior a 4 dias e, destes, a maioria com períodos de semi-desintegração abaixo de 10 minutos. Este elemento apresenta, também, 2 isótopos meta estáveis. As massas atômicas dos isótopos de cério variam de 123 u ( Ce-123 ) até 152 u ( Ce-152 ).

Precauções:

• O cério, como todos os metais terras raras, apresenta uma toxicidade de moderada a baixa. O cério é um forte agente redutor e inflama-se espontaneamente com o ar entre 65 °C e 80 °C. O cério pode reagir explosivamente com o zinco, e suas reações com bismuto e antimônio são muito exotérmicas. As emanações da combustão do cério são muito tóxicas. 

A água não deve ser usada como extintor na queima do cério porque este metal reage com a água e com o gás hidrogênio resultante. Trabalhadores expostos ao cério apresentaram coceiras, sensibilidade ao calor e lesões na pele. Animais injetados com altas doses de cério morreram devido a colapsos cardiovasculares 

• O óxido de cério IV é poderoso agente de oxidação em altas temperaturas e reagirá com os materiais orgânicos combustíveis. Quando o cério não é radioativo, a classe comercial impura pode conter tório, que é radioativo. O cério não apresenta nenhuma função biológica conhecida.

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