Seryum

Seryum, ₅₈Ce

Seryum
Telaffuz	/ˈsɪəriəm/ ​(SEER-ee-əm)
Görünüm	silvery white
Standart atom ağırlığı Ar, std(Ce)	7002140116000000000♠140.116(1)
Periyodik tablodaki Seryum
– ↑ Ce ↓ Th lantan ← seryum → praseodim
Atom numarası (Z)	58
Grup	grup n/a
Period	periyot 6
Blok	f-blok
Element kategorisi	Lantanid
Elektron konfigürasyonu	[Xe] 4f1 5d1 6s2
Kabuk başına elektron	2, 8, 18, 19, 9, 2
Fiziksel özellikler
STP de Faz	katı
Erime noktası	1068 K ​(795 °C, ​1463 °F)
Kaynama noktası	3716 K ​(3443 °C, ​6229 °F)
Yoğunluk (r.t. yakın)	6.770 g/cm3
sıvı olduğunda ( m.p.)	6.55 g/cm3
Isı entalpisi	5.46 kJ/mol
Buharlaştırma ısı	398 kJ/mol
Molar ısı kapasitesi	26.94 J/(mol·K)
Buhar basıncı P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k at T (K) 1992 2194 2442 2754 3159 3705
Atom özellikleri
Oksidasyon durumları	+1, +2, +3, +4 (bir hafif baz oksit)
Elektronegatiflik	Pauling ölçeği: 1.12
İyonlaşma enerjisi	1.: 534.4 kJ/mol 2.: 1050 kJ/mol 3.: 1949 kJ/mol (daha fazlası)
Atom yarıçapı	deneysel: 181.8 pm
Kovalent yarıçapı	204±9 pm
seryum spektral çizgileri
Diğer özellikler
Kristal yapı	​çift altıgen yakın paket (dhcp) β-Ce
Kristal yapı	​yüz merkezli kübik (fcc) γ-Ce
Sesin hızı kalay çubuk	2100 m/s (20 °C)
Termal Genleşme	γ, poly: 6.3 µm/(m·K) (r.t.)
Termal iletkenlik	11.3 W/(m·K)
Elektriksel direnç	β, poly: 828 nΩ·m (r.t.)
Manyetik sıralama	paramanyetik
Manyetik alınganlık	(β) +2450.0·10−6 cm3/mol (293 K)
Young modülü	γ form: 33.6 GPa
Kayma modülü	γ form: 13.5 GPa
Bulk modülü	γ form: 21.5 GPa
Poisson oranı	γ form: 0.24
Mohs sertliği	2.5
Vickers sertliği	210–470 MPa
Brinell sertliği	186–412 MPa
CAS Numarası	7440-45-1
Tarihçe
Adlandırma	Cüce gezegen Ceres'den sonra, adını Roma tarım tanrısı Ceres'den almıştır
Keşfeden	Martin Heinrich Klaproth, Jöns Jakob Berzelius, Wilhelm Hisinger (1803)
İlk izolasyon	Carl Gustaf Mosander (1838)
seryum ana izotopları
İzo­top Bol­luk Half-life (t1/2) Bozunma modu Boz­unma 134Ce syn 3.16 d ε 134La 136Ce 0.186% kararlı 138Ce 0.251% kararlı 139Ce syn 137.640 d ε 139La 140Ce 88.449% kararlı 141Ce syn 32.501 d β− 141Pr 142Ce 11.114% kararlı 143Ce syn 33.039 h β− 143Pr 144Ce syn 284.893 d β− 144Pr

Seryum, sembolü Ce ve atom numarası 58 olan kimyasal bir elementtir. Seryum, havayla temas ettiğinde kararan yumuşak, sünek ve gümüşi beyaz bir metaldir ve bıçakla kesilebilecek kadar yumuşaktır. Seryum, lantanit serisindeki ikinci elementtir ve sıklıkla serinin +3 oksidasyon durumu karakteristiğini gösterirken, aynı zamanda suyu oksitlemeyen stabil +4 durumuna sahiptir. Aynı zamanda nadir toprak elementlerinden biri olarak kabul edilir. Seryumun insanlarda biyolojik bir rolü yoktur ve çok toksik değildir.

Monazit ve bastnäsite grupları gibi minerallerdeki diğer nadir toprak elementleri ile her zaman kombinasyon halinde meydana gelmesine rağmen, seryumun cevherlerinden çıkarılması kolaydır, çünkü lantanitler arasında eşsiz bir şekilde +4 durum oksitlenebilme özelliği ile ayırt edilebilir. Lantanitlerin en yaygın olanıdır, ardından neodim, lantan ve praseodim gelir. Yerkabuğunun 66 ppm, yarısı klor ve beş kat daha fazla kurşundan oluşan 26. en bol elementtir.

Seryum, 1803'te Jöns Jakob Berzelius ve Wilhelm Hisinger tarafından ve aynı yıl Almanya'da Martin Heinrich Klaproth tarafından bağımsız olarak İsveç'in Bastnäs kentinde keşfedilen ilk lantanit oldu. 1839'da Carl Gustaf Mosander metali ilk izole eden kişi oldu. Günümüzde seryum ve bileşiklerinin çeşitli kullanımları vardır: örneğin, seryum (IV) oksit camı cilalamak için kullanılır ve katalitik dönüştürücülerin önemli bir parçasıdır. Seryum metali, piroforik özelliklerinden dolayı ferrocerium çakmaklarda kullanılır. Seryum katkılı YAG fosforu, çoğu ticari beyaz LED ışık kaynağında beyaz ışık üretmek için mavi ışık yayan diyotlarla birlikte kullanılır.

Tarihçe

Seryum, İsveç'teki Bastnäs'ta Jöns Jakob Berzelius ve Wilhelm Hisinger tarafından ve bağımsız olarak Almanya'da Martin Heinrich Klaproth tarafından 1803'te keşfedildi. Seryum, Berzelius tarafından iki yıl önce keşfedilen cüce gezegen Ceres'in adını almıştır. Cüce gezegenin adı Roma tarım tanrıçası, tahıl mahsulleri, doğurganlık ve annelik ilişkileri Ceres'in adını almıştır.

Seryum başlangıçta, halen kullanılan bir terim olan ceria olarak adlandırılan oksidi şeklinde izole edildi. Metalin kendisi, genel olarak nadir toprak metallerinin bir özelliği olan o zamanlar mevcut olan eritme teknolojisiyle izole edilemeyecek kadar elektropozitifti. Beş yıl sonra Humphry Davy tarafından elektrokimyanın geliştirilmesinden sonra, topraklar kısa süre sonra içerdikleri metalleri verdi. 1803'te izole edilmiş haliyle Ceria, İsveç, Bastnäs'dan gelen cerite cevherinde bulunan tüm lantanitleri içeriyordu ve bu nedenle şu anda saf serya olarak bilinenlerin yalnızca yaklaşık %45'ini içeriyordu. Carl Gustaf Mosander, 1830'ların sonlarında lantana ve "didimiyi" ortadan kaldırmayı başarana kadar ceria saf hale geldi. Wilhelm Hisinger zengin bir maden sahibi ve amatör bir bilim insanı ve Berzelius'un sponsoruydu. Bastnäs'taki madenin sahibi ve kontrolünü elinde tutuyordu ve yıllardır bol miktarda ağır gang kayasının (adına rağmen tungsten içermeyen "Bastnäs Tungsten'i") bileşimini bulmaya çalışıyordu. Mosander ve ailesi yıllarca Berzelius ile aynı evde yaşadı ve Mosander şüphesiz Berzelius tarafından ceria'yı daha fazla araştırmaya ikna edildi.

Karakteristikleri

Fiziksel

Seryum, lantanit serisinin ikinci elementidir. Periyodik tabloda, solunda lantanitler lantan ve sağında praseodimiyum arasında ve aktinit toryumun üzerinde görünür. Gümüşinkine benzer bir sertliğe sahip sünek bir metaldir. 58 elektronu, dört dış elektronun değerlik elektronları olduğu [Xe]4f¹5d¹6s² konfigürasyonunda düzenlenmiştir. Lantanumdan hemen sonra, 4f orbitalleri aniden kasılır ve kimyasal reaksiyonlara kolayca katılabilecekleri noktaya kadar enerjileri azalır; ancak bu etki seryumda henüz yeterince güçlü değildir ve bu nedenle 5d alt kabuğu hala meşguldür. Çoğu lantanit, değerlik elektronları olarak yalnızca üç elektron kullanabilir, çünkü daha sonra kalan 4f elektronları çok güçlü bir şekilde bağlanır: seryum, Ce⁴⁺ 'daki boş f-kabuğunun kararlılığı ve lantanit serisinde çok erken gelmesi nedeniyle bir istisnadır. Nükleer yükün neodimyuma kadar, dördüncü değerlik elektronunun kimyasal yollarla uzaklaştırılmasına izin verecek kadar düşük olduğu yer.

Standart basınçta dört allotropik seryum formunun var olduğu bilinmektedir ve α ila δ arasında ortak etiketler verilmiştir:

• Yüksek sıcaklık formu δ-seryum, bir bcc (hacim merkezli kübik) kristal yapıya sahiptir ve 726 °C'nin üzerinde bulunur.
• 726 °C'den yaklaşık oda sıcaklığına kadar olan stabil form, fcc (yüz merkezli kübik) kristal yapıya sahip γ-seryumdur.
• -Seryum biçimindeki dhcp (çift altıgen kapalı paket), yaklaşık olarak oda sıcaklığından -150 °C'ye kadar denge yapısıdır.
• Fcc formu α-seryum yaklaşık -150 °C'nin altında stabildir; 8.16 g/cm³ yoğunluğa sahiptir.
• Sadece yüksek basınçlarda oluşan diğer katı fazlar faz diyagramında gösterilmiştir.
• Hem γ hem de β formları oda sıcaklığında oldukça kararlıdır, ancak denge dönüşüm sıcaklığının 75 °C civarında olduğu tahmin edilmektedir.

Seryum değişken bir elektronik yapıya sahiptir. 4f elektronunun enerjisi, metalik durumda yer değiştiren dış 5d ve 6s elektronlarınkiyle hemen hemen aynıdır ve bu elektronik seviyelerin göreceli doluluğunu değiştirmek için yalnızca küçük bir miktar enerji gerekir. Bu ikili değerlik durumlarına yol açar. Örneğin, seryum yüksek basınçlara veya düşük sıcaklıklara maruz kaldığında yaklaşık %10'luk bir hacim değişikliği meydana gelir. Soğutulduğunda veya sıkıştırıldığında değerliğin yaklaşık 3'ten 4'e değiştiği görülmektedir.

Daha düşük sıcaklıklarda seryumun davranışı, yavaş dönüşüm oranları nedeniyle karmaşıklaşır. Dönüştürme sıcaklıkları büyük ölçüde gecikmeye tabidir ve burada alıntılanan değerler yaklaşık değerlerdir. −15 °C'nin altına soğuduktan sonra γ-seryum, β-seryuma dönüşmeye başlar, ancak dönüşüm bir hacim artışını içerir ve daha fazla β oluştukça, iç gerilimler oluşur ve daha fazla dönüşümü bastırır. Yaklaşık -160 °C'nin altında soğutma, α-seryum oluşumunu başlatacaktır, ancak bu sadece kalan γ-seryumdan kaynaklanmaktadır. β-seryum, stres veya deformasyonun varlığı dışında önemli ölçüde α-seryuma dönüşmez. Atmosferik basınçta sıvı seryum, erime noktasında katı formundan daha yoğundur.

İzotoplar

Doğal olarak oluşan seryum dört izotoptan oluşur: ¹³⁶Ce (% 0.19), ¹³⁸Ce (% 0.25), ¹⁴⁰Ce (%88.4) ve ¹⁴²Ce (%11.1). Dördü de gözlemsel olarak kararlıdır, ancak teorik olarak ışık izotopları ¹³⁶Ce ve ¹³⁸Ce'nin baryum izotoplarına ters çift beta bozunması beklenir ve en ağır izotop ¹⁴²Ce'nin ¹⁴²Nd'ye çift beta bozunması veya ¹³⁸Ba'ya alfa bozunmasına uğraması beklenir. Ek olarak, ¹⁴⁰Ce spontane fisyon üzerine enerji açığa çıkarır. ¹³⁶Ce, ¹³⁸Ce ve ¹⁴²Ce'nin çift beta bozunması deneysel olarak araştırılmış olsa da, bu bozunma modlarının hiçbiri henüz gözlemlenmedi. Yarı ömürleri için mevcut deneysel sınırlar:

¹³⁶Ce: >3.8×10¹⁶ y

¹³⁸Ce: >5.7×10¹⁶ y

¹⁴²Ce: >5.0×10¹⁶ y

Diğer tüm seryum izotopları sentetik ve radyoaktiftir. Bunların en kararlıları 284,9 günlük yarı ömürle ¹⁴⁴Ce, 137,6 günlük yarı ömürle ¹³⁹Ce ve 32,5 günlük yarı ömürle ¹⁴¹Ce'dir. Diğer tüm radyoaktif seryum izotoplarının yarı ömürleri dört günden azdır ve çoğunun yarılanma ömrü on dakikanın altındadır. ¹⁴⁰Ce ile ¹⁴⁴Ce arasındaki izotoplar, uranyumun fisyon ürünleri olarak ortaya çıkar. ¹⁴⁰Ce'den daha hafif olan izotopların birincil bozunma modu, ters beta bozunması veya lantan izotoplarına elektron yakalanması iken, daha ağır izotoplarınki, praseodim izotoplarına beta bozunmasıdır.

Proton açısından zengin ¹³⁶Ce ve ¹³⁸Ce'nin nadirliği, demirin ötesindeki elementler için yıldız nükleosentezinin en yaygın işlemlerinde, s-süreci (yavaş nötron yakalama) ve r-süreci (hızlı nötron ele geçirmesi). Bunun nedeni, s-işleminin reaksiyon akışı tarafından atlanmaları ve r-süreci çekirdeklerinin, daha nötronca zengin kararlı çekirdekler tarafından kendilerine bozunması engellenmesidir. Bu tür çekirdeklere p-çekirdekleri denir ve kökenleri henüz tam olarak anlaşılmamıştır: Oluşumları için bazı speküle edilen mekanizmalar arasında proton yakalama ve foto-parçalanma vardır. ¹⁴⁰Ce, hem s hem de r işlemlerinde üretilebildiği için seryumun en yaygın izotopudur, ¹⁴²Ce ise yalnızca r işleminde üretilebilir. ¹⁴⁰Ce'nin bolluğunun bir başka nedeni, kapalı bir nötron kabuğuna sahip (82 nötronlu) sihirli bir çekirdek olması ve bu nedenle daha fazla nötron yakalamaya doğru çok düşük bir kesite sahip olmasıdır. 58 olan proton sayısı sihirli olmasa da, 50 sihirli sayısını geçen sekiz ek proton 1g_7/2 proton yörüngesine girip tamamladığından ek kararlılık sağlandı. Seryum izotoplarının bolluğu, doğal kaynaklarda çok az farklılık gösterebilir, çünkü ¹³⁸Ce ve ¹⁴⁰Ce, sırasıyla ¹³⁸La ve¹⁴⁴Nd uzun ömürlü ilkel radyonüklidlerin baglarıdır.

Kimya

Seryum havada kararmaya başlar ve demir pası gibi bir oksit tabakası oluşturur; santimetre büyüklüğünde bir seryum metal numunesi yaklaşık bir yıl içinde tamamen paslanır. Soluk sarı seryum (IV) oksidi oluşturmak için 150 °C'de kolayca yanar, ayrıca ceria olarak da bilinir:

Ce + O₂ → CeO₂

Bu, hidrojen gazı ile seryum(III) okside indirgenebilir. Seryum metali oldukça piroforiktir, yani öğütüldüğünde veya çizildiğinde ortaya çıkan talaşlar alev alır. Bu reaktivite periyodik eğilimlere uygundur, çünkü seryum ilklerden biridir ve dolayısıyla en büyük lantanitlerden biridir. Seryum (IV) oksit, praseodim ve terbiyum dioksitlerine benzer şekilde florit yapıya sahiptir. Üç değerlikli Ce₂Z₃ (Z = S, Se, Te) ile birlikte pek çok stokiyometrik olmayan kalkojenit de bilinmektedir. Monokalkojenitler CeZ elektriği iletir ve Ce³⁺Z²⁻e⁻ olarak formüle edilmesi daha iyi olur. CeZ2 bilinirken, seryum(III) ile polikalkojenitlerdir: seryum (IV) kalkojenitler bilinmemektedir.

Seryum yüksek oranda elektropozitif bir metaldir ve su ile reaksiyona girer. Tepkime soğuk suyla yavaştır, ancak artan sıcaklıkla hızlanarak seryum(III) hidroksit ve hidrojen gazı üretir:

2 Ce (s) + 6 H₂O (l) → 2 Ce(OH)₃ (aq) + 3 H₂ (g)

Seryum metali, trihalojenür vermek için tüm halojenlerle reaksiyona girer:

2 Ce (s) + 3 F₂ (g) → 2 CeF₃ (s) [beyaz]

2 Ce (s) + 3 Cl₂ (g) → 2 CeCl₃ (s) [beyaz]

2 Ce (s) + 3 Br₂ (g) → 2 CeBr₃ (s) [beyaz]

2 Ce (s) + 3 I₂ (g) → 2 CeI₃ (s) [Sarı]

Fazla flor ile reaksiyon, stabil beyaz tetraflorür CeF₄'ü üretir; diğer tetrahalidler bilinmemektedir. Dihalidlerden sadece bronz diiyodür CeI₂ bilinmektedir; Lantan, praseodim ve gadolinyum diiyodidleri gibi bu da bir seryum (III) elektrit bileşiğidir. Gerçek seryum (II) bileşikleri birkaç olağandışı organocerium kompleksiyle sınırlıdır.

Seryum, [Ce(H
2O)
9]3+
kompleksleri olarak var olan renksiz Ce³⁺ iyonlarını içeren çözeltiler oluşturmak için seyreltik sülfürik asitte kolayca çözünür:

2 Ce (s) + 3 H₂SO₄ (aq) → 2 Ce³⁺ (aq) + 3 SO2−
4 (aq) + 3 H₂ (g)

Seryumun çözünürlüğü metansülfonik asitte çok daha yüksektir. Seryum(III) ve terbiyum(III), konfigürasyonları (sırasıyla boş veya yarı dolu bir f-alt kabuğundan bir elektron daha fazla) ekstra f elektronunu kolaylaştırdığından, diğer lantanitlere kıyasla nispeten yüksek yoğunluklu ultraviyole absorpsiyon bantlarına sahiptir ve diğer lantanitlerin yasaklanmış f→f geçişleri yerine f→d geçişlerine sahiptir. Seryum (III) sülfat, artan sıcaklıkla suda çözünürlüğü azalan birkaç tuzdan biridir.

Seryum (IV) sulu çözeltileri, seryum (III) çözeltilerinin güçlü oksitleyici maddeler peroksodisülfat veya bizmutat ile reaksiyona sokulmasıyla hazırlanabilir.

E^⦵(Ce⁴⁺/Ce³⁺) değeri, çeşitli anyonlarla kompleksleşme ve hidrolizin görece kolaylığından dolayı koşullara bağlı olarak büyük ölçüde değişir, ancak +1.72 V genellikle temsili bir değerdir; E^⦵(Ce³⁺/Ce) −2,34 V'tur. Seryum, +4 oksidasyon durumunda önemli sulu ve koordinasyon kimyasına sahip tek lantanittir. Liganddan metale yük aktarımı nedeniyle sulu seryum (IV) iyonları turuncu-sarıdır. Sulu seryum (IV), suda metastabildir ve klor gazı vermek için hidroklorik asidi oksitleyen güçlü bir oksitleyici ajandır. Örneğin, serik amonyum nitrat organik kimyada yaygın bir oksitleyici ajandır ve metal karbonillerden organik ligandlar açığa çıkarır. Belousov – Zhabotinsky reaksiyonunda, seryum reaksiyonu katalize etmek için +4 ve +3 oksidasyon durumları arasında salınır. Seryum (IV) tuzları, özellikle seryum (IV) sülfat, serimetrik titrasyonlarda hacimsel analiz için standart reaktifler olarak sıklıkla kullanılır.

Nitrat kompleksi [Ce(NO
3)
6]2−
, seryum (IV) kullanılırken karşılaşılan en yaygın seryum kompleksidir: o ve seryum (III) analoğu [[Ce(NO
3)
6]3−
koordinat ikosahedral moleküler geometri, [[Ce(NO
3)
6]2−
ise 10 koordinatlı iki uçlu dodekadeltahedral moleküler geometriye sahiptir. Seryum nitratlar ayrıca 18-taç-6 ile 4: 3 ve 1: 1 kompleksler oluşturur (seryum ve taç eter arasındakine atıfta bulunan oran). CeF4−
8, CeF2−
6, ve turuncu CeCl2−
6 gibi halojen içeren kompleks iyonlar da bilinmektedir.Organoseryum kimyası, diğer lantanitlerinkine benzerdir, esas olarak siklopentadienil ve siklooktatetraenil bileşiklerinkidir. Seryum (III) siklooktatetraenil bileşiği, uranosen yapısına sahiptir.

Seryum (IV)

Seryum (IV) bileşiklerinin ortak ismine rağmen, Japon spektroskopist Akio Kotani "gerçek bir seryum (IV) örneği yoktur" diye yazmıştır. Bunun nedeni, her zaman oksijen atomlarının gitmesinin beklendiği bazı oktahedral boşlukları içeren ve CeO_2−x kimyasal formülüne sahip stokiyometrik olmayan bir bileşik olarak düşünülebilecek olan ceria yapısında görülebilir. Dahası, seryumdaki her seryum atomu değerlik elektronlarının dördünü de kaybetmez, ancak sonuncusu üzerinde kısmi bir tutmayı sürdürerek +3 ile +4 arasında bir oksidasyon durumuna neden olur. CeRh₃, CeCo₅ veya ceria gibi sözde saf dört değerlikli bileşikler bile X-ışını fotoemisyonuna ve X-ışını soğurma spektrumlarına orta değerlikli bileşiklerin daha karakteristik özelliğine sahiptir. Serosen, Ce(C
8H
8)
2'deki 4f elektronu, lokalize olma ve yer değiştirme arasında belirsiz bir şekilde dengelenir ve bu bileşik de orta değer olarak kabul edilir.

Oluşum ve üretim

Seryum, tüm lantanitlerin en bol olanıdır ve Dünya'nın kabuğunun 66 ppm'sini oluşturur; bu değer bakırın hemen arkasındadır (68 ppm) ve seryum, kurşun (13 ppm) ve kalay (2.1 ppm) gibi yaygın metallerden daha da fazladır. Bu nedenle, nadir toprak metalleri olarak adlandırılan metallerden biri olmasına rağmen, seryum aslında hiç de nadir değildir. Topraktaki seryum içeriği 2 ile 150 ppm arasında değişmekte olup, ortalama 50 ppm; deniz suyu trilyon seryum başına 1.5 parça içerir. Seryum çeşitli minerallerde bulunur, ancak en önemli ticari kaynaklar, lantanit içeriğinin yaklaşık yarısını oluşturduğu monazit ve bastnäsite gruplarının mineralleridir. Monazite-(Ce), monazitlerin en yaygın temsilcisidir ve "-Ce", belirli REE eleman temsilcisinin baskınlığı hakkında bilgi veren Levinson son ekidir. Ayrıca seryum ağırlıklı bastnäsite- (Ce), bastnäsitlerin en önemlisidir. Seryum, minerallerinden ekstrakte edilmesi en kolay lantanittir, çünkü sulu çözeltide kararlı +4 oksidasyon durumuna ulaşabilen tek maddedir. +4 oksidasyon durumunda seryumun çözünürlüğünün azalması nedeniyle, seryum bazen diğer nadir toprak elementlerine göre kayalardan tükenir ve zirkona dahil edilir, çünkü Ce⁴⁺ ve Zr⁴⁺ aynı yüke ve benzer iyonik yarıçaplara sahiptir. Aşırı durumlarda, seryum (IV), seryit (doğru olarak adlandırılan cerianite- (Ce)), (Ce,Th)O
2 gibi diğer nadir toprak elementlerinden ayrılmış kendi minerallerini oluşturabilir.

Bastnäsite, Ln^IIICO₃F, genellikle toryumda ve samaryum ve öropiyumun ötesinde ağır lantanitlerden yoksundur ve bu nedenle seryumun ondan çıkarılması oldukça doğrudandır. İlk olarak, bastnäsite, kalsiyum karbonat kirliliklerini gidermek için seyreltik hidroklorik asit kullanılarak saflaştırılır. Cevher daha sonra lantanit oksitlere oksitlemek için havada kavrulur: lantanitlerin çoğu seskioksit Ln₂O₃'e oksitlenirken, seryum dioksit CeO₂'ye oksitlenir. Bu, suda çözünmez ve diğer lantanitleri geride bırakarak 0.5 M hidroklorik asit ile süzülebilir.

Genellikle tüm nadir toprak elementlerini ve toryumu içeren monazit, (Ln,Th)PO
4 prosedürü daha fazla işin içine girer. Monazite, manyetik özelliklerinden dolayı tekrarlanan elektromanyetik ayırma ile ayrılabilir. Ayrıldıktan sonra, nadir toprakların suda çözünür sülfatlarını üretmek için sıcak konsantre sülfürik asit ile muamele edilir. Asidik filtratlar, sodyum hidroksit ile pH 3–4'e kısmen nötralize edilir. Toryum, hidroksit olarak çözeltiden çökelir ve uzaklaştırılır. Bundan sonra, çözelti, nadir toprakları çözünmeyen oksalatlarına dönüştürmek için amonyum oksalat ile işlenir. Oksalatlar tavlama ile oksitlere dönüştürülür. Oksitler nitrik asitte çözülür, ancak seryum oksit HNO₃'te çözünmez ve bu nedenle çökelir. Güçlü bir gama yayıcı olan ²³²Th'nin bağı olan ²²⁸Ra'yı içerdiklerinden bazı kalıntılar işlenirken dikkatli olunmalıdır.

Uygulamalar

Seryumun ilk kullanımı, Avusturyalı kimyager Carl Auer von Welsbach tarafından icat edilen gaz bezleri idi. 1885'te daha önce magnezyum, lantan ve itriyum oksit karışımlarını denemişti, ancak bunlar yeşil renkli ışık verdi ve başarısız oldu. Altı yıl sonra, saf toryum oksidin mavi olsa da çok daha iyi bir ışık ürettiğini ve onu seryum dioksit ile karıştırmanın parlak beyaz bir ışıkla sonuçlandığını keşfetti. Ek olarak, seryum dioksit ayrıca toryum oksidin yanması için bir katalizör görevi görür. Bu, von Welsbach ve icadı için büyük bir ticari başarı ile sonuçlandı. ve toryum için büyük talep yarattı; üretimi, büyük miktarda lantanitin aynı anda yan ürünler olarak ekstrakte edilmesiyle sonuçlandı. Kısa süre sonra, özellikle %50 seryum, %25 lantan ve geri kalanı daha hafif çakmaktaşları için yaygın olarak kullanılan diğer lantanitlerden oluşan "miskmetal" olarak bilinen piroforik alaşımda uygulamalar bulundu. Genellikle, yine von Welsbach tarafından icat edilen, ferrocerium olarak bilinen bir alaşım oluşturmak için demir de eklenir. Lantanitlerin kimyasal benzerliklerinden dolayı, miskmetalin mukavemetini ve işlenebilirliğini iyileştirmek için çeliğe karıştırılması veya petrolün çatlaması için katalizör olarak kullanılması gibi uygulamaları için genellikle kimyasal ayırma gerekli değildir. Seryumun bu özelliği, yazar Primo Levi'nin Auschwitz toplama kampında bir ferrocerium alaşımı kaynağı bulup onu yiyecekle takas ettiğinde hayatını kurtardı.

Ceria, seryumun en yaygın kullanılan bileşiğidir. Ceria'nın ana uygulaması, örneğin kimyasal-mekanik düzlemselleştirmede (CMP) bir parlatma bileşiği olarak kullanılır. Bu uygulamada, ceria, yüksek kaliteli optik yüzeylerin üretimi için diğer metal oksitlerin yerini almıştır. Düşük seskioksit için başlıca otomotiv uygulamaları, motorlu taşıtlardan çıkan egzoz gazlarındaki CO ve NO_x emisyonlarının oksidasyonu için bir katalitik konvertör olarak kullanılır; Ceria, örneğin kullanılan elektrotların imalatında, radyoaktif konjener toryasının bir ikamesi olarak da kullanılmıştır. gaz tungsten ark kaynağında, alaşım elementi olarak ceria, yanmayı azaltırken ark stabilitesini ve çalıştırma kolaylığını geliştirir. Seryum (IV) sülfat, kantitatif analizde oksitleyici bir ajan olarak kullanılır. Metansülfonik asit çözeltilerindeki seryum (IV), geri dönüştürülebilir bir oksidan olarak endüstriyel ölçekte elektrosentezde uygulanır. Ceric amonyum nitrat, organik kimyada ve elektronik bileşenlerin aşındırılmasında oksidan olarak ve kantitatif analiz için birincil standart olarak kullanılır.

Pigmentlerin fotostabilitesi seryum ilavesiyle artırılabilir. Pigmentlere ışık haslığı sağlar ve güneş ışığında berrak polimerlerin koyulaşmasını engeller. Televizyon cam plakaları elektron bombardımanına maruz kalır ve bu da F-merkezli renk merkezlerinin oluşturulmasıyla onları karartma eğilimindedir. Bu etki seryum oksit ilavesiyle bastırılır. Seryum ayrıca TV ekranlarında ve flüoresan lambalarda kullanılan fosforların önemli bir bileşenidir. Seryum sülfür, 350 °C'ye kadar stabil kalan kırmızı bir pigment oluşturur. Pigment, kadmiyum sülfit pigmentlerine toksik olmayan bir alternatiftir.

Seryum, dökülebilir ötektik alaşımlar, ağırlıkça %6–16 Ce içeren Al-Ce alaşımları oluşturmak için alüminyumda alaşım elementi olarak kullanılır; bunlara Mg veya Si ilave edilebilir; bu alaşımlar mükemmel yüksek sıcaklık dayanımına sahiptir.

Biyolojik rol ve önlemler

Seryum

Tehlikeler
GHS piktogramlar
GHS işaret kelimesi	Tehlike
GHS Tehlike bildirimleri	H228, H302, H312, H332, H315, H319, H335
GHS Önlem Açıklamaları	P210, P261, P280, P301, P312, P330, P305, P351, P338, P370, P378
NFPA 704	0 2 0
Aksi belirtilmediği sürece, veriler malzemelerin standart hallerinde verilir (25 °C'de [77 °F], 100 kPa).
Bilgikutusu referansı

Seryumun insanlarda bilinen bir biyolojik rolü yoktur, ancak çok toksik de değildir; besin zincirinde kayda değer ölçüde birikmez. Genellikle fosfat minerallerinde kalsiyum ile birlikte meydana geldiğinden ve kemikler öncelikle kalsiyum fosfat olduğundan, seryum kemiklerde tehlikeli görülmeyen küçük miktarlarda birikebilir. Diğer lantanitler gibi seryumun da insan metabolizmasını etkilediği, kolesterol seviyelerini düşürdüğü, kan basıncını, iştahı ve kan pıhtılaşma riskini etkilediği bilinmektedir.

Seryum nitrat, üçüncü derece yanıklar için etkili bir topikal antimikrobiyal tedavidir, ancak yüksek dozlar seryum zehirlenmesine ve methemoglobinemiye yol açabilir. Erken lantanitler, metanotrofik bakteri Methylacidiphilum fumariolicum SolV'nin metanol dehidrojenazı için temel kofaktörler olarak hareket ederler, bunun için tek başına lantan, seryum, praseodim ve neodim yaklaşık eşit derecede etkilidir.

Tüm nadir toprak metalleri gibi seryum da düşük ila orta derecede toksisiteye sahiptir. Güçlü bir indirgeme ajanıdır, havada 65 ila 80 °C'de kendiliğinden tutuşur. Seryum yangınlarından çıkan dumanlar zehirlidir. Seryum hidrojen gazı üretmek için su ile reaksiyona girdiğinden, seryum yangınlarını durdurmak için su kullanılmamalıdır. Seryuma maruz kalan işçiler kaşıntı, ısıya duyarlılık ve cilt lezyonları yaşadı. Seryum yenildiğinde toksik değildir, ancak yüksek dozda seryum enjekte edilen hayvanlar kardiyovasküler çöküş nedeniyle ölmüştür. Seryum, hücre zarlarına zarar vermesi nedeniyle suda yaşayan organizmalar için daha tehlikelidir, ancak bu önemli bir risk değildir, çünkü suda çok fazla çözünür değildir.