ЦЕРИЈУМ (ИВ) ОКСИД: СТРУКТУРА, СВОЈСТВА, УПОТРЕБЕ - ХЕМИЈА - 2026

Цериум оксид (ИВ) оксида или цериц је бела или бледо жута чврста супстанца неорганског продукцији оксидацијом цериум (ЦЕ) фор кисеоника њеном валенце 4+. Хемијска формула Церића оксида ЦеО ₂ и то је најстабилнији оксиди церијум.

Церијум (Це) је елемент низа лантанида који су укључени у групу ретких земља. Природни извор овог оксида је минерал бастнасит. У трговачком концентрата овог минерала, ЦеО ₂ могу се наћи у приближном уделом до 30 тежинских%.

Узорак церијевог (ИВ) оксида. Слика снимљена у августу 2005. године од стране корисника: Валкерма. {{ПД-селф}} Извор: Википедиа Цоммонс

ЦеО ₂ може се лако добити грејање Церијум (ИИИ) хидроксид, Це (ОХ) ₃ , или било со цериум (ИИИ), као што оксалата, карбонат или нитрат, у ваздуху или кисеонику .

Стехиометријски ЦеО ₂ се могу добити температуре реакције повишеној оф цериум (ИИИ) оксида са елементарном кисеоником. Кисеоника мора бити вишак и мора се оставити довољно времена да се заврши конверзија различитих нестехиометријских фаза које се формирају.

Ове фазе садрже разнобојне производе формуле ЦеО _к (где к варира између 1,5 и 2,0). Називају се и ЦеО _2-к , при чему к може имати вредност до 0,3. ЦеО ₂ је најчешће коришћени облик Це у индустрији. Има ниску класификацију токсичности, посебно због слабе растворљивости у води.

Узорак минерала Бастнасите. Роб Лавински, иРоцкс.цом - ЦЦ-БИ-СА-3.0 Извор: Википедиа Цоммонс

Структура

Стехиометријски цериум (ИВ) оксида кристалише у флуорите налик кубних решетку (ЦАФ ₂ ), са 8 О ^2- јона у кубном структури координацији са 4 ЦЕ ⁴⁺ јона .

Кристална структура церијум (ИВ) оксида. Извор: Бењах-бмм27 Извор: Википедиа Цоммонс

Номенклатура

- Церијум (ИВ) оксид.

- Церични оксид.

- Церијум диоксид.

- Цериа.

- Стехиометријски цериј окиде: Материјал формиран потпуности ЦеО ₂ .

- Нестехиометријски церијев оксид: материјал који настаје мешовитим оксидима од ЦеО ₂ до ЦеО _1.5

Својства

Физичко стање

Бледо жута чврста супстанца. Боја је осетљива на стехиометрију и присуство других лантанида. Нестехиометрични оксиди често су плаве боје.

Мохсова тврдоћа

6-6.1.

Молекуларна тежина

172,12 г / мол.

Тачка топљења

Приближно 2600 ºЦ.

Густина

7.132 г / цм ³

Растворљивост

Нерастворљив у топлој и хладној води. Растворљиво у концентрованој сумпорној киселини и концентрованој азотној киселини. Нерастворљив у разблаженим киселинама.

Индекс преламања

2.2.

Остала својства

ЦеО ₂ је инертна супстанца, не нападају је јаке киселине или лужине. Међутим, може се распустити киселинама у присуству редукујућим средствима, као што је водоник пероксид (Х ₂ О ₂ ) или калај (ИИ), између осталог, стварајући цериј (иии) решења.

Има високу термичку стабилност. Не подвргава се кристалографским променама током уобичајених интервала грејања.

Његов хидратисани дериват ( ЦеО ₂ .нХ ₂ О) је жута и разлива талог добити третирањем раствора церијум (ИВ) са базама.

ЦеО ₂ се слабо апсорбује из гастроинтестиналног тракта, тако да нема токсична дејства.

Апликације

- У металуршкој индустрији

ЦеО ₂ се користи у електродама одређених технологија заваривања, као што је заваривање инертним гасом волфрамовим луком.

Оксид се фино диспергује кроз волфрамову матрицу. Ат ниском напону ови извршни ₂ честице дају већу сигурност од волфрама сама.

- У индустрији стакла

Полирање стакла

ЦеО ₂ може променити боју чаша са содом за боце, врчеве и слично. Це (ИВ) оксидира Фе (ИИ) нечистоће, које дају плавкасто-зелену боју, до Фе (ИИИ) која даје 10 пута слабију жуту боју.

Стакло отпорно на зрачење

Додавање 1% ЦеО ₂ у чашу умањује промену боје или тамњење стакла узроковано бомбардовањем високоенергетских електрона у ТВ чашама. Исто је и са стаклима која се користе у прозорима у топлим ћелијама у нуклеарној индустрији, јер сузбијају промену боје изазвану гама-зракама.

Сматра се да механизам супресије зависи од присуства јона Це ⁴⁺ и Це ³⁺ у решетки стакла.

Фотосензитивне наочаре

Неке формулације стакла могу развити латентне слике које се могу претворити у трајну структуру или боју.

Ова врста стакла садржи ЦеО ₂ који апсорбује УВ зрачење и ослобађа електроне у стакленој матрици.

Након третмана настаје раст кристала других једињења у чаши, стварајући детаљне шаре за електронску или декоративну употребу.

- У емајлима

Због високог индекса лома, ЦеО ₂ је непрозирно средство у саставима емајла који се користи као заштитни премаз на металима.

Његова висока топлотна стабилност и јединствени кристалографски облик током целог распона температура постигнутих током процеса остакљења чине га погодним за употребу у порцуланским емајлима.

У овој апликацији ЦеО ₂ обезбеђује жељени бели премаз током изгарања емајла. То је састојак који пружа непрозирност.

- У цирконијум-керамици

Цирконија керамика је топлотни изолатор и користи се у апликацијама на високим температурама. Захтијева адитив за велику чврстоћу и жилавост. Додавањем ЦеО ₂ у циркониј добија се материјал изузетне жилавости и добре чврстоће.

ЦеО _2- допирани цирконијум оксид користи се у превлакама да делује као топлотна баријера на металним површинама.

На пример, у деловима мотора авиона ови премази штите од високих температура којима би метали били изложени.

Млазни мотор. Јефф Дахл, шпански превод Ксавигивак Извор: Википедиа Цоммонс

- у катализаторима за контролу емисије из возила

ЦеО ₂ је активна компонента у уклањању загађивача из возила. То је у великој мери због његове способности складиштења или ослобађања кисеоника у зависности од услова око њега.

Каталитички претварач у моторним возилима налази се између мотора и излаза за издувне гасове. Има катализатор која мора оксидира несагорелих угљоводонике, претворити ЦО у ЦО ₂ , а смањење азотних оксида, НО _к , на Н ₂ и О ₂ .

Каталитички претварач за издувне гасове из мотора са унутрашњим сагоревањем у моторном возилу. Аханик1989 на енглеском Википедиа Извор: Википедиа Цоммонс

Поред платине и других каталитичких метала, главна активна компонента ових мултифункционалних система је ЦеО ₂ .

Сваки катализатор садржи 50-100 г фино подељеног ЦеО ₂ , која служи неколико функција. Најважнији су:

Делује као стабилизатор глинице велике површине

Глиница велике површине има тенденцију синтрања, губећи своју велику површину током рада на високим температурама. Ово је одложено присуство ЦеО ₂ .

Понаша се као отпуштач за пуњење кисеоника

Због своје способности да формира нестехиометричне оксиде ЦеО _2-к , церијев (ИВ) оксид пружа елементарни кисеоник сопствене структуре током периода циклуса богате кисеоником / горивом.

Дакле, оксидација неизгорелих угљоводоника која долази из мотора и претварање ЦО у ЦО _{2 могу се наставити} , чак и када нема довољно гаса за кисеоник.

Затим у периоду циклуса кисеоника богате, заузима кисеоник и поново оксидира, опоравку стехиометријску форму ЦЕО ₂ .

Други

Дјелује као побољшавач каталитичке способности родијума у ​​смањењу азотних оксида НО _к до азота и кисеоника.

- у катализи хемијских реакција

У каталитичке крековање процесима рафинерија, директор ₂ делује као каталитичке оксидант који помаже у конверзији СО ₂ на СО ₃ и промовише формирање сулфата у одређеним замкама процеса.

ЦеО ₂ побољшава активност катализатора на бази гвожђевог оксида који се користи за добијање стирена почевши од етилбензена. Ово је вероватно последица позитивне интеракције између парова Фе (ИИ) - Фе (ИИИ) и Це (ИИИ) - Це (ИВ) оксида.

- у биолошкој и биомедицинској примени

Откривено је да наночестице ЦеО ₂ делују уклањањем слободних радикала, као што су супероксид, водоник пероксид, хидроксил и остатак азотног оксида.

Они могу заштитити биолошка ткива од оштећења изазваних зрачењем, оштећења мрежнице изазваних ласером, повећати животни век фоторецепторских ћелија, смањити повреде кичме, смањити хроничну упалу и подстаћи ангиогенезу или стварање крвних судова.

Поред тога, показало се да су одређена нано-влакна која садрже ЦеО ₂ наночестице токсична за бактеријске сојеве, што обећава кандидате за бактерицидну употребу.

- Остала употреба

ЦеО ₂ је електрични изолациони материјал због одличне хемијске стабилности, велике релативне пропусности (има велику тенденцију поларизације када се примењује електрично поље) и кристалне решетке сличне силикону.

Нашла је примену у кондензаторима и пригушивању слојева суправодљивих материјала.

Такође се користи у гасним сензорима, материјалима електрода за горивне ћелије са чврстим оксидом, пумпама за кисеоник и мониторима за кисеоник.

Референце

1. Цоттон, Ф. Алберт и Вилкинсон, Геоффреи. (1980). Напредна неорганска хемија. Четврто издање. Јохн Вилеи & Сонс.
2. Данце, ЈЦ; Емелеус, ХЈ; Сир Роналд Нихолм и Тротман-Дицкенсон, АФ (1973). Свеобухватна неорганска хемија. Том 4. Пергамон Пресс.
3. Кирк-Отхмер (1994). Енциклопедија хемијске технологије. Свезак 5. Четврто издање. Јохн Вилеи & Сонс.
4. Уллманнова енциклопедија индустријске хемије. (1990). Пето издање. Том А6. ВЦХ Верлагсгеселлсцхафт мбХ.
5. Цасалс, Еудалд и др. (2012). Анализа и ризик од наноматеријала у узорцима животне средине и хране. У свеобухватној аналитичкој хемији. Опоравак од сциенцедирецт.цом.
6. Маиладил Т. Себастиан. (2008). Глиница, Титанија, Цериа, Силикат, волфрам и други материјали. У Диелектричним материјалима за бежичну комуникацију. Опоравак од сциенцедирецт.цом.
7. Афеесх Рајан Уннитхан и др. (2015). Скеле са антибактеријским својствима. У апликацијама за нанотехнологију за ткани инжењеринг. Опоравак од сциенцедирецт.цом.
8. Готтарди В., ет ал. (1979). Полирање површине чаше испитиване нуклеарном техником. Билтен Шпанског друштва за керамику и стакло, вол. 18, бр. 3. Обновљено из болетинес.сецв.ес.