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铈

原子序数为58的化学元素
（重定向自鈰）

铈（英语：Cerium）是一种化学元素，它的化学符号是Ce，它的原子序数是58，属于镧系元素，也是稀土元素之一。灰色软金属。在独居石中占稀土总量的40%以上。

铈   58Ce
氫（非金屬）
氦（惰性氣體）
鋰（鹼金屬）
鈹（鹼土金屬）
硼（類金屬）
碳（非金屬）
氮（非金屬）
氧（非金屬）
氟（鹵素）
氖（惰性氣體）
鈉（鹼金屬）
鎂（鹼土金屬）
鋁（貧金屬）
矽（類金屬）
磷（非金屬）
硫（非金屬）
氯（鹵素）
氬（惰性氣體）
鉀（鹼金屬）
鈣（鹼土金屬）
鈧（過渡金屬）
鈦（過渡金屬）
釩（過渡金屬）
鉻（過渡金屬）
錳（過渡金屬）
鐵（過渡金屬）
鈷（過渡金屬）
鎳（過渡金屬）
銅（過渡金屬）
鋅（過渡金屬）
鎵（貧金屬）
鍺（類金屬）
砷（類金屬）
硒（非金屬）
溴（鹵素）
氪（惰性氣體）
銣（鹼金屬）
鍶（鹼土金屬）
釔（過渡金屬）
鋯（過渡金屬）
鈮（過渡金屬）
鉬（過渡金屬）
鎝（過渡金屬）
釕（過渡金屬）
銠（過渡金屬）
鈀（過渡金屬）
銀（過渡金屬）
鎘（過渡金屬）
銦（貧金屬）
錫（貧金屬）
銻（類金屬）
碲（類金屬）
碘（鹵素）
氙（惰性氣體）
銫（鹼金屬）
鋇（鹼土金屬）
鑭（鑭系元素）
鈰（鑭系元素）
鐠（鑭系元素）
釹（鑭系元素）
鉕（鑭系元素）
釤（鑭系元素）
銪（鑭系元素）
釓（鑭系元素）
鋱（鑭系元素）
鏑（鑭系元素）
鈥（鑭系元素）
鉺（鑭系元素）
銩（鑭系元素）
鐿（鑭系元素）
鎦（鑭系元素）
鉿（過渡金屬）
鉭（過渡金屬）
鎢（過渡金屬）
錸（過渡金屬）
鋨（過渡金屬）
銥（過渡金屬）
鉑（過渡金屬）
金（過渡金屬）
汞（過渡金屬）
鉈（貧金屬）
鉛（貧金屬）
鉍（貧金屬）
釙（貧金屬）
砈（類金屬）
氡（惰性氣體）
鍅（鹼金屬）
鐳（鹼土金屬）
錒（錒系元素）
釷（錒系元素）
鏷（錒系元素）
鈾（錒系元素）
錼（錒系元素）
鈽（錒系元素）
鋂（錒系元素）
鋦（錒系元素）
鉳（錒系元素）
鉲（錒系元素）
鑀（錒系元素）
鐨（錒系元素）
鍆（錒系元素）
鍩（錒系元素）
鐒（錒系元素）
鑪（過渡金屬）
𨧀（過渡金屬）
𨭎（過渡金屬）
𨨏（過渡金屬）
𨭆（過渡金屬）
䥑（預測為過渡金屬）
鐽（預測為過渡金屬）
錀（預測為過渡金屬）
鎶（過渡金屬）
鉨（預測為貧金屬）
鈇（貧金屬）
鏌（預測為貧金屬）
鉝（預測為貧金屬）
鿬（預測為鹵素）
鿫（預測為惰性氣體）
 –
↑
铈
↓
钍
镧 ← 铈 → 镨
外觀
银白色
概況
名稱·符號·序數 铈（cerium）·Ce·58
元素類別 镧系元素
族·週期·區 不適用 ·6·f
標準原子質量 140.116（1）
電子排布

[Xe] 4f1 5d1 6s2
2, 8, 18, 19, 9, 2

铈的电子層（2, 8, 18, 19, 9, 2）
歷史
發現 马丁·克拉普罗特、永斯·贝采利乌斯、威廉·希辛格（1803年）
分離 卡尔·古斯塔夫·莫桑德（1839年）
物理性質
物態 固体
密度 （接近室温）
6.770 g·cm−3
熔點時液體密度 6.55 g·cm−3
熔點 1068 K，795 °C，1463 °F
沸點 3716 K，3443 °C，6229 °F
熔化熱 5.46 kJ·mol−1
汽化熱 398 kJ·mol−1
比熱容 26.94 J·mol−1·K−1

蒸氣壓

壓/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
溫/K 1992 2194 2442 2754 3159 3705
原子性質
氧化態 4, 3, 2, 1 (強鹼性)
電負性 1.12（鲍林标度）
電離能

第一：534.4 kJ·mol−1
第二：1050 kJ·mol−1
第三：1949 kJ·mol−1

（更多）
原子半徑 181.8 pm
共價半徑 204±9 pm
雜項
晶體結構

六方


β-Ce

面心立方

铈具有面心立方晶体结构

γ-Ce
磁序 顺磁性
電阻率 β, poly: 828 nΩ·m
熱導率 11.3 W·m−1·K−1
膨脹係數 γ, poly: 6.3 µm/(m·K)
聲速（細棒） （20 °C）2100 m·s−1
楊氏模量 γ form: 33.6 GPa
剪切模量 γ form: 13.5 GPa
體積模量 γ form: 21.5 GPa
泊松比 γ form: 0.24
莫氏硬度 2.5
維氏硬度 210–470 MPa
布氏硬度 186–412 MPa
CAS號7440-45-1
最穩定同位素

主条目：铈的同位素

同位素 丰度 半衰期 (t1/2) 衰變
方式 能量（MeV） 產物
134Ce syn 3.16 d ε 0.500 134La
136Ce 0.185% >3.8×1016 y β+β+ 2.419 136Ba
138Ce 0.251% >1.5×1014 y β+β+ 0.694 138Ba
139Ce syn 137.640 d ε 0.278 139La
140Ce 88.450% 穩定，帶82個中子
141Ce syn 32.501 d β− 0.581 141Pr
142Ce 11.114% >5×1016 y β−β− 1.417 142Nd
α 1.298 138Ba
144Ce syn 284.893 d β− 0.319 144Pr

化学性质活泼，在空气中用刀刮即着火，溶于酸，不溶于碱。

鈰的拉丁名稱Cerium是以小行星穀神星來命名的，另一種以小行星來命名的元素是鈀。

在1801年1月1日那晚，意大利的天文學家皮愛艾奇(Piazzi)在火星和木星之間的大間隙裡找到了一顆繞行太陽運行的新行星，為了維持行星以羅馬神明為名的傳統，這個天體就以農事女神之名命名為穀神星Ceres。麥片類食物的英文為cereal，也是源自於農事女神。穀神星發現的當年科學界頗為興奮，因此在穀神星發現後找到的第一個新元素，就命名為鈰cerium來向穀神星致敬。

目录

性质编辑

物理性质编辑

 
铈块

铈是一种银白色的镧系金属，和铁的光泽类似，有延展性，比铁软。铈拥有所有元素中第二长的液态范围：2648℃(从795℃到3443℃)。（而錼是第一长的）。

 
铈的相图

铈在室温和大气压下为γ铈，低于16℃转变为β铈，而在-172℃则开始变换为α铈，在-269℃转变完成。α铈的密度为8.16。在大气压下，液态铈的密度比固态铈大。[4][5]

化学性质编辑

铈在空气中缓慢[來源請求]被氧化，但在150℃迅速燃烧，生成二氧化铈：

Ce + O2 → CeO2

铈的金属活动性较强，和冷水缓慢反应，和热水快速反应，生成氢氧化铈：

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

铈可以和所有卤素反应：

2 Ce (s) + 3 F2 (g) → 2 CeF3 (s) （白色）[來源請求]
2 Ce (s) + 3 Cl2 (g) → 2 CeCl3 (s) （白色）
2 Ce (s) + 3 Br2 (g) → 2 CeBr3 (s) （白色）
2 Ce (s) + 3 I2 (g) → 2 CeI3 (s) （黄色）

铈可以在稀硫酸中迅速溶解，生成无色的Ce3+，其存在形式为[Ce(H2O)9]3+:[6]

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

用途编辑

 
鈰鐵合金在藉由摩擦後可引起火星，常作為打火石的主要成分。

氧化铈是最优质的玻璃抛光粉；铈可用作催化剂、电弧电极、特种玻璃等；硝酸铈用于制煤气灯上用的白热纱罩等。

铈在核工業中常用作δ相钚的穩定劑（添加量為0.9~1%質量分數）。

氧化铈的纳米粉末可以作为柴油添加剂，提高柴油发动机燃油效率，减少柴油发动机的排放。[7][8]

氧化鈰也應用於光學鏡片、面板玻璃拋光，作為研磨拋光墊的添加物和拋光液的添加物。

參考文獻编辑

  1. ^ Standard Atomic Weights 2013. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights
  2. ^ Ground levels and ionization energies for the neutral atoms 互联网档案馆的存檔，存档日期2013-09-01., NIST
  3. ^ Lide, D. R. (编). Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds. CRC Handbook of Chemistry and Physics (PDF) 86th. Boca Raton (FL): CRC Press. 2005. ISBN 0-8493-0486-5. （原始内容 (PDF)存档于2011-03-03）. 
  4. ^ Stassis, C.; Gould, T.; McMasters, O.; Gschneidner, K.; Nicklow, R. Lattice and spin dynamics of γ-Ce. Physical Review B. 1979, 19 (11): 5746. doi:10.1103/PhysRevB.19.5746. 
  5. ^ Patnaik, Pradyot. Handbook of Inorganic Chemical Compounds. McGraw-Hill. 2003: 199–200 [2009-06-06]. ISBN 0070494398. 
  6. ^ Chemical reactions of Cerium. Webelements. [2009-06-06]. 
  7. ^ Barry Fox. Nano fuel additive enters efficiency trials. 15 October 2003. 
  8. ^ Jung,Heejung; Kittelson, David B.; Zachariah, Michael R. The influence of a cerium additive on ultrafine diesel particle emissions and kinetics of oxidation. Combustion and Flame. 2005, 142 (3): 276–288. doi:10.1016/j.combustflame.2004.11.015. 


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