[拼音]:shi
[外文]:cerium
一种化学元素,化学符号Ce,原子序数58,原子量140.115,属周期系ⅢB族,为镧系元素之一。1803年M.H.克拉普罗特、J.J.贝采利乌斯和W.希辛格同时分别地发现了铈的氧化物,称为ceria(铈土)。元素英文名来源于Ceres,为1801年发现的小行星谷神星的英文名。
存在铈在地壳中的含量约为4.6×10-3%,是稀土元素中丰度最高的一个,其含量约为铅的三倍;主要存在于独居石和氟碳铈矿中,也存在于铀、钍和钚的裂变产物(见裂变化学)中。自然界存在的铈稳定同位素有四种:铈136、铈138、铈140和铈142,其中铈140含量最高,为88.48%。
物理性质铈为铁灰色金属,有延展性,硬度与锡类似;熔点 799℃,沸点3426℃,密度6.657克/厘米3(25℃)。铈有四种晶体结构: α铈为面心立方(-196℃);β铈为六方(-23℃);γ铈为面心立方(-10~726℃);δ铈为体心立方(>726℃)。
化学性质铈的电子构型为(Xe)4f25d06s2,氧化态有+3、+4、除铕以外,铈是稀土元素中最活泼的。铈在室温下,特别在湿空气中很容易氧化;在冷水中缓慢分解;在热水中很快反应并产生氢气。铈主要以+3氧化态存在,与镨、铽一样,也能形成+4氧化态的化合物。三价铈盐通常为白色,有一个不成对的4f电子,故有顺磁性。大多数四价铈盐及其溶液为橙红色到橙黄色,具有反磁性和强氧化性,在分析化学中用作氧化剂。
制法首先将三价铈氧化成四价铈,利用四价铈在化学性质上与其他三价稀土元素的不同,如碱性的差别,将铈从混合稀土中分离和提纯。金属铈可用钙还原三氟化铈或电解熔融的三氯化铈或其他卤化铈来制备。
应用二氧化铈用于抛光精密玻璃制品,也可做玻璃去色剂和用于生产有色玻璃。钾玻璃中加入少量的铈酸钛,可使玻璃变成蓝宝石色。含1%二氧化铈的铈玻璃可作耐β辐射(见放射性)玻璃。二氧化铈是一氧化碳加氢制取异烷烃的催化剂之一。硝酸铈用于制造白炽灯罩。铈和其他稀土元素是许多铁合金和非铁合金的组分,含铈50%的铈铁合金可制打火石。