Il Cerio: un metallo delle terre rare
Il cerio è un metallo appartenente alla serie dei lantanidi che si trova principalmente nei minerali come la monazite e la bastnäsite insieme ad altri metalli delle terre rare. Questo elemento ha una configurazione elettronica di [Xe]4f¹5d¹6s² ed è caratterizzato da una colorazione argentea, con numeri di ossidazione che variano tra +3 e +4.
Storia della scoperta
Il cerio fu scoperto per la prima volta nel 1803 dai chimici svedesi Jacob Berzelius e Wilhelm von Hisinger, insieme al chimico tedesco Martin Klaproth. Il nuovo elemento fu individuato in un minerale bruno-rossastro chiamato cerite, da cui furono ottenuti sali con diverse reazioni, rivelando la presenza di due numeri di ossidazione. Il nome “cerio” fu scelto in onore dell’asteroide Cerere scoperto due anni prima dall’astronomo italiano Giuseppe Piazzi.
Ottenimento del cerio
Nel 1825, il chimico svedese Carl Gustav Mosander riuscì ad isolare il cerio a partire dal solfuro di cerio (III), trattando Ce2S3 con cloro per ottenere cloruro di cerio, che successivamente veniva ridotto con potassio per ottenere il cerio metallico.
Proprietà del cerio
Il cerio è un metallo piroforico, ossia che può infiammarsi facilmente anche con una minima stimolazione. Esistono quattro forme allotropiche del cerio, tra cui due sono cubiche a facce centrate, una è cubica a corpo centrato e una è esagonale compatta. Questo metallo grigio ha una duttilità simile all’argento e reagisce sia in
soluzioni acide che basiche.
Reazioni principali
Il cerio reagisce con l’ossigeno atmosferico producendo ossido di cerio (IV) di colore scuro secondo l’equazione:
Ce(s) + 2 O2(g) → CeO2(s)
In conclusione, il cerio è un elemento dalle proprietà interessanti e dalla storia affascinante, che ha trovato numerose applicazioni in svariati settori industriali e tecnologici.
Applicazioni e Utilizzi del Cerio nella Chimica
Il cerio è un elemento chimico che reagisce in modo diverso a seconda delle condizioni ambientali. Ad esempio, reagisce lentamente in presenza di acqua fredda e più velocemente in presenza di acqua calda, producendo idrossido di cerio (III) e idrogeno gassoso. Questa reazione chimica è rappresentata dalla seguente equazione:
2 Ce(s) + 3 H2O(l) → 2 Ce(OH)3(s) + 3 H2(g)
Inoltre, il cerio può reagire con gli alogenati per formare alogenuri di cerio (III) solidi di colore bianco, ad eccezione dell’ioduro di cerio (III) che è giallo. La reazione generale è la seguente:
2 Ce(s) + 3 X2(g) → 2 CeX3(s)
Usi del Cerio
Il cerio trova diverse applicazioni in diversi settori a causa delle sue proprietà chimiche uniche:
1.
Leghe Metalliche:
Viene utilizzato insieme a lantanio, neodimio e praseodimio in una lega metallica chiamata “
mischmetal“, utilizzata per le pietrine degli accendini.
2.
Catalizzatore:
L’ossido di cerio è utilizzato come catalizzatore nei forni autopulenti per prevenire l’accumulo di residui di cottura e per lucidare le superfici vetrate. È anche impiegato nei convertitori catalitici per ridurre le emissioni di scarico delle automobili.
3.
Miglioramento delle Prestazioni dei Veicoli:
Le nanoparticelle di ossido di cerio vengono aggiunte al diesel per ridurre l’emissione di fuliggine e migliorare le prestazioni del motore dei veicoli.
4.
Settore Cosmetico e Farmaceutico:
Il cerio è utilizzato come pigmento, mentre il nitrato di cerio viene impiegato in un unguento topico per il trattamento delle infezioni nelle ferite.
5.
Applicazioni Analitiche:
Il cerio (IV) è utilizzato nella cerimetria, una tecnica analitica volumetrica, per la determinazione di molti analiti, tra cui Fe(II) e ione nitrito.
In conclusione, il cerio è un elemento versatile che trova impiego in svariati settori, dalla produzione di leghe metalliche all’utilizzo nella riduzione delle emissioni dei veicoli, dimostrandosi un materiale fondamentale in diverse applicazioni chimiche e industriali.
