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Cérium

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Ne doit pas être confondu avecCentre d'études et de recherches internationales de l'Université de Montréal (CÉRIUM).

Cérium
Image illustrative de l’article Cérium
Cérium sousargon.
LanthaneCériumPraséodyme
 Structure cristalline hexagonale compacte double
 
58
Ce
 
        
        
                  
                  
                                
                                
  
                      
Ce
Th
Tableau completTableau étendu
Position dans letableau périodique
SymboleCe
NomCérium
Numéro atomique58
Groupe
Période6e période
BlocBloc f
Famille d'élémentsLanthanide
Configuration électronique[Xe]4f15d16s2
Électrons parniveau d’énergie2, 8, 18, 19, 9, 2
Propriétés atomiques de l'élément
Masse atomique140,116 ± 0,001 u[1]
Rayon atomique(calc)185 pm
Rayon de covalence204 ± 9 pm[2]
État d’oxydation3,4
Électronégativité(Pauling)1,12
OxydeBase
Énergies d’ionisation[3]
1re :5,538 7 eV2e :10,85 eV
3e :20,198 eV4e :36,758 eV
5e :65,55 eV6e :77,6 eV
Isotopes les plus stables
IsoANPériodeMDEdPD
MeV
134Ce{syn.}3,16 jε0,500134La
136Ce0,19 %stable avec 78neutrons
138Ce0,25 %stable avec 80neutrons
139Ce{syn.}137,640 jε0,278139La
140Ce88,48 %stable avec 82neutrons
141Ce{syn.}32,501 jβ-0,581141Pr
142Ce11,08 %stable avec 84neutrons
144Ce{syn.}284,893 jβ-0,319144Pr
Propriétés physiques ducorps simple
État ordinairesolide
Masse volumique6,770 g·cm-3 (25 °C)[1]
Système cristallinHexagonal compact double
Dureté(Mohs)2,5
Couleurblanc argenté
Point de fusion799 °C[1]
Point d’ébullition3 443 °C[1]
Énergie de fusion5,46 kJ·mol-1
Énergie de vaporisation414 kJ·mol-1
Volume molaire2,069×10-4 m3·mol-1
Vitesse du son2 100 m·s-1 à20 °C
Chaleur massique190 J·kg-1·K-1
Conductivité électrique1,15×106 S·m-1
Conductivité thermique11,4 W·m-1·K-1
Divers
No CAS7440-45-1[4]
No ECHA100.028.322
Précautions
SGH[5]
SGH02 : InflammableSGH07 : Toxique, irritant, sensibilisant, narcotique
Danger
H228,H302,H312,H315,H319,H332,H335,P210,P261,P280,P305,P338 etP351
H228 : Matière solide inflammable
H302 : Nocif en cas d'ingestion
H312 : Nocif par contact cutané
H315 : Provoque une irritation cutanée
H319 : Provoque une sévère irritation des yeux
H332 : Nocif par inhalation
H335 : Peut irriter les voies respiratoires
P210 : Tenir à l’écart de la chaleur/des étincelles/des flammes nues/des surfaces chaudes. — Ne pas fumer.
P261 : Éviter de respirer les poussières/fumées/gaz/brouillards/vapeurs/aérosols.
P280 : Porter des gants de protection/des vêtements de protection/un équipement de protection des yeux/du visage.
P305 : En cas de contact avec les yeux :
P338 : Enlever les lentilles de contact si la victime en porte et si elles peuvent être facilement enlevées. Continuer à rincer.
P351 : Rincer avec précaution à l’eau pendant plusieurs minutes.

Unités duSI &CNTP, sauf indication contraire.
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Lecérium est unélément chimique, de symbole Ce et denuméro atomique 58. Il fait partie de la famille deslanthanides.

Historique

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Le cérium[a] a été identifié en 1803 parMartin Heinrich Klaproth et pratiquement en même temps parJöns Jacob Berzelius etWilhelm Hisinger. Son nom fait référence à laplanète naine « Cérès » découverte en janvier 1801[6]. En 1825, il a été obtenu parCarl Gustav Mosander pour la première fois à l'état raisonnablement pur.

Isotopes

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Article détaillé :Isotopes du cérium.

Le cérium naturel est composé de quatreisotopes :136Ce,138Ce,140Ce et142Ce.

Propriétés

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Cérium ultra-pur dans une atmosphère d'argon.

Le cérium est unmétal gris, le plus abondant du groupe desterres rares (abondance dans la nature de 48 ppm[7]).

À température ambiante, il est malléable et s'oxyde rapidement à l'air.

Propriétés chimiques

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Comme les autres lanthanides, le cérium métal est unagent réducteur, ayant unpotentiel de réduction standard deE = −2,34 V pour le couple Ce3+/Ce[8]. Il ternit à l'air, formant une couche d'oxydepassivante comme la rouille defer. Un échantillon de un centimètre cube de cérium métallique se corrode complètement en environ un an. De façon plus spectaculaire, le cérium métallique peut être hautementpyrophorique[9] :

Ce + O2 → CeO2

Etant hautementélectropositif, le cérium réagit avec l'eau. La réaction est lente avec de l'eau froide mais s'accélère lorsque la température s'accroît, produisant de l'hydroxyde de cérium(III) et de l'hydrogène gazeux[10] :

2 Ce + 6 H2O → 2 Ce(OH)3 + 3 H2

Phases du cérium pur

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Diagramme de phase du cérium pur
Découvertes des terres rares.
Yttrium (1794)

Yttrium



Terbium (1843)



Erbium (1843)
Erbium

Erbium



Thulium (1879)



Holmium (1879)

Holmium



Dysprosium (1886)






Ytterbium (1878)

Ytterbium

Ytterbium



Lutécium (1907)




Scandium (1879)








Cérium (1803)

Cérium


Lanthane (1839)

Lanthane


Didyme (1839)
Didyme

Néodyme (1885)



Praséodyme (1885)



Samarium (1879)

Samarium

Samarium



Europium (1901)





Gadolinium (1880)







Prométhium (1947)


Diagrammes des découvertes des terres rares. Les dates entre parenthèses sont les dates d'annonces des découvertes[11]. Les branches représentent les séparations des éléments à partir d'un ancien (l'un des nouveaux éléments conservant le nom de l'ancien, sauf pour le didyme).

Utilisations

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  • Pierre à briquet : le cérium entre dans la composition dumischmétal, base des pierres à briquet.
  • Polissage duverre : ledioxyde de cérium (CeO2) est l'une des meilleures poudres de polissage du verre.
  • Protection contre l'ionisation : les verres dopés à l'oxyde de cérium sont protégés contre l'effet de solarisation du rayonnement ultraviolet et laradioactivité qui provoquent un effet d'ionisation et brise les liaisons pontantes Si-O.
  • Pots d'échappement : il est utilisé afin de diminuer les émissions nocives desmoteurs Diesel (filtre à particules).
  • Fours : il est utilisé (oxyde) dans le revêtement des fours « auto-nettoyants ».
  • Manchon à incandescence : l'oxyde de cérium est imprégné dans une gaine de tissu combustible utilisée dans leslampes à pétrole sous pression, sous l'effet de la chaleur celui-ci brille fortement.
  • Autres utilisations : utilisé comme colorant du verre, dans les luminophores pourtubes cathodiques et également pour améliorer l'absorption desrayons X par la dalle des mêmes tubes.

Usage médical

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Le cérium est utilisé sous forme denitrate de cérium (en) (quelques pourcents) dans certaines crèmes[b] ou dans despansements (associé à lasulfadiazine argentique) pour soigner les brûlures graves[12]. En réaction au cérium, l'organisme produit descalcifications superficielles qui diminuent les possibilités de colonisation bactérienne et préviennent« la formation d’un tissu de granulation (limitation de la cicatrisation hypertrophique) dans les brûlures »[12].

Inoculé dans l'organisme, comme d'autres substances étrangères non dégradables, il peut induire ungranulome ou unesarcoïdose, plus ou moins marquée selon le statut immunitaire de l'individu[12].

Toxicité, écotoxicité

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Elles sont mal connues (écotoxicité surtout),

  • l'IRSN a produit une fiche pédagogique sur leradioisotope[13].
  • Dans un cas au moins, une patiente soignée par un pansement contenant de l'argent et du cérium après unebrûlure grave a présenté unegranulomatose au cérium[12].
  • Lesnanoparticules dedioxyde de cérium (NP CeO2) figurent dans la liste prioritaire des nanomatériaux manufacturés de l'OCDE devant faire l'objet d'une évaluation écotoxicologique. Des larves de chironome (Chironomus riparius) ont été exposées à des taux de 2,5, 25, 250 et 2500 mg de CeO2 NP/kg desédiments ; l'absorption du produit (larves vivant dans le sédiment), lestress oxydatif, les effets génotoxiques in vivo et quelques autres paramètres biologiques ont été étudiés : on n'a pas détecté de mortalité significative chezC. riparius ni de signes de stress oxydant mais elle a montré que la larve absorbe ce produit et qu'il estgénotoxique (dès avant 25 mg/kg de sédiments, et de manière corrélée à la concentration. Ce moustique n'est pas mis en danger aux doses environnementales attendues, mais« l'accumulation importante de NP de CeO2 par les larves de chironomidés peut présenter un risque par transfert trophique vers des organismes plus en amont de la chaîne alimentaire » concluent les auteurs[14]

Notes et références

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Notes

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  1. Un temps nommé bastium par Berzelius[6].
  2. ex : crème Flammacérium

Références

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  1. abc etd(en) David R. Lide,CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc,,90e éd., 2804 p., Relié(ISBN 978-1-420-09084-0)
  2. (en)Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán et Santiago Alvarez, « Covalent radii revisited »,Dalton Transactions,‎,p. 2832 - 2838(DOI 10.1039/b801115j)
  3. (en) David R. Lide,CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC,,89e éd.,p. 10-203
  4. Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
  5. SIGMA-ALDRICH
  6. a etb(en) C. H. Evans,Episodes from the History of the Rare Earth Elements, Springer Netherlands,coll. « Chemists and Chemistry »,1er janvier 1996(ISBN 9789401066143 et9789400902879,DOI 10.1007/978-94-009-0287-9), « The Discovery Of Cerium - A Fascinating Story »,p. 13–36.
  7. Concepcion Cascales, Pactrick Maestro, Pierre-Charles Porcher, Regino Saez Puche, « Lanthane et lanthanides : 2.État naturel », surl’Encyclopædia Universalis(consulté le))
  8. Greenwood et Earnshaw 1997.
  9. (en) TheodoreGray,The Elements, Black Dog & Leventhal Pub,(ISBN 978-1-57912-895-1)
  10. (en) « Chemical reactions of Cerium », Webelements(consulté le)
  11. (en)Episodes from the History of the Rare Earth Elements, Springer Netherlands,coll. « Chemists and Chemistry »,1er janvier 1996(ISBN 9789401066143 et9789400902879,DOI 10.1007/978-94-009-0287-9), xxi.
  12. abc etdT. Boye, J.-P. Terrier, C. Coillot, B. Guennoc, B. Fournier, F. Carsuzaa (2006)Granulomatose cutanée au cérium (chez une femme de 57 ans, gravement brûlée quatre ans auparavant); Annales de Dermatologie et de Vénéréologie, Volume 133, Issue 1, January 2006, Pages 50-52
  13. IRSN,Fiche pédagogique sur le 144Ce et l'environnement
  14. Dimitrija Savić‐Zdravković & al. (2019)A Multiparametric Approach to Cerium Oxide Nanoparticle Toxicity Assessment in Non‐Biting Midges ; 03 Oct. 2019 | Environ Toxicol Chem 2019; 39: 131-140https://doi.org/10.1002/etc.4605.

Voir aussi

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Liens externes

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 12               3456789101112131415161718
1  H   He
2  Li Be  B C N O F Ne
3  Na Mg  Al Si P S Cl Ar
4  K Ca  Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5  Rb Sr  Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6  Cs Ba  La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7  Fr Ra  Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
8  119 120*  
 * 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 


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