35 usi del cerio in diversi settori (è necessario conoscere i fatti!)

Il cerio è il membro più abbondante della serie di elementi noti come lantanidi. Discutiamo alcuni usi importanti del cerio in questo articolo.

Gli usi del cerio sono elencati di seguito:

• Applicazioni metallurgiche
• Applicazioni in vetro e ceramica
• Applicazioni catalitiche e chimiche
• Coloranti e Pigmenti
• Elettronica

Le applicazioni tecnologiche del cerio si basano principalmente sulla sua elevata affinità termodinamica per l'ossigeno e lo zolfo, la potenziale chimica redox che coinvolge il cerio (III) e il cerio (IV) e le bande di energia di assorbimento/eccitazione associate alla sua struttura elettronica. Diamo un'occhiata agli usi del cerio.

Applicazioni metallurgiche

1. Le ferroleghe contenenti cerio vengono utilizzate per migliorare le proprietà fisiche degli acciai ad alta resistenza/bassa lega (HSLA).
2. Cerio fornisce il controllo della morfologia della grafite, per produrre sferulitico o cristalliti vermicolari.
3. Il cerio viene utilizzato per liberare ossigeno e zolfo dal fuso attraverso la formazione di ossisolfuri di lantanidi stabili della ghisa.
4. Il cerio è usato come lega piroforica ferro-mischmetal (60%) per le pietre focaie più leggere.
5. Leghe reattive a base di cerio, come Th₂Al-MM, può essere utilizzato come getter per apparecchiature elettroniche e tubi a vuoto.
6. Cerio utilizzato come alternativa al nichel e al cobalto per la produzione di superleghe.
7. Cerio è utilizzato per migliorare la resistenza all'ossidazione e la vita operativa della lega.
8. Ce è usato per rimozione di una quantità di tracce di impurità di zolfo dai confini dei cristalliti metallici e per la modifica della lega.
9. Rapida solidificazione del cerio in lega di alluminio utilizzato come additivo.
10. Produzione di leghe a base di alluminio come composti Al-Fe binari e ternari Al-Fe-Ce Si usa il cerio.
11. Cerio Utilizzato nella cromatura nella forma acquosa dello ione esaaquocromo (III).

Applicazioni in vetro e ceramica

1. Un abrasivo a base di cerio che migliora la levigabilità e crea una superficie levigata ad alta precisione.
2. Il cerio viene utilizzato per fabbricare frontalini e specchi per TV.
3. La fotostabilità dei pigmenti può essere migliorata dall'additivo di superficie del cerio.
4. La velocità con cui alcuni pigmenti, come il biossido di titanio, si scuriscono per esposizione alla luce può essere ridotta dal cerio.
5. Realizzazione di vetro ad alta resistenza alle radiazioni mediante elettroni di cerio ad alta energia.
6. Il vetro contiene ioni di cerio che assorbono la radiazione ultravioletta e rilasciano elettroni nella matrice di vetro chiamata vetro fotosensibile.
7. I vetri con modelli altamente dettagliati possono essere prodotti da ioni d'argento mescolati con ioni Ce.
8. Cerio utilizzato come rivestimento superficiale sottile che viene applicato ai componenti ottici per migliorare le prestazioni.

Applicazioni catalitiche e chimiche

1. Diversi catalizzatori vengono utilizzati per convertire il petrolio greggio in frazioni di peso molecolare inferiore, come la benzina che utilizza il cerio.
2. Il cerio viene utilizzato per legarsi all'interno dei pori della zeolite creando un elevato gradiente di campo elettrico.
3. I lantanidi, il cerio sono usati per conferire un'elevata attività di cracking ai catalizzatori, in particolare per produrre combustibile a basso numero di ottano da materie prime pesanti di petrolio greggio.
4. Il cerio è il dispositivo di controllo dello scarico più utilizzato costituito da un monolite ceramico con pareti sottili.
5. Il cerio viene utilizzato per rimuovere l'anidride solforosa nel processo di cracking catalitico di raffineria (FCC) nelle frazioni di petrolio greggio contenenti zolfo.
6. Il cerio sta generando radicali usando come iniziatore polimerico.
7. Un catalizzatore a base di ossido di ferro promosso da alcali e l'aggiunta di cerio vengono utilizzati per produrre stirene dall'etilbenzene.
8. L'ammossidazione del propilene per produrre acrilonitrile viene effettuata su un complesso di cerio cataliticamente attivo.
9. Il catalizzatore a base di cerio viene utilizzato anche nella coppia redox di trasferimento di ossigeno ed elettroni.
10. Il fluoruro di cerio può essere utilizzato come additivo nelle formulazioni di lubrificanti per migliorare la pressione estrema.
11. Il cerio viene utilizzato nell'illuminazione ad arco di carbonio, l'energia elettrica viene convertita in energia visibile radiante.

Coloranti e Pigmenti

1. La fotostabilità dei pigmenti può essere migliorata con l'aggiunta di cerio, in quanto fornisce pigmenti solidità alla luce e impedisce ai polimeri trasparenti di scurirsi alla luce del sole.
2. Come pigmento inorganico è il solfuro di cerio (III) rosso vivo (rosso solfuro di cerio), che rimane chimicamente inerte fino a temperature molto elevate.

Applicazioni di fosforo/luminescenza

1. Il cerio è un componente essenziale come a drogante per i fosfori utilizzati negli schermi TV CRT, lampade fluorescenti e successivi diodi luminosi bianchi.
2. L'esempio più comunemente usato è granato di ittrio alluminio drogato con cerio (III). (Ce: YAG) che emette luce da verde a giallo-verde (550–530 nm) e si comporta anche come scintillatore.
3. Il fosforo contenente cerio viene utilizzato come reticolo ospite con un'emissione molto efficiente in specifiche applicazioni con tubi a raggi catodici.

Elettronica

1. Un elettrolita in una cella di potenza (100 A) ha una coppia di rifasamento fatta di cerio.
2. Cerio modificato Il titanato di stronzio drogato è a componente di composizioni per celle elettrochimiche.
3. Ceria è stata utilizzata anche come sostituto del suo congenere radioattivo toria.

Quali sono le principali differenze tra gli usi del cesio e del cerio nelle industrie?

Usi del cesio nelle industrie sono principalmente incentrati sulle sue proprietà atomiche, come la sua capacità di misurare con precisione il tempo negli orologi atomici e il suo ruolo nella produzione di fotocellule per applicazioni industriali. D'altra parte, il cerio trova uso comune nei catalizzatori, nella produzione del vetro e negli agenti lucidanti. Queste distinzioni nelle loro applicazioni industriali evidenziano le distinte proprietà chimiche e fisiche del cesio e del cerio.

Usi del cloruro di cerio

Cloruro ceroso idrato CeCl₃ nH2O, solitamente con n = 6, per riscaldamento tende a formare ossicloruro ceroso, CeOCl. Discutiamo alcuni usi del cloruro di cerio.

Gli usi del cloruro di cerio sono:

1. Usato come catalizzatore per Acilazioni di Friedel-Crafts e reazioni di alchilazione.
2. Sintesi per riduzione luche[13] di composti carbonilici alfa, beta-insaturi.

È altamente solubile in acqua e (quando è anidro) è solubile in etanolo e acetone. Gli usi del cloruro di cerio sono limitati alla sintesi chimica rispetto a qualsiasi altro alogenuro di cerio (III).

Usi di ossido di cerio

CEO puro₂ è un giallo molto pallido con una fluorite (CaF₂) struttura con cationi a otto coordinate e anioni a quattro coordinate. Vediamo gli usi di CeO₂.

Gli usi dell'ossido di cerio sono elencati di seguito:

• Catalisi
• Energia e combustibili
• Ottica
• Saldatura

Può mostrare grandi deviazioni dalla stechiometria dando CeO_2x, dove x può essere fino a 0.3. Il colore dell'ossido è sensibile non solo alla stechiometria ma anche alla presenza di altri lantanidi. Concentriamoci sugli usi dell'ossido di cerio nella parte seguente dell'articolo.

Catalisi

• In acqua, una reazione di spostamento del gas Amministratore delegato₂ viene utilizzato come catalizzatore eterogeneo.
• Il suo derivato ridotto ossido di cerio (III) riduce l'acqua, con rilascio di idrogeno.
• Amministratore delegato_x materiali sono alla base dell'uso di ceria per un catalizzatore di ossidazione. 
• Amministratore delegato₂ è utilizzato nelle pareti di forni autopulenti come catalizzatore di ossidazione degli idrocarburi durante il processo di pulizia ad alta temperatura.
• L'ossido di cerio di sequenza inferiore è usato come a catalizzatore per l'ossidazione di CO e NO_x emissioni.
• Amministratore delegato₂ viene utilizzato come sovraverniciabile per smalti porcellanati grazie all'elevato indice di rifrazione.
• Amministratore delegato₂L'ossido di zirconio drogato viene utilizzato anche nei rivestimenti a spruzzo con barriera termica su superfici metalliche.
• I catalizzatori FCC droganti come ossido di cerio contengono zeoliti cristalline e additivi incorporati in una matrice inerte.

Energia e combustibili

• Ossido di cerio usato come a condotta mistar a causa della significativa conduzione ionica ed elettronica.
• Materiale di interesse per celle a combustibile a ossido solido (SOFC) rispetto all'ossido di zirconio.
• La rotta ciclo ossido di cerio (IV)-ossido di cerio (III). è un passo in due scissione dell'acqua processo per il quale è stato utilizzato produzione di idrogeno.

Ottica

• Rivestimenti superficiali sottili di Ossido di cerio vengono applicati ai componenti ottici per migliorare le prestazioni.
• Amministratore delegato₂ trovato per essere utilizzato in filtri infrarossi, come specie ossidante nei convertitori catalitici.

Saldatura

• È utilizzato nell'uso dell'arco di tungsteno come alternativa al torio.

Conclusione

Il cerio è caratterizzato chimicamente dall'avere due stati di valenza stabili, Ce³⁺, ceroso e cerico Ce⁴⁺, per i quali i raggi ionici sono rispettivamente 114 pm e 97 pm. Infatti, lo ione cerico è un potente agente ossidante ma quando è associato al ligando ossigeno, è completamente stabilizzato, e l'ossido cerico è la forma di cerio più utilizzata.