Церий - Cerium (Се). Празеодим-Praseodymium (Pr)

Еще в начале XVII в. астрономы обратили внимание на своеобразный пробел, существовавший между орбитами Марса и Юпитера. Сущность этого пробела заключалась в том, что в то время как орбиты Меркурия, Венеры, Земли, Марса располагались в пространстве сравнительно тесно, близко одна к другой, за Марсом до Юпитера, на расстоянии, более чем в два раза превышающем расстояние от Солнца до Марса, не было известно ни одной планеты. Этот небесный "непорядок" волновал астрономов. Они полагали, что в пространстве между Марсом и Юпитером должна существовать неизвестная планета. Астрономов, ставивших целью отыскание неизвестной планеты, ,в шутку называли "отрядом небесной полиции". И вот одному из его "членов" итальянцу Дж. Пиацци 1 января 1801 г. посчастливилось открыть самую большую, как выяснилось впоследствии, из множества других малых планет солнечной системы. Ее назвали Церерой, позаимствовав это название из древнеримской мифологии, в которой Церерой именовали богиню земледелия и плодородия.

Вскоре (1803 г.) Клапрот в Берлине, Берцелиус и Гизингер в Стокгольме в минерале из шахты Бастнес у Ридаритта открыли новый элемент, который был назван церием в честь успеха астрономии, а минерал, его содержащий,- цереритом, или церитом. Через три года была выделена чистая "цериевая земля". Выделить церий в относительно чистом виде удалось лишь в 1825 г. Подчеркиваем, в относительно чистом!

Церий, как и остальные лантаноиды, является элементом рассеянным, хотя в земной коре его содержится в 5 раз больше, чем, например, свинца, и в 250 раз больше, чем серебра. Практическое значение имеет единственный относительно богатый церием "минерал" - монацитовый песок. Монацитовый песок представляет собой смесь солей, образованных лантаноидами, главным образом церия, лантана и иттрия с фосфорной кислотой.

Церий получали как побочный продукт из монацитового песка Бразильских, Каролинских (в США) и других месторождений. При разработке методов получения относительно чистого церия выяснилось, что этот металл обладает рядом ценных свойств, которые и обеспечили новые области его применения. Оказалось, что церий хорошо соединяется с кислородом, азотом и водородом.

При выплавке стали в жидком металле остается некоторое количество окислов и растворенного азота. Если их не удалить, то при затвердевании между кристаллами металла расположатся эти окислы и сталь будет хрупкой. В практике сталеварения для уменьшения количества газов и окислов в стали уже давно применяют алюминий, у которого очень большое сродство к кислороду. У церия это сродство еще больше. Поэтому церий в виде сплава с железом или в виде так называемого мишметалла, что в переводе с немецкого означает "смешанный металл", используется как раскислитель в металлургии. Прибавка церия к алюминию (около 0,2%) повышает электропроводность алюминия и улучшает его механические свойства. Добавление церия к вольфраму облегчает получение из него проволоки. Небольшая добавка церия к чугуну изменяет форму свободного графита в самом чугуне.

Этот сильнейший восстановитель позволяет получать ниобий, вольфрам и другие металлы в чистом виде.

Подобно алюминию, церий на воздухе покрывается тонкой пленкой окисла, которая в известной мере защищает металл от дальнейшего окисления. Достаточно слабой кислоты, чтобы растворить эту пленку. Вместе с тем прокаленная двуокись церия совершенно нерастворима в кислотах, обладает большой твердостью и представляет прекрасный материал для шлифовки оптического стекла.

Полирит - порошок для полировки стекла - состоит почти наполовину из двуокиси церия. Вторую половину составляют окислы лантана, неодима и празеодима.

Двуокись церия применяется в стекольном производстве. Соединения церия применяются в фотографии, используются как катализаторы при переработке нефти, в производстве пластмасс, искусственных волокон, протравливании тканей, дублении кож и т. д.

Несколько слов о зажигалках. Многим доводилось видеть или пользоваться этим несложным приспособлением для получения огня. Короткий поворот колесика с насечкой, и на фитиле затрепетало пламя горящего бензина. "Кто" зажег фитиль? Тот самый мишметалл, о котором уже упоминалось. Мишметалл состоит из церия, а также из железа и других элементов семейства лантаноидов. Такой металл обладает пирофорными свойствами, т. е. при откалывании от него мельчайших осколков они самовоспламеняются на воздухе.

Следует отметить существование металлического церия в различных аллотропных формах.

Исключая лантан, церий из всей группы лантаноидов обладает наиболее высокой температурой кипения (3600°С).

А теперь о зубах, болезнях и ... церии; протезы зубов изготавливают из нержавеющих сталей со структурой кристаллов аустенитного класса. Их получают путем добавки церия к хромоникелевой стали, которая, как известно, трудно обрабатывается. Благодаря церию эта сталь в руках протезиста бывает мягкой, как ... медь до придания нужной формы, а после термообработки твердой, как ... сталь. Соли церия помогают даже при морской болезни.

Празеодим-Praseodymium (Pr)

Третий член семейства лантаноидов был открыт в 1885 г. Ауэром и назван празеодимом. Соли празеодима светло-зеленого цвета. Отсюда, очевидно, произошло и название металла, расшифрованное нашим знаменитым геохимиком А. Е. Ферсманом следующим образом: греческое слово "празеос" означает "зеленый", а слово "дидюмос" - близнец, буквально - зеленый близнец. Ному же он приходится близнецом? Очевидно, всем лантаноидам, и отличается от них зеленым цветом своих соединений.

Несколько лет назад вопрос о том, что делают из празеодима, ставил даже квалифицированного химика в тупик. Действительно, что? Обычный ответ, основанный на литературных данных, сводился к упоминанию "кремней" для зажигалок, сеток газокалильных ламп. Заметим, что празеодим в их состав специально не вводят: он всегда находится вместе с другими лантаноидами. Для получения празеодима высокой частоты (99%) методом дробной кристаллизации потребовалось 5000, повторных опытов и восемь месяцев труда. Кстати сказать, метод дробной кристаллизации предложен русским врачом и химиком Николаем Арсентьевичем Орловым. Метод основан на том, что соли лантаноидов, в силу изменения основности в ряду лантан - лютеций, имеют различную растворимость в воде и в растворе щавелевокислой соли (оксалата) и аммония.

Двуокись празеодима является составной частью полирующего материала. Окись празеодима используется в производстве окрашенных стекол, где ее присутствие увеличивает светопрозрачность. Окись празеодима нашла применение в качестве катализатора при низкотемпературном окислении аммиака.

Сырьем для получения празеодима, как и всех лантаноидов, также служит монацитовый песок.

Обсудить эту статью на нашем форуме >>>

§ ЦЕРИЙ - CERIUM (СЕ). ПРАЗЕОДИМ-PRASEODYMIUM (PR)

Ключевые слова этой страницы: церий, cerium, празеодим, praseodymium.

Скачать zip-архив: Церий - Cerium (Се). Празеодим-Praseodymium (Pr) - zip. Скачать mp3: Церий - Cerium (Се). Празеодим-Praseodymium (Pr) - mp3.