Cerio: Propiedades, características y usos

Cerio

El cerio es un elemento químico con el símbolo Ce y número atómico 58. Es un metal blando, dúctil y de color blanco plateado que se empaña cuando se expone al aire, y es lo suficientemente suave como para cortarlo con un cuchillo o una navaja.

El cerio es el segundo elemento en la serie de los lantánidos, y aunque a menudo muestra el estado de oxidación +3 característico de la serie, también excepcionalmente tiene un estado +4 estable que no oxida el agua. 

También se considera uno de los elementos de tierras raras, ademas que, no tiene papel biológico en humanos y no es muy tóxico.

Información del cerio

Fecha de descubrimiento1803
Descubierto porJöns Jacob Berzelius y Wilhelm Hisinger
Origen del nombreEl cerio lleva el nombre del asteroide Ceres, que a su vez recibió el nombre del dios romano de la agricultura

Características del cerio

El cerio es un metal reactivo, suave, gris, brillante, maleable y dúctil.

Cuando está presente en los compuestos, el cerio existe tanto en el estado trivalente (Ce 3+, ceroso, generalmente rojo anaranjado) como en el estado tetravalente (Ce 4+, cerico, generalmente incoloro).

El metal se empaña en aire húmedo y reacciona con agua para formar hidróxido de cerio más gas hidrógeno .

Pequeñas partículas del metal pueden inflamarse si un cuchillo rasca la superficie del metal puro.

Es atacado por soluciones alcalinas y todos los ácidos.

El cerio tiene una estructura electrónica variable: la energía del nivel 4f interno es casi la misma que la del nivel 6s, lo que permite una ocupación variable de estos dos niveles.

En la Tierra el cerio es casi tan abundante como el cobre; especialmente en forma de óxido de cerio, que habitualmente se utiliza como polvos abrasivos para pulir vidrio. El metal cerio es pirofórico, lo que significa que se inflama fácilmente. El cerio no realiza ninguna función biológica conocida.

El elemento natural está constituido de los isótopos 136Ce, 138Ce, 140Ce y 142Ce. El 142Ce es prácticamente estable con una vida media de 5 x 1016 años. El cerio se encuentra mezclado con otras tierras raras en muchos minerales, en particular en monacita y bastnasita y también se halla entre los productos de la fisión de uranio, torio y plutonio.

Cerio en la tabla periódica

GrupoLantánidos
Período6
BloquearF
Número Atómico58
Valencia3,4
Estado de oxidación+4
Electronegatividad1,1
Radio covalente (Å)1,65
Radio iónico (Å)1,01
Radio atómico (Å)1,81
Configuración electrónica[Xe] 4f15d16s2
Estado a 20 °Csólido
Punto de fusión799°C, 1470°F, 1072 K
Punto de ebullición3443°C, 6229°F, 3716 K
Primer potencial de ionización (eV)6,94
Densidad (g/ml)6,770 
Masa atómica relativa (g/mol)140,116

Usos y aplicaciones del cerio

Este metal gris se usa poco en ciertas situaciones porque se empaña fácilmente, reacciona con agua y se quema cuando se calienta. A continuación, descubre para que sirve el cerio.

  • Aleaciones pirofóricas para encendedores.
  • Fabricación de aleaciones de aluminio y en algunos aceros y planchas.
  • En hierro fundido, se opone a la grafitización y produce un hierro maleable.
  • En aceros, elimina sulfuros y óxidos y desgasifica completamente.
  • En acero inoxidable se utiliza como agente endurecedor de precipitación.
  • En las aleaciones de magnesio para fundición, se utiliza en cualquier lugar entre 3 y 4% con 0,2 a 0,6% de circonio, ambos refinan el grano y proporcionan una fundición sólida de formas complejas. También agrega resistencia al calor a las piezas de fundición de magnesio.

Otros usos para el cerio y los compuestos que contienen cerio incluyen:

  • Como sulfato cérico, se usa ampliamente como agente oxidante volumétrico en el análisis cuantitativo.
  • Los compuestos de cerio se utilizan en la fabricación de vidrio, como componente y decolorante.
  • El óxido de cerio se usa como agente de pulido de vidrio.
  • El cerio junto con otros metales de tierras raras se utiliza en la iluminación de arco de carbono, que se implementa en la industria cinematográfica.
  • El cerio se usa para almacenar hidrógeno, ya que reacciona con él a temperatura ambiente para formar sus hidruros.

Donde se encuentra el cerio

El cerio es uno de los metales de tierras raras más abundantes. Se encuentra en varios minerales, incluyendo allanita u ortita, monazita, bastnasita, cerita y samarskita. 
El cerio metálico se obtiene mediante técnicas de reducción térmica y produce versiones altamente puras del elemento.

Países productores de cerio

Se han encontrado grandes depósitos de cerio en India, Brasil y el sur de California.

Nivel de toxicidad del cerio

El cerio no tiene un papel biológico conocido en humanos, pero tampoco es muy tóxico; no se acumula en la cadena alimentaria de manera apreciable. 

Debido a que a menudo ocurre junto con calcio en minerales de fosfato, y los huesos son principalmente fosfato de calcio, el cerio puede acumularse en los huesos en pequeñas cantidades que no se consideran peligrosas.

Se sabe que el cerio, como los otros lantánidos, afecta el metabolismo humano, reduciendo los niveles de colesterol, la presión arterial, el apetito y el riesgo de coagulación sanguínea.

Como todos los metales de tierras raras, el cerio es de toxicidad baja a moderada. Un agente reductor fuerte, se enciende espontáneamente en el aire a 65 a 80 °C.

Los humos de los incendios de cerio son tóxicos. No debe usarse agua para detener los incendios de cerio, ya que el cerio reacciona con el agua para producir hidrógeno gaseoso. 

Los trabajadores expuestos al cerio han experimentado picazón, sensibilidad al calor y lesiones cutáneas. El cerio no es tóxico cuando se come, pero los animales inyectados con grandes dosis de cerio han muerto debido al colapso cardiovascular.

El cerio es más peligroso para los organismos acuáticos, debido a que es dañino para las membranas celulares, pero este no es un riesgo importante porque no es muy soluble en agua.

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