元素描述

　　灰色金属，有延展性。熔点799℃，沸点3426℃。密度：立方晶体6.76克/厘米3，六方晶体6.66克/厘米3。外围电子层排布4f15d16s2。第一电离能5.47电子伏特。化学性质活泼，用刀刮即可在空气中燃烧（纯的铈不易自燃，但稍氧化或与铁生成合金时，极易自燃）；加热时，在空气中燃烧生成二氧化铈。能与沸水作用，溶于酸，不溶于碱。受低温和高压时，出现一种反磁性体，比普通形式的铈致密18%。铈是稀土元素中最丰富的金属元素。有四种同位素：136Ce、138Ce、140Ce、142Ce。142Ce是放射性的α放射体，半衰期为5×1015年。

　　化合物

　　铈铝铈铝就是我们平时说的Ce铝，Ce铝是一种新型的铈(Ce)系纯

　　铝复合涂层。主要包括铈(Ce)系纯铝涂层和环氧乙烯酯漆涂层，所述铈(Ce)系纯铝涂层是以铝为原料，添加铈(Ce)元素的热喷涂层，所述环氧乙烯酯漆涂层为铈Ce铝热喷涂层的封闭层和功能涂层。铈(Ce)系纯铝涂层添加元素铈(Ce)重量百分比为0.05-0.50％(wt)，其它杂质铁+铜+硅≤0.30％(wt)，余量为铝，还可辅助添加元素镁，系纯铝涂层的制作方法为：加工制作成线材或者粉末用热喷涂技术在钢铁表面制作成Ce铝喷涂层。所述环氧乙烯酯漆涂层为以环氧乙烯酯树脂为原料，添加炭化硅和铝粉或铝粉浆。环氧乙烯酯漆作为Ce系铝涂层的封闭层、中间层和表面层，也还可以其它油漆涂料代替其中的某一层或者全部。 一种铈(Ce)系纯铝复合涂层，主要包括：铈(Ce)系纯铝涂层和环氧乙烯酯漆涂层，其特征在于：所述铈(Ce)系纯铝涂层是以铝为原料，添加铈 (Ce)元素的热喷涂层，所述环氧乙烯酯漆涂层为铈Ce铝热喷涂层的封闭层和功能涂层。

　　铈碳化硅铈碳化硅（CC）：铈碳化硅是在碳化硅的炉料内不加食盐而添加微量的

　　氧化铈（CeO2）冶炼出来的,其外观和绿碳化硅相似,显微硬度为36.29Gpa。与绿碳化硅相比，其铈碳化硅的显微硬度、单颗粒抗压强度、韧性等均比绿碳化硅高。由于铈碳化硅的物理性能有所改弯，因此，其磨削效果也得到了一定的改善。试验证明磨钛合金时，铈碳化硅与绿碳化硅相比，切削效率提高近一倍，并且火花较小；磨铸铁时，当进刀量为0.01mm时，铈碳化硅的耐用度比绿碳化硅砂轮提高18.9%，磨削比提高9.6%，当进刀量为0.02mm时，其耐用度提高27.4%，磨削比提高74.1%。由此可见，用铈碳化硅磨削铸铁进刀量时，其效果比绿碳化硅提高的更显著。磨硬质合金的效果与绿碳化硅相近，磨削CO5Si M5Al 5F-6等难磨高速钢，其效果与单晶刚玉相似。

　　发现历史

　　1752年瑞典化学家克龙斯泰德发现一种新的矿石。西班牙矿物学家唐·福斯图·德埃尔乌耶分析后认为它是钙和铁的硅酸盐。1803年德国化学家克拉普罗特分析了该矿石，确定有一种新的金属氧化物存在，称它为ochra（赭色土），矿石称为赭色矿（ochroite），因为它在受灼烧时出现赭色。同时瑞典化学家贝采利乌斯（J-önsJakobBerzelius，1779-1848）和瑞典矿物学家希辛格（WilhelmHisinger，1766-1852）也分析发现了同一新元素氧化物，不同于钇土。钇土溶于碳酸铵溶液，在煤气灯焰上灼烧时呈现红色，而这种土不溶于碳酸铵溶液，在煤气灯焰上灼烧没有呈现特征焰色。于是称它为ceria（铈土），元素命名为cerium（铈），元素符号定为Ce，矿石称为铈硅石（cerite），以纪念当时发现的一颗小行星谷神星Ceres。其实这种铈硅石是一种水合酸盐，含铈66%~70%，其余是钙、铁和钇的化合物。

　　ochra（赭色土）和ceria（铈土）是同一元素的氧化物。后者被采用；前者被丢弃了。

　　合成方法

　　铈是地壳中最丰的稀土金属。用钙还原氧化亚铈或电解氯化亚铈可制得金属铈。

　　70g三氯化铈、18.5g钙在惰性气氛下彻底混合摇匀装入钽坩埚或用机动压力机压成圆柱体放在钽坩埚中，坩埚配有打孔的钽盖子以便通气，置于密闭MgO坩埚（d=0.0508m,h=0.1778m）中。然后放在石英管（d=0.11615m）中，管的一端熔封，另一端打磨后嵌入55/50锥形接头中。用石蜡将石英管密封在真空体系中（0.133Pa）。充入Ar（先通过热的金属铀纯化）到P=101.325kPa，用6kW感应炉加热到550～600℃，使反应发生（钽坩埚温度突然上升为据）。5min后达到1000℃，维持13min使产生的稀土金属完全结块。冷却到室温，用水浸泡钽坩埚以除掉CaCl2、Ca，稀土金属融块保留在底部（1%～3%Ca）。

　　含量分布

　　铈主要存在独居石和氟碳铈矿中，也存在于铀、钍、钚的裂变产物中。常由氧化铈用镁粉还原，或由电解熔融的氯化铈而制得。

　　基本性质

　　相对原子质量：140.12

　　常见化合价：+3,+4

　　电负性：1.12

　　外围电子排布：4f15d16s2

　　核外电子排布：2,8,18,20,8,2

　　同位素及放射线：Ce-134[3016d]Ce-136Ce-138Ce-139[137.6d]*Ce-140Ce-141[32.5d]Ce-142Ce-143[1.4d]Ce-144[284.6d]

　　电子亲合和能：0KJ•mol-1

　　第一电离能：528KJ•mol-1

　　第二电离能：1047KJ•mol-1

　　第三电离能：1880KJ•mol-1

　　单质密度：6.773g/cm3

　　单质熔点：795.0℃

　　单质沸点：3257.0℃

　　原子半径：2.7埃

　　离子半径：1.14(+3)埃

　　共价半径：1.65埃

　　常见化合物：CeO2CeCl3

　　原子体积:(立方厘米/摩尔)：20.67

　　元素在海水中的含量:(ppm)：太平洋表面0.0000015

　　元素在太阳中的含量:(ppm)：0.004

　　地壳中含量：（ppm）：68

　　元素原子量：140.1

　　晶体结构：晶胞为面心立方晶胞，每个晶胞含有4个金属原子。

　　声音在其中的传播速率：（m/S）2100

　　氧化态：MainCe+3

　　OtherCe+4

　　电离能(kJ/mol)

　　M-M+527.4

　　M+-M2+1047

　　M2+-M3+1949

　　M3+-M4+3547

　　M4+-M5+6800

　　M5+-M6+8200

　　M6+-M7+9700

　　M7+-M8+11800

　　M8+-M9+13200

　　M9+-M10+14700

　　晶胞参数：

　　a=362pm

　　b=362pm

　　c=599pm

　　α=90°

　　β=90°

　　γ=120°

　　莫氏硬度：2.5

　　来源及用途

　　元素来源：

　　铈是储量最丰富的稀土元素，见于独居石砂[Ce(PO4)]等许多矿物中。 铈主要存在独居石和氟碳铈矿中，也存在于铀、钍、钚的裂变产物中。常由氧化铈用镁粉还原，或由电解熔融的氯化铈而制得。

　　元素用途：

　　1，铈作为玻璃添加剂，能吸收紫外线与红外线，现已被大量应用于汽车玻璃。不仅能防紫外线，还可降低车内度，从而节约空调用电。从1997年起，日本汽车玻璃全加入氧化铈，1996年用于汽车玻璃的氧化铈至少有2000吨，美国约1000多吨。

　　2，目前正将铈应用到汽车尾气净化催化剂中，可有效防止大量汽车废气排到空气中美国在这方面的消费量占稀土总消费量的三分之一强。

　　3，硫化铈可以取代铅、镉等对环境和人类有害的金属应用到颜料中，可对塑料着色，也可用于涂料、油墨和纸张等行业。目前领先的是法国罗纳普朗克公司。

　　4，Ce:LiSAF激光系统是美国研制出来的固体激光器，通过监测色氨酸浓度可用于探查生物武器，还可用于医学。铈应用领域非常广泛，几乎所有的稀土应用领域中都含有铈。如抛光粉、储氢材料、热电材料、铈钨电极、陶瓷电容器、压电陶瓷、铈碳化硅磨料、燃料电池原料、汽油催化剂、某些永磁材料、各种合金钢及有色金属等。

　　5、制造高辉度碳弧灯，掺入特种金属里充当合金添加剂。氧化物用于光学器件和玻璃工业，铈盐用于摄影和纺织工业。铈可作催化剂、电弧电极、特种玻璃等。铈的合金耐高热，可以用来制造喷气推进器零件。硝酸铈可用来制造煤气灯上用的白热纱罩。

　　物化性质氯化铈

　　灰色活泼的金属，是镧系金属中自然丰度最高的一种。弯折铈条时常迸溅出火星。

　　铈在室温下很容易氧化，在空气中很容易失去光泽，用刀刮即可在空气中燃烧（纯的铈不易自燃，但稍氧化或与铁生成合金时，极易自燃）。加热时，在空气中燃烧生成二氧化铈。能与沸水作用产生氢氧化铈，溶于酸，不溶于碱。铈也能在卤素中燃烧，如在氯气中燃烧，产生三氯化铈(CeCl3)：2Ce+3Cl2==Δ(或点燃)==2CeCl3。受低温和高压时，出现一种反磁性体，比普通形式的铈致密18%。用于制造打火石、陶瓷和合金等。铈是除铕外稀土元素中最活泼的。铈在冷水中缓慢反应，在热水中反应加快。

　　贮存方法

　　储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30℃。包装要求密封，不可与空气接触。应与氧化剂、酸类、卤素、食用化学品分开存放，切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备。