دانشچی پورتال جامع تحقیق و مقاله، مطالب علمی و هنری ، وبگردی و…
همه چیز درباره عنصر سریم (Ce)
سریم، (به انگلیسی: Cerium) با علامت اختصاری Ce و عدد اتمی ۵۸، عنصری از جدول تناوبی در دسته فلزات است که در ادامه بیشتر با آن آشنا می شوید. با دانشچی همراه باشید.
سریم عنصری فلزی به رنگ خاکستری است که با ساختار کوبیک متبلور می شود در دمای اتاق مخصوصاً در هوای مرطوب اکسید می شود. این عنصر همچنین در آب سرد به آرامی و در آب گرم به سرعت تجزیه می شود. فلز خالص آن وقتی با چاقو خراشیده می شود مشتعل می شود.
شناسنامه سریم
عدد اتمی: ۵۸
جرم اتمی: ۱۴۰٫۱۱۵
نقطه ذوب :C° ۷۹۸
نقطه جوش: C° ۳۴۲۶
شعاع اتمی: Å ۲٫۷
ظرفیت: ۳و۴
رنگ: خاکستری
حالت استاندارد: جامد
نام گروه: lanthanide
انرژی یونیزاسیون : Kj/mol 5.17
شکل الکترونی: ۶s24f15d1
شعاع یونی : Å ۱٫۰۳۴
الکترونگاتیوی: ۱٫۱۲
حالت اکسیداسیون: ۳و۴
دانسیته: ۶٫۷۷
گرمای فروپاشی : Kj/mol 5.46
گرمای تبخیر : Kj/mol 414
گرمای ویژه: J/g Ko 0.19
دوره تناوبی:۶
تاریخچه سریم
“Wilhelm von Hisinger” و “Jacob Berzelius” در سال ۱۸۰۳ در سوئد و “Martin Heinrich Klaproth” مستقلا” در آلمان در همان سال موفق به کشف این عنصر شدند. Berzelius آن را از روی نام خرده سیاره سیریز که ۲ سال قبل از آن در سال ۱۸۰۱ کشف شده بود، به این نام نامید.
پیدایش سریم
سریم ، فراوان‌ترین عنصر خاکی کمیاب است که ۰,۰۰۴۶ درصد پوسته زمین را تشکیل می‌دهد. سریم در تعدادی کانی از جمله آلانیت ( بعنوان orthite هم شناخته می‌شود ) (Ca, Ce, La, Y)2(Al, Fe)3(SiO4)3(OH). مونازیت و باستناسیت در حال حاضر مهمترین منابع سریم می‌باشند.
این عنصر اغلب توسط یک فرآیند جابجایی یونی بدست می‌آید که در آن از دانه‌های مونازیت بعنوان منبع سریم استفاده می‌گردد. ذخایر بزرگ مونازیت ، آلانتیت و باستناسیت ، تامین کننده سریم ، توریم و سایر فلزات خاکی کمیاب برای سالهای طولانی خواهند بود.
ویژگی های سریم
سریم عنصر فلزی خاکستری رنگی است که به گروه لانتانیدها تعلق دارد. این عنصر در برخی از آلیاژهای غیر متداول در طبیعت، به کار می رود و شکل اکسید شده آن در صنعت شیشه مورد استفاده قرار می گیرد. از نظر رنگ و درخشش شبیه آهن است اما هم نرم بوده و هم چکش خوار و انعطاف پذیر است. در بین عناصر خاکی کمیاب، تنها اروپیم واکنش پذیرتر از سریم می باشد.
محلول های قلیایی رقیق و اسیدهای غلیظ به سرعت به این فلز حمله می کنند. در صورت خراش نوع خالص این فلز با چاقو احتمال سوختن آن وجود دارد. سریم در آب سرد به آرامی و در آب گرم به سرعت تجزیه می شود.
به علت نزدیکی نسبی ۴f و اوربیتال های مدار بیرونی در سریم، این عنصر خواص شیمیایی جالب توجهی از خود نشان می دهد. مثلاً فشردن این عنصر وقتی که در حال سرد شدن است، حالت اکسیداسیون آن را از تقریباً ۳ به ۴ تغییر می دهد.
سریم در حالت اکسیداسیون ۳+ cerous و در حالت اکسیداسیون ۴+ ceric نامیده می شود. نمک های سریم (IV) نارنجی، قرمز یا زردفام هستند درحالی که نمک های سریم (III) معمولاً سفیدند.
کاربردهای سریم
♦ سریم در ساخت آلومینیوم ، آلیاژهای آلومینیوم و برخی از فولادها و آهن ها بکار می‌رود.
♦ افزودن سریم به چدن ، مانع گرافیتی شدن آن شده ، تولید آهن چکش‌خوار ( مالیبل ) می‌کند.
♦ در فولادها ، سریم به کاهش سولفیدها و اکسیدها کمک کرده ، مانع گازی شدن می‌شود.
♦ سریم در فولاد ضد زنگ بعنوان عامل سخت کننده سریع کاربرد دارد. ۳ تا ۴ درصد سریم که به همراه ۰,۲ تا ۰,۶درصد زیرکونیم به آلیاژهای منیزیم اضافه شده است، به پالایش غلات کمک نموده ، موجب قالب‌گیری بی‌نقص اشکال پیچیده می‌شود. بعلاوه موجب مقاومت منیزیم قالب‌گیری شده در برابر حرارت می‌شود.
♦ سریم در آلیاژهایی که برای ساخت آهن‌ربا های دائمی بکار می‌رود، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
♦ سریم در روشنایی با قوس کربن ، بخصوص در صنعت سینما کاربرد دارد.
♦ سریم جزئی از میش متال)است که در تولید آلیاژهای آذرافشان ، در فندک سیگار کاربرد وسیعی دارد.
♦ اکسید آن در توری‌های گازی پُر نور مورد استفاده است.
♦ اکسید آن بعنوان کاتالیزور هیدروکربن در اجاق های خود پاک‌ساز و بصورت جزئی از دیواره اجاق کاربرد دارد.
♦ سولفات سریک بعنوان یک عامل اکسید کننده حجمی در آزمایش های کمی کاربرد گسترده ای دارد.
♦ ترکیبات سریم در تولید شیشه ، هم بعنوان جزئی از آن و هم بعنوان رنگ زدا کاربرد دارد.
♦ از ترکیبات سریم برای رنگ لعاب استفاده می‌شود.
♦ استفاده از اکسید آن بعنوان عامل صیقل دهنده شیشه رو به افزایش است.
♦ اکسید سریم در شیشه امکان جذب انتخابی اشعه فرا بنفش را بوجود می‌آورد.
♦ اکسید سریم در پالایش نفت خام بعنوان سرعت دهنده جداسازی کاربرد دارد.
♦ ترکیبات سریم (III) و سریم (IV) در سنتزهای آلی بعنوان کاتالیزور مورد استفاده هستند.
ایزوتوپ های سریم
سریم بصورت طبیعی متشکل از ۳ ایزوتوپ پایدار و ۱ ایزوتوپ رادیو اکتیو است. Ce-136, Ce-138 ,Ce-140 و Ce-142 که فراوان‌ترین آنها Ce-140 است. (۴۸/۸۸ % وفور طبیعی). ۲۷ رادیوایزوتوپ مشخص شده که فراوان ترین و پایدارترین آنها Ce-142 با نیمه عمر بزرگتر از ۵E16 سال ، Ce-144 با نیمه عمر ۸۹۳/۲۸۴ روز ، Ce-139 با نیمه عمر ۶۴۰/۱۳۷ و Ce-141 با نیمه عمر ۵۰۱/۳۲ روز می‌باشد.
مابقی ایزوتوپهای رادیواکتیو دارای نیمه عمری کمتری از ۴ روز هستند که اکثر آنها از نیمه عمری کمتر از۱۰ دقیقه برخوردارند. همچنین این عنصر دارای ۲ حالت برانگیخته می‌باشد. ایزوتوپهای سریم از نظر وزن اتمی بین amu123 (سریم ۱۲۳ ) و amu152 ( سریم ۱۵۲ ) وجود دارند.
اثرات سریم بر روی سلامتی
سریم یکی از عناصر شیمیایی کمیاب است که در وسایل خانه مانند تلویزیون رنگی، لامپهای فلورسنت، لامپهای ذخیره انرژِی و شیشه به کار می رود. کلیه عناصر شیمیایی نادر ویژگی های نسبتا مشابهی دارند.
سریم به ندرت و به مقدار کم در طبیعت یافت می شود. سریم تنها در دو نوع کانسار یافت می شود. با توجه به این که سریم برای تولید کاتالیزورها و صیقل دادن شیشه مناسب است، کاربردهای آن در حال افزایش است.
وجود سریم در محیط کار خطرناک است زیرا گاز آن با هوا استنشاق می شود و باعث انسداد ریه می شود به ویژه اگر برای مدتی طولانی مورد استنشاق شود. به علاوه سریم باعث ایجاد سرطان در انسان می شود و استنشاق آن احتمال بروز سرطان را افزایش می دهد. در نهایت وقتی در بدن انسان تجمع یابد، برای کبد خطرناک است.
اثرات زیست محیطی سریم
سریم به طرق مختلف و عمدتا در اثر صنایع تولید کننده نفت، در محیط پراکنده می شود. به علاوه وقتی لوازم منزل دور ریخته می شوند، سریم وارد محیط زیست می شود. سریم به تدریج در خاک تجمع می یابد و در نهایت غلظت آن در بدن انسان، جانوران و ذرات خاک افزایش می یابد. در جانوران آبزی سریم باعث آسیب غشای سلولی می شود که روی تولید مثل و عملکرد سیستم عصبی اثر منفی دارد.
پیشنهادی: همه چیز درباره عنصر رادیومعنصر سریم و اثرات زیست محطی سریم _ دانشچی
