Cério (Ce)

O cério é um elemento de número atômico 58 e é um dos elementos pertencentes à série dos lantanídeos ou elementos de transição interna. Também compõe os chamados elementos terras-raras, em conjunto com os demais lantanídeos, o escândio e o ítrio.

O elemento cério possui aplicações na indústria e no setor de tecnologia. Entre as suas principais aplicações, estão o uso como aditivo em ligas metálicas e a fabricação de isqueiros, catalisadores, lâmpadas leds, entre outros.

Apesar de pertencer ao grupo de elementos terras-raras, o cério é relativamente abundante, sendo o 26° elemento mais abundante da crosta terrestre.

Leia também: Quais são os elementos contidos na Tabela Periódica?

Resumo sobre o cério

• O cério (Ce) possui número atômico 58.
• Está localizado no grupo 3 da Tabela Periódica e compõe o grupo dos elementos de transição interna, conhecidos como lantanídeos.
• Possui aspecto metálico, é macio e dúctil.
• Reage com o ar atmosférico, formando uma camada de passivação de óxido de cério (CeO₂) sobre o metal.
• Reage com a água, gerando gás hidrogênio (inflamável).
• O cério é usado na fabricação de vidros, catalisadores, como aditivo em ligas metálicas e dispositivos eletrônicos, como as lâmpadas de LED.
• O cério é um material que inflama quando atingido por faíscas e, por isso, é usado na fabricação de isqueiros.
• Na natureza, é obtido dos minerais bastnasita e monazita.

Propriedades do cério

• Símbolo: Ce
• Número atômico: 58
• Massa atômica: 140,12 u
• Configuração eletrônica: [Xe] 4f¹ 5d¹ 6s²
• Estado físico: sólido (20 °C)
• Ponto de fusão: 799 °C
• Ponto de ebulição: 3443 °C
• Densidade: 6,7 g cm^-3
• Eletronegatividade: 1,12 (escala de Pauling)
• Série química: série dos lantanídeos
• Localização na Tabela Periódica: grupo 3 (elementos de transição interna), período 6, bloco f.
• Isótopos naturais: ¹³⁶Ce (0,19%), ¹³⁸Ce (0,25%), ¹⁴⁰Ce (88,4%) e ¹⁴²Ce (11,1%).

Características do cério

O cério é um elemento químico com número atômico 58 e é um dos 15 representantes da série dos lantanídeos. Na Tabela Periódica, está localizado no período 6 e no grupo 3, compondo o conjunto de elementos de transição interna por possuir em sua configuração eletrônica um orbital f incompleto. O cério também compõe o grupo dos elementos terra-raras, com os demais lantanídeos, o escândio e o ítrio.

O elemento cério é macio, dúctil e possui a aparência prateada característica dos metais. O cério metálico, quando exposto ao ar, sofre escurecimento em razão da formação de uma camada de passivação de CeO₂. Essa camada é importante, pois protege o metal da completa oxidação.

Além do estado de oxidação +3, típico para os lantanídeos, o cério é o único elemento da série que assume o estado de oxidação +4.

O cério reage com água, formando o hidróxido de cério (III) e o gás hidrogênio (H₂). O cério pode existir sob quatro formas alotrópicas diferentes (alfa, beta, gama e delta), que se diferem entre si pelo arranjo estrutural dos átomos.

Para que serve o cério?

O cério metálico e seus compostos possuem uma série de aplicações atualmente, inclusive no setor de tecnologia.

O cério metálico é usado em ligas metálicas chamadas de mischmetal, as quais compõem pederneiras para isqueiros conhecidos como isqueiros de ferrocério. A relevância do cério nessa aplicação é sua propriedade de produzir faíscas quando atritado com algum objeto.

O cério é empregado em diversos tipos de ligas metálicas à base ferro em razão de sua função de eliminar enxofre e oxigênio (tratados como impurezas). Em ligas que não possuam ferro, o cério pode ser adicionado com a função de melhorar a resistência à oxidação em elevadas temperaturas.

O óxido de cério (III) é usado como catalisador, tanto no processo de craqueamento do petróleo como no motor de automóveis. Essa aplicação é de extrema importância na redução da poluição atmosférica, pois o óxido de cério acelera as reações de combustão, minimizando combustão incompleta. Com isso, não se forma a fuligem, a qual é formada por material particulado (pequeníssimas partículas sólidas).

Também compõe o revestimento de fornos autolimpantes, evitando o acúmulo de sujeira. O óxido de cério (IV) é usado no polimento fino de vidros e como descolorante na fabricação do vidro. O sulfeto de cério é usado como pigmento vermelho intenso.

No setor de eletrônica e tecnologia, o cério possui aplicações em aparelhos de TV, holofotes e lâmpadas de baixo consumo. As lâmpadas de LED brancas são revestidas em cério, em razão da função de emissão de luz branca por esse metal.

Onde o cério é encontrado?

Entre todos os lantanídeos, o cério é o elemento de maior abundância. As principais fontes naturais do cério são os minerais bastinasita e monazita, que possuem cerca de 49% e 47% de cério, respectivamente, sob a forma de CeO₂^-.

O mineral bastnasita é uma combinação de fluoretos e carbonatos de cério (Ce), lantânio (La) e ítrio (Y) e possui fórmula geral (Ce, La, Y)CO₃F.

A monazita é um mineral constituído por fosfatos de elementos terra-raras, sendo os mais comuns cério, lantânio e tório. A monazita ocorre como cristais isolados. A presença de tório pode tornar esse mineral radioativo.

O cério também pode ser encontrado entre os produtos de fissão do urânio, plutônio e tório. Os países que geram as maiores produções desse elemento são a Rússia, China e Malásia.

Leia também: Molibdênio — metal usado como aditivo em ligas metálicas

Obtenção do cério

Da bastnasita, a extração do cério se inicia pela purificação do mineral com ácido clorídrico, eliminando impurezas, como carbonato de cálcio, e deixando outros lantanídeos. Em seguida, o material é aquecido em elevadas temperaturas, ao ar, promovendo a oxidação aos óxidos de lantanídeos. No caso do cério, forma-se o CeO₂, que, sendo insolúvel em água, pode ser lixiviado com ácido clorídrico e, assim, separado dos demais lantanídeos.

O cério também pode ser obtido pela eletrólise ígnea do cloreto de cério.

Precauções com cério

O cério possui toxicidade de baixa à moderada. No entanto, é um elemento redutor, reagindo ao ar atmosférico em faixa de temperatura entre 65 ºC e 80 °C.

O contato com vapores de cério pode causar ferimentos graves e até mesmo morte, uma vez que esse elemento é reativo com a água. Deve-se evitar o contato de cério com a água e mesmo com a umidade, pois há a formação de soluções corrosivas.

Vapores de cério podem ser gerados pelo contato com o fogo, e eles são tóxicos. Em razão das propriedades pirofóricas, o cério causa fogo em contato com fontes de calor ou faíscas.

Incêndios que envolvam esse elemento não devem ser apagados com água, em virtude da formação de gás hidrogênio e do aumento da possibilidade de explosões.

Pessoas expostas ao cério de forma prolongada apresentam coceira, sensibilidade ao calor e lesões na pele. O cério não é tóxico se ingerido, mas animais injetados com grandes doses de cério morreram devido a colapso cardiovascular.

História do cério

O cério foi o primeiro elemento do grupo dos lantanídeos a ser descoberto, em 1803, na Suécia. Os cientistas responsáveis pela descoberta desse elemento foram Jöns Jacob Berzelius e Wilhelm Hisinger. No mesmo ano e de forma independente, o cério foi também descoberto por Martin Heinrich Klaproth, na Alemanha.

Inicialmente, o cério foi descoberto por métodos de fundição e estava sob a forma de seu óxido. Apenas mais tarde, em 1839, o cientista Carl Gustaf Mosander conseguiu isolar o metal, após os avanços na área da eletroquímica e o desenvolvimento da técnica de eletrólise.

Leia também: Chumbo — metal de elevada densidade e altamente tóxico

Curiosidades do cério

• Apesar de o cério fazer parte dos elementos terra-raras, ele não é um elemento raro, na realidade, é o 26° elemento mais abundante na crosta terrestre, em quantidade muito parecida à do níquel e do cobre.
• O nome do elemento cério foi uma homenagem de Berzelius ao asteroide Ceres, descoberto dois anos antes.
• Ceres é a deusa romana da agricultura e tem simbolismo associado à fertilidade e às relações maternais.
• O elemento cério foi objeto de estudo no projeto Manhattan, sendo pesquisado para a composição dos cadinhos para a fundição de urânio e plutônio. (O projeto Manhattan foi o programa de pesquisa e desenvolvimento que resultou nas primeiras bombas atômicas usadas na Segunda Guerra Mundial.)