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Cério (Ce)

O cério é um elemento metálico da série dos lantanídeos, com principais aplicações na fabricação de vidros, catalisadores e como aditivo em ligas metálicas.
Bola de metal com símbolo do elemento cério.
Cério é um elemento químico de número atômico 58.

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.

Amostra do elemento cério, com aparência metálica.
O cério possui brilho metálico e é um metal considerado macio.

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.

Mãos seguram pederneira a fim de produzir fogo ao atritar o instrumento.
O cério compõe objeto de iniciar fogo conhecido como pederneira.

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.

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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.

Lâmpadas de LED branco, as quais possuem cério em sua composição.
Leds branco possuem cério em sua composição.

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.

Mineral bastnasita, uma fonte de cério.
Mineral bastnasita, uma fonte de cério.

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.

Mineral monazita, uma fonte de cério.
O mineral monazita é obtido em minas de extração no Espírito Santo (Brasil).

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.)
Publicado por Ana Luiza Lorenzen Lima

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