Cer – Steckbrief

Stellung im Periodensystem

Zum ganzen Periodensystem

Vorkommen und Gewinnung

Cer ist in der Erdkruste ungefähr so häufig wie Kupfer oder Zink und damit das häufigste Lanthanoid. Es steckt in Bastnäsit und Monazit und macht dort knapp die Hälfte des Gehalts an Seltenen Erden aus. Weil es in so großer Menge anfällt, ist es das günstigste unter ihnen.

Bei der Abtrennung hilft eine Besonderheit: Cer lässt sich als einziges Lanthanoid in wässriger Lösung beständig zur Oxidationszahl plus vier aufoxidieren. Die vierwertigen Verbindungen verhalten sich anders als die dreiwertigen der Nachbarn, fallen zum Beispiel schon bei niedrigerem Säuregrad aus der Lösung aus, und so kann man Cer vom Rest trennen, bevor die schwierigere Trennung der übrigen Lanthanoide beginnt.

Entdeckt wurde das Element im Jahr 1803, und zwar fast gleichzeitig an zwei Orten: In Schweden fanden es Jöns Jakob Berzelius und Wilhelm Hisinger im Mineral Cerit aus einer Grube bei Bastnäs, in Berlin unabhängig davon Martin Heinrich Klaproth. Zwei Jahre zuvor hatte man den Himmelskörper Ceres gefunden, der nach der römischen Göttin des Ackerbaus benannt ist. Berzelius und Hisinger benannten das neue Element danach.

Eigenschaften und Reaktionen

Cer steht in Periode 6 und ist das zweite Lanthanoid. In dieser Reihe liegt links das Lanthan, rechts das Praseodym. Die Elektronenkonfiguration ist [Xe] 4f¹ 5d¹ 6s², die Elektronegativität beträgt 1,12. Das Metall hat eine Dichte von 6,77 g/cm³, schmilzt bei 798 °C und siedet bei 3424 °C. Es ist weich und biegsam, unedel und überzieht sich an der Luft mit einer Oxidschicht.

Die vierwertige Stufe lässt sich mit der Elektronenkonfiguration erklären. Gibt Cer alle vier Außenelektronen ab, bleibt die Konfiguration des Edelgases Xenon übrig, und die ist besonders stabil. Cer(III) ist farblos, Cer(IV) in Lösung gelb bis orange und ein starkes Oxidationsmittel. In der Analytik nutzt man Cer(IV)-Lösungen als Maßlösung für Redoxtitrationen, etwa um Eisen(II) zu bestimmen.

Cerdioxid, CeO₂, ist ein hellgelber bis weißer Feststoff mit einer nützlichen Eigenschaft: Es kann Sauerstoff aufnehmen und wieder abgeben, indem Cer zwischen plus drei und plus vier wechselt. Fein verteiltes Metall ist leicht entzündlich. Späne fangen schon bei geringer Erwärmung oder durch Reibung Feuer, und genau das macht man sich zunutze.

Verwendung in Alltag und Technik

Der Feuerzeugstein ist die bekannteste Anwendung. Er besteht aus einer Legierung von Mischmetall mit Eisen. Mischmetall ist ein Gemisch der leichten Lanthanoide, in dem Cer überwiegt, neben Lanthan, Neodym und Praseodym. Carl Auer von Welsbach entwickelte die Legierung zu Beginn des zwanzigsten Jahrhunderts. Dreht man am Reibrad, schabt es feine, heiße Späne ab, die an der Luft verbrennen und als Funken sprühen.

Ceroxid ist eines der wichtigsten Poliermittel für Glas. Es poliert Brillengläser, Linsen, Spiegel und Bildschirme und dient auch beim Glätten von Oxidschichten auf Siliciumscheiben in der Chipherstellung. Als Zusatz im Glas entfärbt es grünliche Eisenspuren und hält ultraviolettes Licht zurück.

Im Autokatalysator wirkt Ceroxid als Sauerstoffspeicher. Das Abgas schwankt zwischen sauerstoffreich und sauerstoffarm. Bei Überschuss nimmt das Ceroxid Sauerstoff auf, bei Mangel gibt es ihn ab. So kann der Katalysator Kohlenmonoxid und unverbrannte Kohlenwasserstoffe oxidieren und gleichzeitig Stickoxide reduzieren.

Cer und seine Verbindungen gelten als wenig giftig. Gefährlich ist eher die Brandgefahr bei Metallspänen und -staub.

Moleküle mit diesem Element

• Cer(IV)-oxid CeO₂3D ansehen

Kurz gefragt

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Häufige Fragen