Cerium | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Pronunciation | /ˈsɪəriəm/ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Appearance | silvery white | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Standard atomic weight Ar°(Ce) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Cerium in the periodic table | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Atomic number (Z) | 58 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Group | f-block groups (no number) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Period | period 6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Block | f-block | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electron configuration | [Xe] 4f1 5d1 6s2[3] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electrons per shell | 2, 8, 18, 19, 9, 2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Physical properties | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Phase at STP | solid | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Melting point | 1068 K (795 °C, 1463 °F) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Boiling point | 3716 K (3443 °C, 6229 °F) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Density (at 20° C) | β-Ce: 6.689 g/cm3 γ-Ce: 6.769 g/cm3 [4] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
when liquid (at m.p.) | 6.55 g/cm3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Heat of fusion | 5.46 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Heat of vaporization | 398 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Molar heat capacity | 26.94 J/(mol·K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Vapor pressure
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Atomic properties | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oxidation states | common: +3, +4 +2[5] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electronegativity | Pauling scale: 1.12 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ionization energies |
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Atomic radius | empirical: 181.8 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Covalent radius | 204±9 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Spectral lines of cerium | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Other properties | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Natural occurrence | primordial | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Crystal structure | β-Ce: double hexagonal close-packed (dhcp) (hP4) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lattice constants | a = 0.36811 nm c = 1.1857 nm (at 20 °C)[4] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Crystal structure | γ-Ce: face-centered cubic (fcc) (cF4) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lattice constant | a = 0.51612 nm (at 20 °C)[4] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Thermal expansion | β-Ce: 6.1×10−6/K γ-Ce: 6.1×10−6/K (at 20 °C)[4] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Thermal conductivity | 11.3 W/(m⋅K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electrical resistivity | β-Ce, poly: 828 nΩ⋅m (at r.t.) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Magnetic ordering | paramagnetic[6] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Molar magnetic susceptibility | β-Ce: +2450.0×10−6 cm3/mol (293 K)[7] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Young's modulus | γ-Ce: 33.6 GPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Shear modulus | γ-Ce: 13.5 GPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Bulk modulus | γ-Ce: 21.5 GPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Speed of sound thin rod | 2100 m/s (at 20 °C) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Poisson ratio | γ-Ce: 0.24 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Mohs hardness | 2.5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Vickers hardness | 210–470 MPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Brinell hardness | 186–412 MPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
CAS Number | 7440-45-1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
History | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Naming | after dwarf planet Ceres, itself named after Roman deity of agriculture Ceres | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Discovery | Martin Heinrich Klaproth, Jöns Jakob Berzelius, Wilhelm Hisinger (1803) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
First isolation | Carl Gustaf Mosander (1838) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Isotopes of cerium | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Cerium is a chemical element; it has symbol Ce and atomic number 58. It is a soft, ductile, and silvery-white metal that tarnishes when exposed to air. Cerium is the second element in the lanthanide series, and while it often shows the oxidation state of +3 characteristic of the series, it also has a stable +4 state that does not oxidize water. It is considered one of the rare-earth elements. Cerium has no known biological role in humans but is not particularly toxic, except with intense or continued exposure.
Despite always occurring in combination with the other rare-earth elements in minerals such as those of the monazite and bastnäsite groups, cerium is easy to extract from its ores, as it can be distinguished among the lanthanides by its unique ability to be oxidized to the +4 state in aqueous solution. It is the most common of the lanthanides, followed by neodymium, lanthanum, and praseodymium. Its estimated abundance in the Earth's crust is 68 ppm.
Cerium was the first of the lanthanides to be discovered, in Bastnäs, Sweden. It was discovered by Jöns Jakob Berzelius and Wilhelm Hisinger in 1803, and independently by Martin Heinrich Klaproth in Germany in the same year. In 1839 Carl Gustaf Mosander became the first to isolate the metal. Today, cerium and its compounds have a variety of uses: for example, cerium(IV) oxide is used to polish glass and is an important part of catalytic converters. Cerium metal is used in ferrocerium lighters for its pyrophoric properties. Cerium-doped YAG phosphor is used in conjunction with blue light-emitting diodes to produce white light in most commercial white LED light sources.