14/07/2017

História

O nome deriva do asteroide Ceres, descoberto em 1801. Dois anos depois, o elemento foi identificado por Jöns Jakob Berzelius (químico sueco), Wilhelm von Hisinger e Martin Heinrich Klaproth (químico alemão, em trabalho independente). O metal foi isolado em 1875 por Hillebrand e Norton.

Disponibilidade

É um dos mais abundantes metais de terras raras (0,0046% em peso na crosta terrestre). Encontrado em minerais como alanita (minério de cério, lantânio, praseodímio e neodímio. Também chamado de ortita), cerita (silicato hidratado de cério), samarskita (niobato e tantalato de ferro, ou de cálcio, ou de uranilo, como radicais bivalentes, e de cério e de ítrio como trivalentes), monazita (fosfato de cério, lantânio, prasiodímio, neodímio, com óxido de tório) e bastnazita (fluorcarbonato de metais de terras-raras). Os dois últimos são os mais importantes.

Produção

Pode ser obtido pela redução do fluoreto com cálcio, pela eletrólise do cloreto fundido e por outros meios.

Propriedades

É um metal brilhante, cinzento, maleável. Exposto ao ar, oxida-se rapidamente, mesmo em temperatura ambiente. É atacado pela água, de forma mais intensa se for aquecida. Dos metais de terras raras, é o segundo mais reativo depois do európio. É rapidamente atacado por soluções alcalinas concentradas ou diluídas. Pode sofrer ignição se friccionado com outro metal. A energia do nível 4f é próxima da energia do nível externo e, por isso, o elemento apresenta dupla valência.

Aplicações – alguns exemplos

• Aditivo para produção de ferro fundido maleável.
• Catalisador no refino de petróleo.
• Componente de algumas ligas de alumínio.
• Componente de ligas para ímãs permanentes.
• Componente das pedras para isqueiros.
• Compostos de cério são usados na fabricação de vidros, como componentes ou como descorantes. Também para colorir esmaltes.
• Elemento de liga para eletrodos de tungstênio usados em soldas.
• Elemento de liga (junto com zircônio) para magnésio, melhorando capacidade de fundição e resistência ao calor.
• Óxido é usado em fornos autolimpantes e no polimento de vidro.
• Sulfato cérico é usado como agente oxidante em análises quantitativas.
• Usado em eletrodos de carbono para iluminação na indústria cinematográfica.

Análise química

Objetivo

Estabelecer procedimento para determinação do Cério em ligas de FeSiMg com Cério até 3% por via úmida.

Descrição das etapas

 Princípio do método

Dissolução da amostra e eliminação do Silício, precipitação dos fluoretos de terras raras (TR), oxidação do Cério e valoração com solução padrão de sulfato ferroso amoniacal.

Reagentes

• Acido Nítrico PA (HNO₃)
• Acido Fluorídrico PA (HF)
• Acido Sulfúrico PA (H₂SO₄)
• Acido Sulfúrico 6N – Solução a 16% V/V
• Acido Perclórico 1:1 (HClO₄)
• Solução de Lavagem: H₂SO₄ 1% + HF 2%
• Solução de Nitrato de Prata 1% (AgNO₃)
• Persulfato de Amônio (NH₄)₂S₂O₈ – Sal PA
• Solução de Sulfato Ferroso – Fenantrolina – Sulfato Ferroso Amoniacal 0,01N e 1,10-Fenantrolina 0,005M. PA
• Solução sulfato de Cério 0.01N

Método de Preparo

A partir do CeO₂:

• Pesar 0.8606g de dióxido de Cério;
• Dissolver com ácido sulfúrico 1:1.
• Diluir para 500 ml em balão volumétrico e homogeneizar.

A partir do Ce(SO₄)₂:

• Pesar 1.6612g de Sulfato de Cério (IV).
• Dissolver em água destilada;
• Diluir para 500ml em balão volumétrico e homogeneizar.

Ensaio

1. Pesar 1,0g de amostra finamente pulverizada.
2. Transferir para becker de teflon.
3. Atacar com 10ml de HNO₃ PA e gotas de HF e aquecer em chapa elétrica até secura total.
4. Retirar da chapa e deixar resfriar por cerca de 5 minutos.
5. Retomar com 30ml de H₂SO₄ 6N.
6. Levar à chapa elétrica para dissolver os sais.
7. Diluir para 100ml com água.
8. Adicionar 20ml de HF, um pouco de polpa e levar à chapa por 10 minutos com agitos intermitentes.
9. Filtrar em papel de filtro faixa branca com polpa de papel, lavando com solução de H₂SO₄ + HF (solução de lavagem) por 5 vezes.
10. Transferir o papel com o precipitado para erlenmayer de 500ml.
11. Adicionar 15ml de H₂SO₄ PA e 30ml (*) de HNO₃ P.A. e levar à chapa elétrica até eliminação dos vapores nitrosos.
12. Adicionar 10ml de HClO₄ 1:1 e levar a fumos intensos.
13. Retirar da chapa elétrica deixar esfriar e diluir para 150ml de água quente destilada.
14. Adicionar 10ml de AgNO₃ 1%, 2g de (NH₄)₂S₂O₈ e levar à chapa elétrica para eliminação do excesso de persulfato deixando ferver por 10 minutos. (A solução deverá ficar amarela).
15. Esfriar a temperatura ambiente.
16. Titular com solução de Sulfato Ferroso Amoniacal – Fenantrolina até coloração levemente alaranjada.

Cálculos

Onde:

%Ce = percentagem de Cério na amostra

V = ml de Sulfato Ferroso gasto na titulação

N = Normalidade do Sulfato Ferroso

0,14012 = Miliequivalente do Ce

100= Aferição à porcentagem

Pa= Massa da amostra em gramas

(*) Ao colocar o H₂SO₄ deve-se esperar até que todo o papel seja destruído para depois adicionar o HNO₃ (a solução devera está totalmente fria), pelo contrário haverá uma reação muito forte projetando material para fora do erlenmayer.

Preparação do sulfato ferroso amoniacal

• Pesar 7,88g de sulfato ferroso amoniacal [(NH₄)₂Fe(SO₄)₂.6H₂O]; 1,05 g de fenantrolina e transferir para becker de 600ml.
• Adicionar 500ml de água destilada mais 16ml de H₂SO₄ conc.
• Passar para balão de 2000ml, avolumar e homogeneizar.
• Pesar 22,5g de sulfato ferroso amoniacal.
• Transferir para becker de 400ml.
• Adicionar 300ml de H₂SO₄ conc. Esfriar.
• Adicionar 3g de 1,10-fenantrolina e avolumar para 5,7 litro.

Padronização

• Pipetar 20ml de solução 0,01N de Sulfato de Cério (IV) (Solução padrão) para erlenmayer de 250ml.
• Adicionar 10ml de H₂SO₄ 1:1 e 10mL de HClO₄ P.A. e levar a fumos intensos.
• Deixar esfriar por 10 minutos.
• Diluir para 100ml com água destilada.
• Adicionar 10ml de AgNO₃ a 1% mais 1,5g de (NH4)₂S₂O₈ e ferver por 10 minutos.
• Esfriar e titular o Ce com solução a ser fatorada (Solução de Sulfato Ferroso Amoniacal).
• Deve-se efetuar uma prova em branco seguindo os mesmos passos deste procedimento.

 

Cálculos:

Onde:

N = Normalidade real do Sulfato Ferroso

0,01= Normalidade do Sulfato de Cério

20= Volume do Sulfato de Cério usado

Vol. FeSO₄ = ml de Sulfato ferroso gasto na titulação

Observações.: Para padronização, usar solução de sulfato de cério 0,01N (Merck).