Ce, atomnr. 58, molvekt 140,115 g, elektronkonfigurasjon (Xe)+4f2-6s2 eller (Xe)+4f1-5d1-6s2, smeltepunkt 799 °C, kokepunkt 3426 °C, massetetthet 6,657 g/cm³ (ved 25°C). Cerium hører til gruppe 3 (3b) (også kjent som 'de sjeldne jord(arts)metallene') i det periodiske systemet. Det har (1981) 33 kjente isotoper og isomerer, hvorav fire, 136, 138, 140 og 142 forekommer i naturlig tlistand. Sistnevnte er i noen kilder oppgitt å være en ߯-emitter med en halveringstid på så mye som 5x10¹⁵ år.

HISTORIE
Et forandringens år var 1789. Det hadde allerede lenge kommet varsler om at man gikk mot en ny tid. Opplysning var i tidens ånd. Kunnskap skulle avløse gamle, tilvante tenkemåter. Maskinelle metoder hadde begynt å revolusjonere produksjon og samhandel. Kolonistene på atlantens vestbredd kastet herrene sine på sjøen. I Frankrike, hjemland til Voltaire og Rousseau, murret bønder og borgere under eneveldet. Og i de franske laboratoriene revolusjonerte Antoine Lavoisier kjemien.

Også på himmelen skjedde det revolusjoner. At ukens dager var syv, og at syv ting rørte seg på himmelen var kunnskap som hadde gått i arv siden oldtiden. Men William Herschel, som hadde bygd seg tidens største teleskop og stilt det opp under New Zealands klare himmel, langt unna Londons industritåke, fant i 1781 en sjette planet, og kalte den Uranus, etter selve himmelguden. Den tyske apotekeren Martin Heinrich Klaproth, som i revolusjonsåret arbeidet med mineralet bekblende, hadde kjennskap til Lavoisiers arbeider, og skjønte at han hadde med et nytt grunnstoff å gjøre. Han kalte det Uran, til ære for den sensasjonelle oppdagelsen. Og det var ikke slutt med dette.

I Bastnäs, Riddarhyttan i Vestmanland i Sverige, hadde familien Hisinger en jerngruve. Sønnen i familien, Wilhelm, ble naturlig nok levende interessert i geologi og mineralogi og allerede som 16-åring sendte han mineralprøver til den kjente kjemikeren Scheele for å få dem analysert. Senere skaffet han seg en utdannelse i fagene, og i 1803 var han og Jöns Jakob Berzelius (mannen som videreførte Lavoisiers revolusjonsarbeide i kjemien ved å innføre bokstavforkorteler for grunnstoffene) i arbeid med et blåsvart og tungt mineral som Axel Fredrik Cronstedt i 1751 hadde funnet i familiegruven. Også den før nevnte Klaproth arbeidet med det samme mineralet, og samtidig med ham klarte de å skille ut et oksyd (eller jordart i datidens terminologi) som måtte inneholde et nytt grunnstoff. Og de lurte ikke lenge på hva slags navn de skulle sette på det. For nyttårsdagen 1801 hadde den italienske astronomen Piazza funnet enda en ny planet på himmelen, og kalt den Ceres, etter den romerske korngudinnen. Så grunnstoffet fikk navnet cerium, jordarten ceria og mineralet ceritt.

Ceres var en romersk korndyrkingsgudinne som tidlig ble så fullstendig identifisert med den greske Demeter at både prestinnene og ritualene hennes skulle være greske. Hun var særlig populær blant plebeierne, og til hennes ære ble de ville cerealier ble holdt den 19. april. Navnet kommer av indoeuropeisk ker- 'vokse, nære' og er bl.a. beslektet med det latinske creare (hvorav f.eks. kreere, kreativ), med det norske plantenavet hirse og fjernere med ordet korn. At planeten hennes senere viste seg å være noe ubetydelig smårusk og ikke en skikkelig planet affiserer jo ikke grunnstoffet.

Om ceria var oksydet av et enkelt grunnstoff eller sammensatt, var omdiskutert til 1839, da en elev av Berzelius, Carl Gustav Molander begynte å finne bestanddeler i det, og etter hvert ganske mange. Men ceria ble beholdt som navn på en av hoveddelene, og cerium var grunnstoffet i det.

Metallet cerium ble først fremstilt i ren form av amerikanerne William Francis Hillebrand og Thomas Norton i 1875.

Cerium har samme navn på de fleste språk, unntatt tysk, der de nøyer seg med å kalle det cer.

GEOLOGI
Cerium utgjør 0,004 % av, og er det 28. hyppigste grunnstoffet i den faste, øvre jordskorpen. Det er altså ikke spesielt sjeldent, til tross for sin gruppetilhørighet. Det er det mest utbredte av de sjeldne jordmetallene. At vi må helt ned til 6. periode for å finne det mest utbredte grunnstoffet i gruppen har sin forklaring i de 'magiske tallene' i atomkjerneoppbygningen. Visse geometriske konfigurasjoner som tilsvarer et 'fylt skall' av nukleoner (altså nøytroner og protoner) er spesielt stabile og drar dermed fordeler under grunnstoffdannelsen i forhold til sine naboer. ⁴⁰Ca er en slik nuklide, som faktisk har magisk antall av både protoner og nøytroner, og derfor er ekstra stabil. Dermed blir ⁴⁵Sc, som kommer rett etter, ekstra skadelidende. Derimot ligger cerium og dets naboer på et magisk tall av nøytroner, 82, og drar fordel av dette. Tross gruppenavnet er faktisk cerium det 3. hyppigste grunnstoffet i 6. periode, etter barium og wolfram.

Naturlig cerium er en blanding av 4 isotoper, 136 (0,193 atom-%), 138 (0,250), 140 (88,48) og 142 (11,07). Det er ¹⁴⁰Ce som har det magiske tallet av 82 nøytroner i kjernen. At de to letteste er så sjeldne skyldes at de ligger i 'nøytronskyggen' av barium. Når de litt tyngre grunnstoffene dannes i supernovaer o.a. steder i universet skjer det for det meste ved at det fanges inn frie nøytroner i kjernene. Ved en slik innfangning økes nukleontallet, som er omtrent lik atomvekten, med 1, men det er fremdeles en isotop av det samme grunnstoffet. Hvis denne nye isotopen er stabil, skjer ingenting mer før det fanges inn et nytt nøytron. Men noen ganger inneholder de nye kjernene for mange nøytroner, slik at de blir ustabile og et nøytron i kjernen omdannes til et proton ved at det sendes ut en betapartikkel. Dermed er grunnstoffet omdannet til det neste i rekken. Nå faller det seg slik at barium i likhet med cerium har stabile isotoper på 136 og 138 og i tillegg 137, så når barium-136 utsettes for nøytroner dannes først barium 137, deretter 138, og de neste grunnstoffene kan ikke dannes på denne måten før man kommer over denne 'kanten' på 138. Cerium 136 og 138 må følgelig dannes ved andre, sjeldnere prosesser.

Cerium og lantanidene er så like kjemisk og vanskelige å skille fra hverandre at de alltid forekommer sammen i naturen, med det forbehold at på grunn av den såkalte lantanidekontraksjonen vil de senere lantanidene ha en tendens til å gruppere seg med Y og Sc i sine egne mineraler, mens de tidligere grupperer seg i sine. Cerium opptrer vidt spredt i naturen og er (1975) en hovedkomponent i ca. 80 kjente mineraler. Flesteparten av dem finnes i såkalte pegmatittleier, d.v.s. steder hvor magma har ligget og kjølnet langsomt på relativt store dyp i jordskorpen, slik at det har kunnet danne seg store, differensierte krystaller har kunnet danne seg. Mange rike pegmatittforekomster finnes i Norge, bl.a.

Evje/Iveland, Tørdal, Langesundsområdet. Visse forvitrings-og sedimentasjonsprodukter, som leire, skifer, og visse oksydmineraler inneholder uvanlig mye cerium p.g.a. oksydasjon til det mindre vannløselige cerium(IV)-ionet.

Viktigst økonomisk for ceriumutvinning er bastnäsitt, (Ce,La)CO₃F, monazitt, (Ce,La,Nd,Th)PO₄, blomstrandin eller aeschynitt (Ce,Ca,Fe,Th)(Ti,Nb)₂(O,OH)₆ og allanitt, (Ce,Ca,Y)₂(Al,Fe)₃(SiO₄)₃(OH). Monazitt forekommer som forvitringssand i store avleiringer i Amazonas i Brasil og på stranden i Travancore i India. Viktige produksjonsland er (1975) USA, Sverige, Madagaskar, India, Sørafrika, Brasil, Australia, Russland, Kaukasus.

KJEMI
Cerium er et jerngrått, mykt metall. Etter europium er det det mest reaktive av lantanidene, og oksyderer raskt ved romtemperatur, særlig i nærvær av fuktighet. Rent ceriummetall kan antennes ved at man skraper det med en kniv, og det brenner til cerium(IV)oksyd med et blendende hvitt lys. Det løses sakte i kaldt vann og raskt i varmt under dannelse av hydroksyd. Både alkaliske og svake såvel som sterke syreløsninger angriper metallet hurtig.

Cerium har en elektonkonfigurasjon som er overraskende variabel p.g.a. at 4f-nivået har nesten samme energi som 5d-nivået. Dette gjør cerium istand til å veksle relativt lett mellom oksydasjonstall +3 og +4 og det har også betydning for allotropien. Cerium kan omkrystallisere med en volumendring på opptil 10 % ved å tømme eller fylle 5d-orbitalen. En av disse endringene skjer ved en temperatur som er så normal -23 °C, de andre ved mer ekstreme temperaturer.

Cerium danner 3- og 4-verdige salter med en rekke forskjellige anioner. De treverdige er oftest fargeløse, mens de fireverdige gjerne er gule eller røde. Fireverdige ceriumforbindelser er gode oksydasjonsmidler, men de er stabile både i luft og i vannløsning.

Cerium er den eneste av lantanidene som har annet enn +3 som stabilt oksydasjonstall. Dette gjør det lettere å separere ut cerium av lantanideblandinger enn de andre lantanidene, da de fireverdige ceriumforbindelsene har andre egenskaper m.h.t. løselighet o.a. enn de tilsvarende treverdige for de andre. Fireverdig cerium er markert mindre basisk enn noen av de treverdige lantadineionene, og i sur løsning blir det så ustabilt at det er et av de sterkeste oksydasjonsmidlene som finnes.

De viktigste forbindelsene er:

Cerium(IV)oksyd(ceria), brunlighvite, kubiske krystaller med tetthet 7,132 g/cm³, sm.p. ca. 2800 °C. Uløselig i både kaldt og varmt vann, men kan løses i svovel- og salpetersyre.

Cerium(IV)sulfat. Dypgule krystaller. Tetthet 3,91 g/cm³. Dekomponerer ved oppv. til 195 °C. Svakt løselig i vann. Danner en ustabil, sterkt osyderende løsning.

Cerium(III)nitrat. Farveløse til svakt rødlige, utflytende krystaller. Under oppvarming avgir det halvparten av krystallvannet ved 150 °C, og dekomponerer ved 200. Uhyre lettløselig i vann. Lettløselig i alkohol. Løselig også i aceton.

BIOLOGI
Det er ikke kjent at cerium spiller noen rolle i det naturlige stoffskiftet hos noen dyre- eller plantearter. Det har samme giftvirkninger og medisinske effekt som lantan (s.d.). Dessuten har cerium(III)oksalat, Ce₂(C₂O₄)₃, vært brukt som middel mot brekninger og generelt som middel mot bevegelsessyke.

UTNYTTELSE
Cerium er hovedbestanddelen (ca. 50%) i Misch-metall, som har et utstrakt bruk som gnistdannere for lightere og til deoksydering i elektronrørframstilling og i forskjellige legeringer. En tilsetning av 0,1 % cerium gir økt bestandighet mot korrosjon ved høye temperaturer. En legering med magnesium gir bedre mekaniske egenskaper enn rent magnesium, og finner bruk i flyindustrien. I petroleumsraffineringen brukes cerium som katalysator. Ceriumoksyder brukes i glødehetter for gasslamper og som katalysator i stekeovnsvegger for å forbrenne matrester. Cerium(IV)sulfat er mye brukt som oksydasjonsmiddel i kvantitativ analyse. Cerium(IV)oksyd brukes som polermiddel, det polerer glass mye raskere enn det tradisjonelle polerrødt. Det brukes også til avfarging under glassfabrikasjon og i porselensglasur for å gjøre det ugjennomsiktig. Det tilsettes også cerium, i blanding med de andre sjeldne jordmetallene, til elektroder i karbonbuelamper, bl.a. i TV- og filmindustrien.

Hovedkilder:

Prof.dr.phil. Haakon Haraldsen (Asch.konv.leks.5.utg.b.3)
Therald Moeller "The Chemistry of the Lanthanides" Pergamon Press 1975
CRC Handbook of Chemistry anf Physics, 57th ed. 1976-77.
Michael Fleischer "Glossary of Mineral Species" US Geological Survey 1975

:-) LEF