Cer und die Verwendung von Ceroxiden. von Christian Kappel

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1 Cer und die Verwendung von Ceroxiden von Christian Kappel

2 Inhaltsverzeichnis 1. Geschichte des Cer 2. Vorkommen von Cer 3. Spezifische Eigenschaften 4. Chemie des Cers 5. Verwendung von Ceroxiden 1. Beim Autoabgaskatalysator 2. Petroleumstarklichtlampe 3. Teil der Kathodenstruktur für die Hochtemperatur-Brennstoffzelle SOFC 6 Quellenverzeichnis

3 Geschichte des Cer 1803: - entdeckt von einem deutschen Chemiker Martin H. Klaproth ( ), 1817), als er einen Ceriten chemisch analysierte - fast gleichzeitig und unabhängig entdeckten ebenfalls zwei schwedische J.J. Berzelius ( ) 1848) und Wilhelm Hisinger ( ) 1852) - wurde dann nach dem kürzlich entdeckten Planeten Ceres benannt 1825: - Herstellung des Elements Cer gelang erstmalig von Carl Gustav Mosander durch Reduktion des Chlorids mit Natrium

4 Vorkommen von Cer Rosa Monazit (Cerphosphat) Cerit (Ceriterde) -aus beidem Mineralien kann man Cer und Lanthan gewinnen Cer ist das häufigste Metall in der Reihe der Lanthanoide und steht mit einem Anteil von 0,0043% an 28. Stelle der Elementarhäufigkeit.

5 Spezifische Daten des Cers relative Atommasse: 140,116g Ordnungszahl: 58 Schmelzpunkt: 798 C Siedepunkt: 3443 C Oxidationszahlen: 4,3 Elektronegativität: 1,12 Atomradius: 182,5 pm Kristallstruktur: kubischflächenzentriert Elektronenkonfiguration: [Xe]4f 2 6s 2 Reines Cer ist ein silberweißes Lanthanoid, das an der Luft rasch anläuft

6 Chemie des Cers Cer kann im festen Zustand in vier Modifikationen vorgefunden werden Ce + O 2 CeO 2 oberhalb von 150 C unter heftigem Glühen 2 Ce + 6 H 2 O 2 Ce(OH) H 2 Außerdem ist das Cer noch amphoter, da es in Säure und Base gelöst werden Kann. In Alkohol ist dies ebenfalls möglich, unter Wärmeeinfluss. Cer kommt in Verbindungen als dreiwertiges farbloses oder vierwertiges gelbes bis orangenfarbiges Kation vor.

7 Verwendung der Ceroxide 1. Beim Autoabgaskatalysator - geringe Mengen von Ceroxid und Ceroxid- Eisenverbindungen werden dem Kraftstoff beigemischt - sie werden mit den Russpartikeln als inniges Gemisch am Filter abgeschieden - Das Ceroxid sorgt dafür, dass die Russpartikel bei üblichen Abgas-Temperaturen zu CO2 und H2O verbrennen - Die festen Bestandteile der katalytischen Substanz werden auf dem Filter zurückgehalten

8 2. Petroleumstarklichtlampe erfand Auer von Welsbach das Prinzip des Glasglühlichts - er brachte ein Gewebekörper zum Leuchten, mit Hilfe eines Bunsenbrenners, und bemerkte das dessen Licht 6 mal stärker war als die Flamme des Bunsenbrenners. - dieser Glühkörper welcher über die Flamme gehalten wird, wurde volkstümlich als Glühstrumpf bezeichnet - dieser Glühstrumpf besteht aus Baumwollgewebe, welches mit Thorium- und Cernitrat getränkt ist. - bei erstmaliger Benutzung verbrennt das Baumwollgewebe und ein gesintertes Skelett von Thorium- und Ceroxiden bleibt zurück - diese Oxide entwickeln bei entsprechender Erwärmung das kräftige Leuchten - es revolutionierte insbesondere die Straßenbeleuchtung Eine der ersten Starklichtleuchten wurde in Berlin 1910 von Max Graetz entwickelt : die weltbekannte Petromax (kleinere Form wird als Geniol bezeichnet)

9 3. Bei Hochtemperatur-Brennstoffzelle SOFC - da man für diese Brennstoffzelle sauerstoffionenleitende Festelektrolyte benötigt, wie das dotierte Zirkonoxid, welches dafür benutzt wird, hatte das dotierte Ceroxid das größte Potenzial für solch eine Anwendung. - Vorteil: Ceroxid besitzt im Vergleich zu Zirkonoxid bei Dotierung mit dreiwertigen Kationen (z.b. Gd, Sm, Y) auch bei niedrigen Temperaturen eine höhere Sauerstoffleit- fähigkeit. - Nachteil: Bei reduzierenden Bedingungen, wie sie auf der Anodenseite der SOFC auftreten, Sauerstoff abgibt und damit auch seine Wertigkeit verliert. Eine andere Anwendungsmöglichkeit für das Ceroxid fand man dennoch, denn man konnte dotiertes Ceroxid als keramische Schutzschicht auf der Kathode anbringen, da sie nicht wie dasd Zirkonoxid, bei unterschiedlicher Herstellung, den Polarisations ons- widerstand der Kathode erhöht.

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11 Quellenverzeichnis /de/technology/russfilters.ht ml /info/petromax.htm bin/psview psview?document=2002/?document=2002/elektrotechnik/9&se arch=ceroxid&format=1&page=41