Xeri

Lịch sử

Xeri được Jöns Jakob Berzelius và Wilhelm Hisinger phát hiện tại Bastnäs, Thụy Điển và độc lập với họ là Martin Heinrich Klaproth tại Đức, đều vào năm 1803. 
Xeri được Berzelius đặt tên theo hành tinh lùn Ceres, phát hiện hai năm trước đó (1801). Như ban đầu được cô lập, xeri thực ra ở dạng ôxít của nó, và được gọi là Xeria, một thuật ngữ hiện nay vẫn còn dùng. Bản thân kim loại này là quá dương điện để có thể cô lập bằng công nghệ nung chảy khi đó, một đặc trưng của các kim loại đất hiếm nói chung. Tuy nhiên, sự phát triển của điện hóa học do Humphry Davy chỉ sau đó 5 năm và khi đó thì các loại đất hiếm này đã đi đúng vào con đường để sinh ra các kim loại chúng chứa bên trong. Xeria, như được cô lập năm 1803, chứa tất cả các nguyên tố nhóm Lantan có mặt trong quặng xerit từ Bastnäs, Thụy Điển và vì thế chỉ chứa khoảng 45% của cái mà ngày nay gọi là xeria tinh khiết. Cho tới tận khi Carl Gustaf Mosander thành công trong việc loại bỏ lantana và "didymia" vào cuối thập niên 1830 thì xeria mới thu được ở dạng tinh khiết. Wilhelm Hisinger là một chủ mỏ giàu có, một nhà khoa học nghiệp dư và là người tài trợ cho Berzelius. Ông sở hữu hoặc kiểm soát mỏ tại Bastnäs và trong nhiều năm đã cố gắng để tìm ra thành phần của loại đá nặng bị bỏ đi sau khi lấy quặng ("Tungstein của Bastnäs") với số lượng lớn, mà hiện nay gọi là xerit, mà ông có trong các khu mỏ của mình. Mosander và gia đình ông đã sinh sống nhiều năm trong cùng một ngôi nhà với Berzelius và có lẽ ông đã được Berzelius thuyết phục để tiếp tục nghiên cứu xeria.
Khi các loại đất hiếm lần đầu tiên được phát hiện, do chúng là các bazơ mạnh tương tự như các ôxít của canxi hay magiê nên người ta cho rằng chúng có hóa trị +2. Vì thế, "xeric" xeri được coi là có hóa trị +3 và tỷ lệ trạng thái ôxi hóa được coi là bằng 1,5. Berzelius cực kỳ khó chịu khi phải giữ tỷ lệ đó là 1,33. Trên tất cả những điều này thì ông là nhà hóa học phân tích giỏi bậc nhất tại châu Âu thời đó. Nhưng ông đã là nhà phân tích giỏi hơn là ông nghĩ, do 1,33 là tỷ lệ chính xác.

Đặc trưng

Xeri là kim loại màu trắng bạc, thuộc về nhóm Lantan. Nó tương tự như sắt ở màu sắc và ánh, nhưng mềm, dẻo và dễ uốn. Xeri có khoảng nhiệt độ ở thể lỏng dài nhất trong số các nguyên tố có đồng vị không có tính phóng xạ: 2.648 °C (từ 795 °C tới 3.443 °C) hay 4.766 °F (từ 1.463 °F tới 6.229 °F). (Thori có khoảng nhiệt độ ở thể lỏng dài hơn (2.946 °C hay 5.302 °F), nhưng là nguyên tố chỉ có các đồng vị phóng xạ.)
Mặc dù xeri thuộc về nhóm các nguyên tố gọi chung là kim loại đất hiếm, nhưng trên thực tế nó còn phổ biến hơn chì. Xeri có sẵn ở lượng tương đối lớn (68 ppm trong lớp vỏ Trái Đất). Nó được sử dụng trong một số hợp kim của kim loại đất hiếm.
Trong số các nguyên tố đất hiếm chỉ có europi là hoạt động hóa học mạnh hơn. Nó nhanh chóng bị xỉn màu trong không khí. Các dung dịch kiềm cũng như axít đặc và loãng nhanh chóng ăn mòn kim loại này. Xeri bị ôxi hóa chậm trong nước lạnh nhưng nhanh trong nước nóng. Kim loại nguyên chất có thể bốc cháy khi cào xước.
Các muối của xeri (IV) (xeric) có màu đỏ cam hay ánh vàng, trong khi các muối xeri (III) (xerơ) thông thường màu trắng hay không màu. Cả hai trạng thái ôxi hóa đều hấp thụ mạnh ánh sáng cực tím. Xeri (III) có thể sử dụng để làm thủy tinh không màu và hấp thụ tia cực tím gần như hoàn toàn.
Xeri có thể dễ dàng phát hiện trong các hỗn hợp đất hiếm bằng thử nghiệm định tính rất nhạy: bổ sung ammoniac và perôxít hiđrô vào dung dịch các hỗn hợp nhóm lantan sẽ sinh ra màu nâu sẫm đặc trưng nếu có mặt xeri.

Phổ biến

Xeri là nguyên tố phổ biến nhất trong số các nguyên tố đất hiếm, chiếm khoảng 0,0046% trọng lượng lớp vỏ Trái Đất. Nó được tìm thấy trong một số khoáng vật như allanit (còn gọi là orthit)—(Ca, Ce, La, Y)₂(Al, Fe)₃(SiO₄)₃(OH), monazit (Ce, La, Th, Nd, Y)PO₄, bastnasit (Ce, La, Y)CO₃F, hydroxylbastnasit (Ce, La, Nd)CO₃(OH, F), rhabdophan (Ce, La, Nd)PO₄-H₂O, zircon (ZrSiO₄), và synchysit Ca(Ce, La, Nd, Y)(CO₃)₂F. Monazit và bastnasit hiện nay là hai nguồn cung cấp xeri quan trọng nhất.
Xeri thông thường được điều chế thông qua công nghệ trao đổi ion sử dụng cát monazit như là nguồn xeri của nó.
Các trầm tích lớn chứa monazit, allanit, bastnasit sẽ cung cấp xeri, thori và nhiều kim loại đất hiếm khác trong nhiều năm tới.
Xem thêm Thể loại:Khoáng vật nhóm Lantan

Phòng ngừa

Xeri, tương tự như các kim loại đất hiếm khác, có độc tính từ thấp tới vừa phải. Xeri là tác nhân khử mạnh và bắt cháy ngay lập tức trong không khí ở 65-80 °C (150-175 °F). Hơi từ lửa cháy chứa xeri là độc hại. Không được dùng nước để dập cháy xeri, do nó phản ứng mạnh với nước để sinh ra khí hiđrô. Những người bị phơi nhiễm xeri có thể bị ngứa, mẫn cảm với nhiệt, thương tổn da. Động vật bị têm một lượng lớn xeri sẽ chết do trụy tim mạch.
Ôxít xeri (IV) là tác nhân ôxi hóa mạnh ở nhiệt độ cao và phản ứng với các vật liệu hữu cơ dễ cháy. Trong khi xeri tự nhiên không có tính phóng xạ nhưng các cấp độ thương mại không tinh khiết có thể chứa thori là chất phóng xạ.