Cer / Cerium

1803 untersuchte Martin H. Klaproth (1743-1817) in Berlin eine Cerit-Erde aus dem schwedischen Bastnäs. Darin entdeckte Klaproth eine bisher unbekannte Sauerstoffverbindung, die er "Ochroiterde" nannte.
J.J. Berzelius (1749-1848) und Wilhelm Hisinger (1766-1852) untersuchten fast zeitgleich in Stockholm die gleiche Erde. Bei der Namensgebung orientierten sie sich an dem gerade entdeckten Planetoiden Ceres. 1825 gelang Carl Gustav Mosander (1797-1858) durch eine Reduktion von Cerchlorid mit Natrium die erstmalige Herstellung des reinen Metalls Cer. 1839 wies Mosander nach, dass die von Klaproth entdeckte Ochroiterde kein reines Ceroxid war, sondern eine Mischung mehrerer Oxide darstellte. Erst knapp 100 Jahre nach Martin Klaproths Entdeckung fand man Erze sinnvolle Anwendungen für Cer, wie die Zündsteine.

Cer ist in Reinform ein silbrigweiß glänzendes, relativ weiches Metall. Es ist hinter Europium das zweitaktivste Element der Lanthanoide.

Das Seltenerdelemente ist chemisch sehr reaktionsfähig und oxidiert an der Luft je nach Feuchtigkeit gelb, braun oder grau. In Verbindung mit kaltem Wasser entwickelt es langsam, mit warmem Wasser schneller und mit Säuren rasant Wasserstoff. In Verbindung mit Wasser entsteht Cerhydroxid, mit den Säuren die entsprechenden Fluoride. Unter Wärmeeinfluss wird Cer durch Ethanol und Wasser stark angegriffen.

Beim Erhitzen auf über 150°C entzündet es sich an der Luft und verbrennt mit greller Flamme unter heftigem Glühen zu Ceroxid. Unter reinem Sauerstoff erfolgt eine explosionsartige Umsetzung. Dabei entstehen sehr hohe Temperaturen von über 4000°C. Cer in feiner Pulverform ist pyrophor, schon beim Reiben an rauhen Oberflächen können sich die Metallsplitter selbst entzünden. Cer-Abfälle und andere Abfälle mit Lanthanoiden müssen daher immer in einem brandsicheren Behälter entsorgt werden.

Das Element wird häufig in der Metallurgie eingesetzt und dient in Legierungen zur Erhöhung der Festigkeit und der Dehnbarkeit der Werkstoffe. Das sogenannte "Cer-Eisen" ezeugt als Zündmetall und Feuerstein in Feuerzeugen, Zündsteinen oder Gasanzündern Funken durch Reibung. Es besteht aus einer Legierung mit rund 50% Cer, 40% Lanthan, 7% Eisen und 3% weitereer Lanthanoide.
Mischmetall mit Ceranteil wird als Zusatz für Aluminiumlegierungen und hochtemperaturbeständige Eisenlegierungen eingesetzt. Es unterstützt im Schmelzprozess die Abtrennung von Schwefel und Sauerstoff aus der Eisenschmelze. Cerxid [CeO2] wird zur Stabilisierung des keramischen Katalysatorträgers aus Aluminiumoxid für KFZ-Abgaskatalysatoren verwendet. In der Glasindustrie wird Die Cer-Sauerstoff Verbindung als Besstandteil von Windschutzscheiben und UV Filtern eingesetzt, als Enttrübungsmittel zur Färbung von Emaille und vor allem als hoch effektives Poliermittelein gesetzt. Ceroxid gewährleistet einen besonders feinen Materialabtrag auf der Glasoberfläche, zusätzlich kommt es zu einer chemischen Reaktion zwischen den Glas Molekülen und dem Cer, durch die es zu einer Art Oberflächenversiegelung kommt.
Weitere Einsatzgebiete sind Glühstrümpfe, Kontrastmittel bei Kernresonanz, in der Zahntechnik, als Leuchtstoff in Gasentladungsröhren uvm. 

Der wichtigste Rohstoff zur Herstellung von Cer ist der Monazitsand. Nach einer aufwendigen Abtrennung der Cer-Begleiter wird das Oxid mit Fluorwasserstoff zum Cerfluorid umgesetzt. Im Anschluss wird es mit Calcium unter Bildung von Calciumfluorid zu reinem Cer reduziert. Die Abtrennung verbleibender Calciumreste und Verunreinigungen erfolgt in einer zusätzlichen Umschmelzung unter Vakuum. Die jährliche Weltproduktion liegt bei ca. 24.000 t. Damit ist es das Seltenerdelement mit dem höchsten weltweiten Verbrauch.

Das hochreine Cer und auch die verschiedenen Ceroxide haben nur ein geringes toxisches Potential. Das Freisetzen und Einatmen von Stäuben sollte vermieden werden, da es zu einer Reizung der Augen und Schleimhäute kommen kann. Denn in Verbindung mit Feuchtigkeit entsteht das ätzend wirkende Cerhydroxid. Da die Lanthanoide meist nur in geringen Mengen inhaliert werden liegen für eine toxikologische Beurteilung bish heute zu wenig Daten vor.

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