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Cérium – Tableau périodique – Propriétés atomiques

Cérium-densité-numéro-atomique-masse-rayon

Le cérium est un métal mou, ductile et blanc argenté qui se ternit lorsqu’il est exposé à l’air, et il est suffisamment mou pour être coupé avec un couteau. Le cérium est le deuxième élément de la série des lanthanides. Le cérium est aussi traditionnellement considéré comme l’un des éléments des terres rares.

Sommaire

Élément Cérium
Numéro atomique 58
Masse atomique [amu] 140,116
Masse atomique [pm] 204
Densité à STP [g/cm3] 6,689
Nombre de protons 58
Nombre de neutrons (isotopes typiques) 140, 142
Nombre d’électrons 58
Configuration électronique [Xe] 4f1 5d1 6s2
États d’oxydation +3,4
Affinité électronique [kJ/mol] 50
Electronégativité [échelle de Pauling] 1,12
Première énergie d’ionisation [eV] 5,5387

Numéro atomique – Protons, électrons et neutrons dans le Cérium

Nombre de protons - Numéro atomiqueLe cérium est un élément chimique de numéro atomique 58, ce qui signifie qu’il y a 58 protons dans son noyau. Le nombre total de protons dans le noyau est appelé le numéro atomique de l’atome et reçoit le symbole Z. La charge électrique totale du noyau est donc +Ze, où e (charge élémentaire) vaut 1 602 x 10-19 coulombs.

Le nombre total de neutrons dans le noyau d’un atome est appelé le nombre de neutrons  de l’atome et reçoit le symbole N. Le nombre de neutrons plus le numéro atomique est égal au nombre de masse atomique: N+Z=A. La différence entre le nombre de neutrons et le numéro atomique est appelée  excès de neutrons: D = N – Z = A – 2Z.

Pour les éléments stables, il existe généralement une variété d’isotopes stables. Les isotopes sont des nucléides qui ont le même numéro atomique et sont donc le même élément, mais diffèrent par le nombre de neutrons. Les nombres de masse des isotopes typiques du  cérium sont  140, 142.

Masse atomique du Cérium

La masse atomique du  cérium est de 140,116 u. 

La masse atomique est la masse d’un atome. La masse atomique ou la masse isotopique relative fait référence à la masse d’une seule particule et est donc liée à un certain isotope spécifique d’un élément. La masse atomique est portée par le noyau atomique, qui n’occupe qu’environ 10-12 du volume total de l’atome ou moins, mais il contient toute la charge positive et au moins 99,95 % de la masse totale de l’atome. Notez que chaque élément peut contenir plus d’ isotopes, donc cette masse atomique résultante est calculée à partir des isotopes naturels et de leur abondance.

Rayon atomique du Cérium

Le rayon atomique de l’atome de cérium est de 204 pm (rayon covalent).

Rayon atomique des éléments chimiques

Il faut noter que les atomes n’ont pas de frontière extérieure bien définie. Le rayon atomique d’un élément chimique est une mesure de la distance à laquelle le nuage d’électrons s’étend du noyau. Cependant, cela suppose que l’atome présente une forme sphérique, qui n’est respectée que pour les atomes dans le vide ou l’espace libre. Par conséquent, il existe diverses définitions non équivalentes du rayon atomique.

Électrons et configuration électronique

Le nombre d’électrons dans un atome électriquement neutre est le même que le nombre de protons dans le noyau. Par conséquent, le nombre d’électrons dans l’atome neutre de cérium est de 58. Chaque électron est influencé par les champs électriques produits par la charge nucléaire positive et les autres (Z – 1) électrons négatifs de l’atome.

Puisque le nombre d’électrons et leur disposition sont responsables du comportement chimique des atomes, le numéro atomique identifie les différents éléments chimiques. La configuration de ces électrons découle des principes de la mécanique quantique. Le nombre d’électrons dans les couches d’électrons de chaque élément, en particulier la couche de valence la plus externe, est le principal facteur déterminant son comportement de liaison chimique. Dans le tableau périodique, les éléments sont classés par ordre croissant de numéro atomique Z.

La configuration électronique du  cérium  est  [Xe] 4f1 5d1 6s2 .

Les états d’oxydation possibles sont  +3,4 .

Densité de Cérium

La densité du cérium est de 6,689 g/cm3.

Les densités typiques de diverses substances sont à la pression atmosphérique.

La densité est définie comme la masse par unité de volume. C’est une  propriété intensive, qui est mathématiquement définie comme la masse divisée par le volume:

ρ = m / V

Masses atomiques des éléments

Tableau périodique des éléments - masse atomique

Rayons atomiques des éléments

Tableau périodique des éléments - rayon atomique

Densités des éléments

Tableau périodique des éléments - densité

Configuration cérium-protons-neutrons-électrons

Cérium-affinité-électronégativité-ionisation

Affinité électronique – Cérium

L’affinité électronique du cérium est de 50 kJ/mol.

En chimie et en physique atomique, l’ affinité électronique d’un atome ou d’une molécule est définie comme:

la variation d’énergie (en kJ/mole) d’un atome ou d’une molécule neutre (en phase gazeuse) lorsqu’un électron est ajouté à l’atome pour former un ion négatif.

X + e   → X   + énergie Affinité = – ∆H

En d’autres termes, il peut être exprimé comme la probabilité qu’a l’atome neutre de gagner un électron. Notez que les énergies d’ionisation mesurent la tendance d’un atome neutre à résister à la perte d’électrons. Les affinités électroniques sont plus difficiles à mesurer que les énergies d’ionisation.

Electronégativité du Cérium

L’électronégativité du cérium est de 1,12.

L’électronégativité, symbole χ, est une propriété chimique qui décrit la tendance d’un atome à attirer des électrons vers cet atome. A cet effet, une  quantité sans dimension l’ échelle de Pauling, symbole χ, est la plus couramment utilisée.

L’électronégativité du Cérium est: χ = 1,12

Première énergie d’ionisation du Cérium

La première énergie d’ionisation du cérium est de 5,5387 eV.

L’énergie d’ionisation, également appelée potentiel d’ionisation, est l’énergie nécessaire pour retirer un électron de l’atome neutre.

X + énergie → X +  + e 

où X est n’importe quel atome ou molécule capable d’être ionisé, X+ est cet atome ou molécule avec un électron retiré (ion positif), et e est l’électron retiré.

Un atome de cérium, par exemple, nécessite l’énergie d’ionisation suivante pour éliminer l’électron le plus externe.

Ce + IE → Ce +  + e         IE = 5,5387 eV

Électronégativité des éléments

Tableau périodique des éléments - électronégativité

Énergie d’ionisation des éléments

Tableau périodique des éléments - énergie d'ionisation

Tableau périodique du cérium

Source : www.luciteria.com


Propriétés des autres éléments

Cérium - Comparaison des propriétés atomiques

Tableau périodique en résolution 8K

Autres propriétés du Cérium