Cério – Propriedades – Preço – Aplicações – Produção

Sobre o Cério

O cério é um metal macio, dúctil e branco prateado que mancha quando exposto ao ar, e é macio o suficiente para ser cortado com uma faca. O cério é o segundo elemento da série dos lantanídeos. O cério também é tradicionalmente considerado um dos elementos de terras raras.

Resumo

Elemento	Cério
Número atômico	58
Categoria do elemento	Metal de terras raras
Fase em STP	Sólido
Densidade	6,689 g/cm3
Resistência à tração	100 MPa
Força de rendimento	90 MPa
Módulo de elasticidade de Young	33,6 GPa
Escala de Mohs	2,5
Dureza Brinell	412 MPa
Dureza Vickers	300 MPa
Ponto de fusão	798 °C
Ponto de ebulição	3457 °C
Condutividade térmica	11 W/mK
Coeficiente de Expansão Térmica	6,3 µm/mK
Calor específico	0,19 J/gK
Calor de fusão	5,46 kJ/mol
Calor da vaporização	414 kJ/mol
Resistividade elétrica [nanoOhm meter]	828
Suscetibilidade Magnética	+2450e-6 cm3/mol

Aplicações de Cério

O cério é um componente importante da liga mischmetal. O ferrocério é uma liga pirofórica sintética que produz faíscas quentes que podem atingir temperaturas de 3000 °C (5430 °F) quando rapidamente oxidado pelo processo de golpear a haste, fragmentando-a e expondo esses fragmentos ao oxigênio do ar. Uma composição típica inclui aproximadamente 55% de cério, 25% de lantânio e 15-18% de neodímio com outros metais de terras raras a seguir. O uso mais conhecido para esta liga é em ‘sílex’ para isqueiros. Ceria é o composto de cério mais amplamente utilizado. A principal aplicação da céria é como composto de polimento, por exemplo, na planarização químico-mecânica (CMP).

 

Produção e Preço do Cério

Os preços das matérias-primas mudam diariamente. Eles são impulsionados principalmente pela oferta, demanda e preços de energia. Em 2019, os preços do Cério puro estavam em torno de 570 $/kg.

Os minérios contendo cério, como a monazita, normalmente contêm uma variedade de outras terras raras. Consequentemente, eles passam por uma série de tratamentos químicos para remover terras raras, como tório e cério. Monazita é um minério importante para tório, lantânio e cério. É frequentemente encontrado em depósitos de placer. Índia, Madagascar e África do Sul têm grandes depósitos de areias monazíticas. Os depósitos na Índia são particularmente ricos em monazita.

Fonte: www.luciteria.com

Propriedades Mecânicas do Cério

Força do Cério

Na mecânica dos materiais, a resistência de um material é sua capacidade de suportar uma carga aplicada sem falha ou deformação plástica. A resistência dos materiais considera basicamente a relação entre as cargas externas aplicadas a um material e a deformação resultante ou alteração nas dimensões do material. Ao projetar estruturas e máquinas, é importante considerar esses fatores, para que o material selecionado tenha resistência adequada para resistir às cargas ou forças aplicadas e manter sua forma original. A resistência de um material é a sua capacidade de suportar esta carga aplicada sem falha ou deformação plástica.

Para tensão de tração, a capacidade de um material ou estrutura de suportar cargas que tendem a se alongar é conhecida como resistência à tração final (UTS). O limite de escoamento ou tensão de escoamento é a propriedade do material definida como a tensão na qual um material começa a se deformar plasticamente, enquanto o ponto de escoamento é o ponto onde a deformação não linear (elástica + plástica) começa.

Veja também: Resistência dos Materiais

Resistência à tração final do Cério

A resistência à tração final do Cério é de 100 MPa.

Força de Cedência de Cério

O limite de escoamento do Cério é de 90 MPa.

Módulo de Elasticidade do Cério

O módulo de elasticidade de Young do Cério é 90 MPa.

Dureza do Cério

Na ciência dos materiais, a dureza é a capacidade de suportar o recuo da superfície (deformação plástica localizada) e arranhões. O teste de dureza Brinell  é um dos testes de dureza de indentação, que foi desenvolvido para testes de dureza. Nos testes Brinell, um penetrador esférico duro  é forçado sob uma carga específica na superfície do metal a ser testado.

A dureza Brinell do Cério é de aproximadamente 412 MPa.

O método de teste de dureza Vickers foi desenvolvido por Robert L. Smith e George E. Sandland na Vickers Ltd como uma alternativa ao método Brinell para medir a dureza dos materiais. O método de teste de dureza Vickers também pode ser usado como um método de teste de microdureza, que é usado principalmente para peças pequenas, seções finas ou trabalhos de profundidade de caixa.

A dureza Vickers do Cério é de aproximadamente 300 MPa.

A dureza ao risco é a medida de quão resistente uma amostra é à deformação plástica permanente devido ao atrito de um objeto pontiagudo. A escala mais comum para este teste qualitativo é a escala de Mohs, que é usada em mineralogia. A escala Mohs de dureza mineral é baseada na capacidade de uma amostra natural de mineral riscar visivelmente outro mineral.

O Cério tem uma dureza de aproximadamente 2,5.

Veja também: Dureza dos Materiais

Cério – Estrutura Cristalina

Uma possível estrutura cristalina do Cério é a estrutura compacta hexagonal dupla.

Nos metais e em muitos outros sólidos, os átomos estão dispostos em arranjos regulares chamados cristais. Uma rede cristalina é um padrão repetitivo de pontos matemáticos que se estende por todo o espaço. As forças de ligação química causam essa repetição. É esse padrão repetido que controla propriedades como força, ductilidade, densidade, condutividade (propriedade de conduzir ou transmitir calor, eletricidade, etc.) e forma. Existem 14 tipos gerais de tais padrões conhecidos como reticulados de Bravais.

Veja também: Estrutura Cristalina de Materiais

Estrutura Cristalina de Cério

Propriedades Térmicas do Cério

Cério – Ponto de Fusão e Ponto de Ebulição

O ponto de fusão do Cério é 798 °C.

O ponto de ebulição do Cério é 3457 °C.

Observe que esses pontos estão associados à pressão atmosférica padrão.

Cério – Condutividade Térmica

A condutividade térmica do Cério é 11 W/(m·K).

As características de transferência de calor de um material sólido são medidas por uma propriedade chamada condutividade térmica, k (ou λ), medida em W/mK. É uma medida da capacidade de uma substância de transferir calor através de um material por condução. Observe que a lei de Fourier se aplica a toda matéria, independentemente de seu estado (sólido, líquido ou gasoso), portanto, também é definida para líquidos e gases.

Coeficiente de Expansão Térmica do Cério

O coeficiente de expansão térmica linear de Cério é 6,3 µm/(m·K).

A expansão térmica é geralmente a tendência da matéria de mudar suas dimensões em resposta a uma mudança na temperatura. Geralmente é expresso como uma mudança fracionária no comprimento ou volume por unidade de mudança de temperatura.

Cério – Calor Específico, Calor Latente de Fusão, Calor Latente de Vaporização

O calor específico do Cério é 0,19 J/gK.

A capacidade calorífica é uma propriedade extensiva da matéria, o que significa que é proporcional ao tamanho do sistema. A capacidade calorífica C tem a unidade de energia por grau ou energia por kelvin. Ao expressar o mesmo fenômeno como uma propriedade intensiva, a capacidade calorífica é dividida pela quantidade de substância, massa ou volume, portanto a quantidade é independente do tamanho ou extensão da amostra.

O calor latente de fusão do Cério é 5,46 kJ/mol.

O calor latente de vaporização do Cério é 414 kJ/mol.

Calor latente é a quantidade de calor adicionada ou removida de uma substância para produzir uma mudança de fase. Essa energia quebra as forças atrativas intermoleculares e também deve fornecer a energia necessária para expandir o gás (o pΔV trabalho). Quando o calor latente é adicionado, nenhuma mudança de temperatura ocorre. A entalpia de vaporização é uma função da pressão na qual essa transformação ocorre.

Cério – Resistividade Elétrica – Suscetibilidade Magnética

A propriedade elétrica refere-se à resposta de um material a um campo elétrico aplicado. Uma das principais características dos materiais é sua capacidade (ou falta de capacidade) de conduzir corrente elétrica. De fato, os materiais são classificados por essa propriedade, ou seja, são divididos em condutores, semicondutores e não condutores.

Veja também: Propriedades Elétricas

A propriedade magnética refere-se à resposta de um material a um campo magnético aplicado. As propriedades magnéticas macroscópicas de um material são consequência das interações entre um campo magnético externo e os momentos de dipolo magnético dos átomos constituintes. Diferentes materiais reagem à aplicação do campo magnético de forma diferente.

Veja também: Propriedades Magnéticas

Resistividade Elétrica do Cério

A resistividade elétrica do Cério é 828 nΩ⋅m.

A condutividade elétrica e seu inverso, a resistividade elétrica, é uma propriedade fundamental de um material que quantifica como o Cério conduz o fluxo de corrente elétrica. A condutividade elétrica ou condutância específica é o recíproco da resistividade elétrica.

Suscetibilidade Magnética do Cério

A suscetibilidade magnética do Cério é +2450e-6 cm³/mol.

No eletromagnetismo, a suscetibilidade magnética é a medida da magnetização de uma substância. A suscetibilidade magnética é um fator de proporcionalidade adimensional que indica o grau de magnetização do Cério em resposta a um campo magnético aplicado.