Δημήτριο

Το χημικό στοιχείο Δημήτριο είναι μέταλλο με ατομικό αριθμό 58 και ατομικό βάρος 140,12 . Έχει θερμοκρασία τήξης 795 C° και θερμοκρασία βρασμού 3257 C°. Χημικό σύμβολο: Ce

Σχηματίζει δύο σειρές αλάτων προερχόμενες από τα οξείδια Ce2O3 και CeO2 δηλαδή χημικές ενώσεις τρισθενούς και τετρασθενούς δημητρίου. Τα άλατα του τρισθενούς δημητρίου είναι άχροα και δεν παρουσιάζουν φάσμα απορρόφησης. Αντίθετα του τετρασθενούς είναι κίτρινα ή πορτοκαλί έως ερυθρά και στο νερό πολύ γρήγορα υδρολύονται.

Το Δημήτριο ανήκει στις σπάνιες γαίες ή «λανθανίδες» και στον Περιοδικό πίνακα κατατάσσεται στη πρώτη ομάδα αυτών.

Ιστορία

Το στοιχείο δημήτριο ανακαλύφθηκε το 1803 από τους Βίλελμ Χίζινγκερ και Γιενς Γιάκομπ Μπερζέλιους, καθώς και από τον Μάρτιν Χάινριχ Κλάπροτ, σε ορυκτό σουηδικής προέλευσης, το οποίο ονομάστηκε αργότερα δημητριίτης. Το δημήτριο έλαβε το όνομα αυτό από τους Μπερζέλιους και Μπερτζέλιους προς τιμή της ανακάλυψης από τον Πιάτζι (1801) του αστεροειδούς Δήμητρα.
Προέλευση, ιδιότητες

Τα κυριότερα ορυκτά του δημητρίου είναι ο αλλανίτης, ο αγαρδίτης, ο μοναζίτης, ο μπαστναζίτης, ο ραβδοφανής και ο συγχυσίτης. Περιέχεται, επίσης, στο ζιρκόνιο. Σε όλα αυτά τα ορυκτά περιέχονται, επίσης, και άλλα μέταλλα της σειράς των σπανίων γαιών.

Από χημική άποψη, το δημήτριο εμφανίζει δύο αριθμούς οξείδωσης, +3 και +4. Οι ενώσεις των δύο καταστάσεων διαφέρουν σημαντικά, καθώς το Ce+3 εμφανίζεται πολύ περισσότερο ηλεκτροθετικό σε σύγκριση με το Ce⁺⁴. Η πλέον γνωστή ένωσή του είναι το οξείδιό του (Ce⁺⁴O₂)) και το χλωριούχο δημήτριο (Ce⁺³Cl₃), το οποίο χρησιμοποιείται ως καταλύτης στις αντιδράσεις καρβονυλικών ενώσεων στην οργανική χημεία. Ως μέταλλο αντιδρά απευθείας με τα αλογόνα προς τα αντίστοιχα άλατα, ενώ αντιδρά, επίσης, με διαλύματα οξέων και έκλυση υδρογόνου:

2Ce + 6HCl → 2CeCl₃ + 3H₂ (g)

Εφαρμογές

Το μέταλλο δημήτριο χρησιμοποιείται στη κατασκευή του λεγόμενου πυροφόρου κράματος. Το κράμα αυτό αποτελείται από 70% Δημήτριο και 30% σίδηρο (μαγγάνιο, νικέλιο, κοβάλτιο). Επειδή το πυροφόρο κράμα έχει την ιδιότητα όταν προστρίβεται σε χαλύβδινο τροχό με εγκοπές να δημιουργεί σπινθήρες ικανούς να αναφλέγουν ατμούς βενζίνης, οινοπνεύματος και φωταερίου. Για το λόγο αυτό και κατασκευάζονται εξ αυτού οι "πέτρες" αναπτήρων.

Το οξείδιο του τετρασθενούς δημητρίου χρησιμοποιείται στους καταλύτες των οχημάτων, καθώς αντιδρά με το μονοξείδιο του άνθρακα:

2CeO₂ + 2CO → Ce₂O₃ + 2CO₂

Η αντίδραση αυτή είναι αναστρέψιμη, καθώς το παραγόμενο οξείδιο του Ce⁺³ μπορεί εύκολα να μετατραπεί σε οξείδιο του Ce⁺⁴ με την επίδραση οξυγόνου:

2Ce₂O₃ + O₂ → 4CeO₂

Η κυριότερη, όμως, εφαρμογή των ενώσεων του δημητρίου είναι στη κατασκευή των αμιάντων τύπου "άουερ" που χρησιμοποιούνται σε λυχνίες φωταερίου. Οι αμίαντοι αυτοί, όταν καούν, αποτελούνται από οξείδιο θορίου που περιέχει περίπου 1% δημήτριο, σχηματίζοντας έτσι δια της καύσης φλόγα μέσα σε δικτυωτό βαμβακερό ύφασμα που έχει απορροφήσει νιτρικό βόριο και νιτρικό δημήτριο.

Επίσης άλατα του τετρασθενούς δημητρίου και ειδικά το θειικό δημήτριο χρησιμοποιούνται στην παρασκευαστική οργανική χημεία ως ισχυρά οξειδωτικά μέσα. Τέλος, το οξείδιο του δημητρίου χρησιμοποιείται σε χρώσεις υάλου και σε είδη κεραμευτικής.

Εγκυκλοπαίδεια Φυσικής

Κόσμος

Αλφαβητικός κατάλογος

Hellenica World - Scientific Library

Από τη ελληνική Βικιπαίδεια http://el.wikipedia.org . Όλα τα κείμενα είναι διαθέσιμα υπό την GNU Free Documentation License