세륨

세륨(문화어: 세리움←영어: Cerium 시어리엄^[*])은 화학 원소로 기호는 Ce(←라틴어: Cerium 케리움^[*]), 원자 번호는 58이다. 세륨은 은색을 띄며 연성이 있는 무른 금속으로 공기 중에서 쉽게 산화한다. 세륨은 지각 전체의 무게에서 0.0046% 정도를 차지하여 희토류 원소 중 가장 흔한 원소이다. 모나자이트에서 추출한다. 세륨은 유리에 색을 입힐 때 촉매로 사용하며 형광등의 인광물질을 도포할 때도 사용된다. 세륨·란타넘 합금으로 탄환을 만들어 예광탄으로 쓰기도 한다.^[1]

세륨(₅₈Ce)

개요
영어명	Cerium
표준 원자량 (Ar, standard)	140.116(1)
주기율표 정보
수소 헬륨 리튬 베릴륨 붕소 탄소 질소 산소 플루오린 네온 나트륨 마그네슘 알루미늄 규소 인 황 염소 아르곤 칼륨 칼슘 스칸듐 타이타늄 바나듐 크로뮴 망가니즈 철 코발트 니켈 구리 아연 갈륨 저마늄 비소 셀레늄 브로민 크립톤 루비듐 스트론튬 이트륨 지르코늄 나이오븀 몰리브데넘 테크네튬 루테늄 로듐 팔라듐 은 카드뮴 인듐 주석 안티모니 텔루륨 아이오딘 제논 세슘 바륨 란타넘 세륨 프라세오디뮴 네오디뮴 프로메튬 사마륨 유로퓸 가돌리늄 터븀 디스프로슘 홀뮴 어븀 툴륨 이터븀 루테튬 하프늄 탄탈럼 텅스텐 레늄 오스뮴 이리듐 백금 금 수은 탈륨 납 비스무트 폴로늄 아스타틴 라돈 프랑슘 라듐 악티늄 토륨 프로트악티늄 우라늄 넵투늄 플루토늄 아메리슘 퀴륨 버클륨 캘리포늄 아인슈타이늄 페르뮴 멘델레븀 노벨륨 로렌슘 러더포듐 더브늄 시보귬 보륨 하슘 마이트너륨 다름슈타튬 뢴트게늄 코페르니슘 니호늄 플레로븀 모스코븀 리버모륨 테네신 오가네손 - ↑ Ce ↓ Th La ← Ce → Pr
원자 번호 (Z)	58
족	n/a
주기	6주기
구역	f-구역
화학 계열	란타넘족
전자 배열	[Xe] 4f1 5d1 6s2
준위별 전자 수	2, 8, 18, 19, 9, 2 세륨의 전자껍질 (2, 8, 18, 19, 9, 2)
물리적 성질
겉보기	은백색
상태 (STP)	고체
녹는점	1068 K
끓는점	3716 K
밀도 (상온 근처)	6.770 g/cm3
융해열	5.46 kJ/mol
기화열	398 kJ/mol
몰열용량	26.94 J/(mol·K)
증기 압력 압력 (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k 온도 (K) 1992 2194 2442 2754 3159 3705
원자의 성질
산화 상태	3, 4 (염기성 산화물)
전기 음성도 (폴링 척도)	1.12
이온화 에너지	1차: 534.4 kJ/mol 2차: 1050 kJ/mol 3차: 1949 kJ/mol
원자 반지름	185 pm (실험값)
스펙트럼 선
그 밖의 성질
결정 구조	면심 입방정계 (fcc)
음속 (얇은 막대)	2100 m/s (20 °C)
열팽창	(실온) (γ, poly) 6.3 µm/(m·K)
열전도율	11.3 W/(m·K)
전기 저항도	(실온) (β, poly) 828 n Ω·m
자기 정렬	상자성
영률	(γ form) 33.6 GPa
전단 탄성 계수	(γ form) 13.5 GPa
부피 탄성 계수	(γ form) 21.5 GPa
푸아송 비	(γ form) 0.24
모스 굳기계	2.5
비커스 굳기	270 MPa
브리넬 굳기	412 MPa
CAS 번호	7440-45-1
동위체 존재비 반감기 DM DE (MeV) DP 134Ce 인공 3.16 일 ε 0.500 134La 136Ce 0.19% 안정 138Ce 0.25% 안정 139Ce 인공 137.640 일 ε 0.278 139La 140Ce 88.48% 안정 141Ce 인공 32.501 일 β- 0.581 141Pr 142Ce 11.08% 안정 144Ce 인공 284.893 일 β- 0.319 144Pr
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성질

온도와 압력에 따른 세륨의 상

세륨은 광택이 있는 은색을 띠는 란타넘족 금속이다. 무르고 연성이 커 굽히거나 펴기 쉽다.

공기 중에서 쉽게 산화하여 산화세륨이 된다.

Ce + O₂ → CeO₂

할로젠과 반응하여 화합물을 만든다.

2 Ce (s) + 3 F₂ (g) → 2 CeF₃ (s) [백색]

2 Ce (s) + 3 Cl₂ (g) → 2 CeCl₃ (s) [백색]

2 Ce (s) + 3 Br₂ (g) → 2 CeBr₃ (s) [백색]

2 Ce (s) + 3 I₂ (g) → 2 CeI₃ (s) [황색]

세륨은 황산 수용액에 녹아 수산화세륨기([Ce(OH₂)₉]³⁺)를 이룬다.^[2]

2 Ce (s) + 3 H₂SO₄ (aq) → 2 Ce³⁺ (aq) + 3SO_2-/₄ (aq) + 3 H₂ (g)

산업

산화세륨은 세리아라고 불리며 산화알미늄, 이산화규소 등과 함께 사용하여 법랑의 유탁제로 사용된다. 도자기의 유약으로는 잘 쓰이지 않으나 흰색 유약을 만들기 위해 쓰이기도 한다.^[3]

발견

1803년 스웨덴의 화학자 옌스 야코브 베르셀리우스와 빌헬름 힌싱게르가 독자적으로 세륨을 발견하였다. 세륨이라는 이름은 1801년 발견된 왜행성 세레스의 이름을 따 베르셀리우스가 이름 붙인 것이다. 이와 별도로 독일의 화학자 마르틴 하인리히 클라프도 독자적인 연구를 통해 세륨을 발견하였다.^[4]