Cérium (Ce)

Pas de feu sans cérium

Lorsqu’on frotte un morceau de mischmétal, la poudre ainsi libérée s’oxyde à l’air en dégageant suffisamment de chaleur pour enflammer le gaz butane. Il se forme alors une poudre d’oxyde de cérium(IV) CeO₂.

Ce métal fait partie de la grande famille des terres rares. Et pourtant, il n’est pas vraiment rare sur Terre, car il est aussi abondant que le cuivre (50 ppm). Mais il se trouve souvent dispersé en faible proportion dans divers minéraux. Le minerai le plus riche est un carbonate fluoré de cérium, la bastnaésite, de formule CeCO₃F, qu’on exploite en Californie du Sud.

Son nom vient du ciel

L’oxyde de cérium était connu en Suède depuis le 18^ème siècle. Mais on croyait que c’était un composé de tungstène. C’est Berzelius qui a reconnu pour la première fois en 1803 que cet oxyde contenait un métal inconnu. L’Allemand Martin Klaproth a proposé alors de le nommer cérium, d’après le nom de l’astéroïde nommé Cérès, qu’on venait de découvrir. Il a utilisé pour ce faire le procédé qu’il avait utilisée en 1789 lorsqu’il découvrit l’Uranium, nommé ainsi d’après la planète Uranus, découverte par Herschell en 1781.

Mais il a fallu attendre 1875 pour que Hildebrand et Norton parviennent à isoler le métal pur par électrolyse du chlorure.

Des propriétés (presque) uniques

Le cérium Ce est un métal gris, assez mou, ressemblant au fer, qui s’oxyde assez rapidement à l’air humide. Il s’enflamme en le frottant avec un couteau. Le cérium fond à 799°C, en formant un liquide plus dense que lui. Cette propriété n’est rencontrée que pour l’eau, et pour trois autres métaux : l’antimoine, le bismuth et le gallium.

La chimie du cérium présente la particularité que cet élément forme deux série de composés : les composés céreux, de couleur blanche, où le Cérium est au degré d’oxydation +3, et les composés cériques, de couleur orangé, où il est au degré d’oxydation +4. Les plus courants sont les composés céreux, dont il existe de nombreux exemples : le chlorure CeCl₃, le nitrate Ce(NO₃)₃, le carbonate, le sulfate, etc. Il existe beaucoup moins de composés cériques (le chlorure n’est pas connu), et ceux-ci se réduisent facilement en composés céreux sous l‘action de l’alcool, de SO₂, de H₂S, de l’acide nitreux, de l’eau oxygénée, etc.. Par contre, l’oxyde céreux Ce₂O₃ et l’hydroxyde céreux Ce(OH)₃ s’oxydent facilement à l’air en formant de l’oxyde cérique CeO₂,. L’oxyde céreux s’enflamme même à l’air à 200°C.

On utilise l’oxyde CeO₂ comme abrasif doux, pour polir les miroirs par exemple, et, avec le thorium, comme constituant des manchons Auer servant à l’éclairage au gaz.

Texte: Maurice Cosandey et Rédaction SimplyScience.ch