Sobre Materiais Inorgânicos – Óxido de Cério
Óxido de cérioO óxido de cério é uma substância inorgânica com a fórmula química CeO₂. É um pó amarelo-pálido ou marrom-amarelado com densidade de 7,13 g/cm³ e ponto de fusão de 2397 °C. É insolúvel em água e álcalis, mas ligeiramente solúvel em ácidos. A 2000 °C e 15 MPa, o óxido de cério pode ser reduzido com hidrogênio para produzirtrióxido de cérioEm temperaturas entre 2000 °C e pressões acima de 5 MPa, o óxido de cério apresenta uma coloração amarelo-avermelhada, por vezes rosa. É utilizado como material de polimento, catalisador, suporte de catalisador (aditivo), absorvedor de UV, eletrólito de células a combustível, absorvedor de gases de escape de automóveis e em cerâmicas eletrônicas.
Ⅰ. Usos
Oxidante. Catalisador para reações orgânicas. Padrão de metal de terras raras para análise de aço. Análise por titulação redox. Descolorante de vidro. Protetor solar para esmalte vítreo. Liga resistente ao calor.
Utilizado como aditivo na indústria vidreira, como material de polimento para vidro plano e em cosméticos como inibidor de raios UV. Seu uso foi expandido para incluir o polimento de lentes de óculos, lentes ópticas e tubos de raios catódicos, proporcionando descoloração, clarificação e absorção de raios ultravioleta e feixes de elétrons.
II. Efeitos das Terras Raras
1. Terras RarasEfeitos de polimento
Os pós de polimento de terras raras oferecem as vantagens de alta velocidade de polimento, acabamento de alta qualidade e longa vida útil. Comparados aos pós de polimento tradicionais de óxido de ferro, são ecologicamente corretos e fáceis de remover contaminantes.Pós de polimento de óxido de cérioÉ possível polir lentes em um minuto, enquanto os pós de polimento de óxido de ferro levariam de 30 a 60 minutos. Portanto, os pós de polimento de terras raras oferecem as vantagens de baixa dosagem, alta velocidade de polimento e alta eficiência. Eles também podem melhorar a qualidade do polimento e o ambiente de trabalho. Os pós de polimento de vidro de terras raras são tipicamente feitos de óxidos ricos em cério. O óxido de cério é um composto de polimento extremamente eficaz porque pode polir o vidro simultaneamente por meio de decomposição química e fricção mecânica. Os pós de polimento de cério de terras raras são amplamente utilizados no polimento de câmeras, lentes de câmeras de vídeo, tubos de imagem de televisores, lentes de óculos e outras aplicações. Meu país possui dezenas de fábricas de pó de polimento de terras raras, com mais de dez ostentando capacidade de produção superior a 100 toneladas. A Baotou Tianjiao Qingmei Rare Earth Polishing Powder Co., Ltd., uma joint venture sino-estrangeira, é uma das maiores fabricantes de pó de polimento de terras raras do meu país, com uma capacidade de produção anual de 1.200 toneladas. Seus produtos são vendidos no mercado interno e internacional.
2. Descoloração do vidro
Todo vidro contém óxido de ferro, que pode ser introduzido no vidro através de matérias-primas, areia, calcário e cacos de vidro durante a fabricação. Ele existe em duas formas: ferro divalente, que torna o vidro azul escuro, e ferro trivalente, que o torna amarelo. A descoloração envolve a oxidação dos íons de ferro divalente a ferro trivalente, já que o ferro trivalente tem apenas um décimo da intensidade de sua contraparte divalente. Um corretor de cor é então adicionado para neutralizar a cor, resultando em um verde claro.
Os elementos de terras raras utilizados para a descoloração do vidro são principalmente o óxido de cério e o óxido de neodímio. Os descolorantes de vidro à base de terras raras substituem os descolorantes tradicionais à base de arsênio, melhorando a eficiência e evitando a contaminação por arsênio. O óxido de cério apresenta as vantagens de alta estabilidade térmica, baixo custo e não absorção de luz visível para a descoloração do vidro.
3.Coloração de Vidro
Os íons de terras raras exibem cores estáveis e vibrantes em altas temperaturas e são usados para criar diversos tipos de vidro colorido, adicionando-os a líquidos. Óxidos de terras raras, como neodímio, praseodímio, érbio e cério, são excelentes corantes para vidro. Quando o vidro transparente com esses corantes absorve luz visível entre 400 e 700 nanômetros, exibe cores belíssimas. Esses vidros coloridos podem ser usados para criar capas de luzes indicadoras para aviação, navegação e diversos veículos de transporte, bem como para várias decorações artísticas de alta qualidade.
Quando o óxido de neodímio é adicionado ao vidro sódio-cálcico e ao vidro de chumbo, a intensidade da cor do vidro depende da espessura, do teor de neodímio e da intensidade da fonte de luz. O vidro fino apresenta uma tonalidade rosa pálida, enquanto o vidro mais espesso apresenta uma tonalidade roxo-azulada. Esse fenômeno é conhecido como dicroísmo de neodímio. O óxido de praseodímio produz uma cor verde semelhante à do cromo. O óxido de érbio, usado em vidros fotocrômicos e cristais, produz uma tonalidade rosa. O óxido de cério, combinado com dióxido de titânio, cria uma tonalidade amarela. O óxido de praseodímio e o óxido de neodímio podem ser usados em vidro preto de praseodímio-neodímio.
4. Clarificadores de Terras Raras
O óxido de cério, em vez do tradicional óxido de arsênio, é usado como clarificante para vidro, removendo bolhas e traços de elementos que causam coloração. Isso é particularmente eficaz na produção de garrafas de vidro incolores, resultando em um vidro branco cristalino com excelente transparência, maior resistência e melhor resistência ao calor. Além disso, elimina a poluição por arsênio no meio ambiente e no próprio vidro.
Adicionalmente,óxido de cérioPode ser adicionado a vidros comuns, como vidros arquitetônicos e automotivos, e cristal, para reduzir a transmissão de raios UV. Essa aplicação já é amplamente adotada no Japão e nos Estados Unidos. Com a melhoria do padrão de vida no meu país, espera-se que também encontre um mercado promissor. O óxido de neodímio, adicionado ao vidro de tubos de raios catódicos, elimina a dispersão da luz vermelha e aumenta a nitidez. Vidros especiais com adição de terras raras incluem: vidro de lantânio, com seu alto índice de refração e baixa dispersão, amplamente utilizado na fabricação de diversas lentes e lentes avançadas para câmeras e filmadoras, especialmente aquelas para equipamentos de fotografia em grandes altitudes; vidro de cério à prova de radiação, usado em vidros automotivos e de televisão; e vidro de neodímio, um material ideal para lasers de grande porte, principalmente em dispositivos de fusão nuclear controlada.