السيريوم يجعل وقود الصواريخ أكثر ملاءمة للبيئة

السيريوم، العنصر 58 في الجدول الدوري.

السيريومهو أكثر المعادن الأرضية النادرة وفرة، وإلى جانب عنصر الإيتريوم الذي تم اكتشافه سابقًا، فإنه يفتح الباب لاكتشاف عناصر أخرىالعناصر الأرضية النادرةعناصر.

في عام ١٨٠٣، اكتشف العالم الألماني كلابروت أكسيد عنصر جديد في حجر أحمر ثقيل مُنتَج في مدينة فاستراس السويدية الصغيرة، والذي بدا بلون المغرة عند احتراقه. في الوقت نفسه، اكتشف الكيميائيان السويديان بيزيليوس وهيسينجر أيضًا أكسيد العنصر نفسه في الخام. حتى عام ١٨٧٥، كان الناس يحصلون على معدن السيريوم من أكسيد السيريوم المنصهر عن طريق التحليل الكهربائي.

معدن السيريومعنصر نشط للغاية ويمكن أن يحترق ليشكل أكسيد السيريوم المسحوق. يمكن لسبائك حديد السيريوم الممزوجة بعناصر أرضية نادرة أخرى أن تنتج شرارات جميلة عند احتكاكها بالأجسام الصلبة، مما يؤدي إلى اشتعال المواد القابلة للاحتراق المحيطة، وهي مادة أساسية في أجهزة الإشعال مثل الولاعات وشمعات الاحتراق. كما أنها تحرق نفسها، مصحوبة بشرارات جميلة، بالإضافة إلى الحديد المضاف وعناصر اللانثانيد الأخرى، وذلك لتعزيز تأثير هذه الشرارات. يمكن لشبكة مصنوعة من السيريوم أو مشربة بأملاح السيريوم أن تزيد من فعالية احتراق الوقود وتصبح مساعد احتراق ممتازًا للغاية، مما يمكن أن يوفر الوقود. السيريوم أيضًا مادة مضافة جيدة للزجاج، حيث يمكنها امتصاص الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء، ويُستخدم على نطاق واسع في زجاج السيارات. فهو لا يمنع الأشعة فوق البنفسجية فحسب، بل يخفض أيضًا درجة الحرارة في السيارة، مما يوفر الكهرباء لمكيف الهواء.

تعتمد تطبيقات السيريوم على التحويل بين السيريوم الثلاثي والرباعي، اللذين يتميزان بخصائص فريدة في المعادن الأرضية النادرة. تتيح هذه الخاصية للسيريوم تخزين الأكسجين وإطلاقه بفعالية، والذي يمكن استخدامه في خلايا وقود الأكسيد الصلب لتحفيز الأكسدة والاختزال، وبالتالي الحصول على حركة الإلكترونات الاتجاهية لتكوين التيار. يمكن استخدام الزيوليتات المشبعة بالسيريوم واللانثانوم كمحفزات لتكسير البترول أثناء عملية التكرير. يمكن استخدام أكسيد السيريوم والمعادن الثمينة في المحولات الحفازة الثلاثية للسيارات لتحويل غازات الوقود الضارة إلى نيتروجين وثاني أكسيد الكربون وماء خالٍ من التلوث، مما يمنع بفعالية انبعاثات عوادم السيارات بكميات كبيرة. ونظرًا لقدرته على امتصاص الأكسجين، يستكشف الباحثون أيضًا كيفية استخدام جسيمات أكسيد السيريوم النانوية في العلاج بمضادات الأكسدة. يحتوي نظام ليزر الحالة الصلبة الذي طورته الولايات المتحدة على السيريوم، والذي يمكن استخدامه للكشف عن الأسلحة البيولوجية من خلال مراقبة تركيز التربتوفان، ويمكن استخدامه أيضًا للكشف الطبي.

بسبب خصائصه الضوئية الفيزيائية الفريدة، يعتبر السيريوم أيضًا محفزًا مهمًا للغاية، مما يجعله رخيصًاأكسيد السيريوم (IV)يحظى هذا النظام باهتمام العلماء في مجال المحفزات. في 27 يوليو 2018، نشرت مجلة ساينس إنجازًا بحثيًا علميًا هامًا لفريق زو تشيوي من كلية علوم وتكنولوجيا المواد بجامعة شنغهاي للتكنولوجيا، والذي يُعزز تحويل الميثان بالضوء. يكمن سر عملية التحويل في إيجاد نظام تحفيز تآزري رخيص وفعال من محفز قائم على السيريوم ومحفز كحولي، والذي يُحل بفعالية المشكلة العلمية المتمثلة في استخدام طاقة الضوء لتحويل الميثان إلى منتجات سائلة في درجة حرارة الغرفة في خطوة واحدة. كما يُوفر حلاً جديدًا واقتصاديًا وصديقًا للبيئة لتحويل الميثان إلى منتجات كيميائية عالية القيمة المضافة، مثل وقود الصواريخ.