Cérium

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Caractéristiques du cérium

Symbole : Ce
Masse atomique : 140,116 ± 0,001 u
Numéro CAS : 7440-45-1
Configuration électronique : [Xe] 4f1 5d1 6s²
Numéro atomique : 58
Groupe : n. a
Bloc : Bloc f
Famille d’éléments : Lanthanide
Électronégativité : 1,12
Point de fusion : 799 °C

Le cérium, élément atomique n°58 de symbole Ce : sa découverte, ses isotopes, ses propriétés et ses utilisations.

De numéro atomique 58, le cérium est l’élément chimique de symbole Ce. Il intègre la famille des lanthanides.

La découverte du cérium

En 1803, le cérium a été découvert par Martin Heinrich Klaproth. Dans le même laps de temps, Jöns Jacob Berzelius et Wilhelm Hisinger l’ont également identifié. Son appellation vient de Cérès, une planète naine découverte en janvier 1801. Sa forme pure a été trouvée pour la première fois par Carl Gustav Mosander en 1825.

Les isotopes du cérium

L’élément 58 possède quatre isotopes : ¹³⁶Ce, ¹³⁸Ce, ¹⁴⁰Ce et ¹⁴²Ce.

Les propriétés du cérium

Ce métal gris est le plus répandu du groupe des terres rares, avec une abondance dans la nature de 48 ppm. Friable à température ambiante, il s’oxyde facilement quand il est exposé à l’air.

Les utilisations du cérium

L’élément 58 a plusieurs applications.

Le cérium est un constituant du mischmétal qui sert de base aux pierres à briquet.
Le CeO₂ fait partie des meilleures poudres de polissage de verre.
L’oxyde de cérium offre aux verres une protection contre l’exposition au rayonnement ultraviolet et la radioactivité. En effet, ils peuvent causer un effet d’ionisation et détruire les liaisons pontantes Si-O.
L’oxyde de Ce se retrouve dans le recouvrement des fours autonettoyants.
Le Manchon d’Auer imprégné de CeO₂ sert à la fabrication des lampes à pétrole sous pression. Sous l’effet de la chaleur, il brille avec intensité.
L’élément 58 est employé comme composant des filtres à particule des pots d’échappement, pour réduire les dangereuses émissions des moteurs Diesel.
Le cérium colore le verre des luminophores pour tubes cathodiques et optimise l’absorption des rayons X par la dalle de ces derniers.

Le cérium en médecine

Associé à la sulfadiazine argentique, le nitrate de cérium compose certaines crèmes ou pansements qui servent à soigner les brûlures graves. En contact avec le Ce, l’organisme réagit en produisant des calcifications superficielles. Elles réduisent et limitent les risques de colonisation bactérienne et de formation d’un tissu de granulation (cicatrisation hypertrophique) dans les brûlures.

Selon le statut immunitaire d’une personne, le cérium est considéré comme une substance étrangère à l’intérieur de l’organisme. Un granulome ou une sarcoïdose peut alors en résulter.

La toxicité et l’écotoxicité du cérium

La toxicité et en particulier l’écotoxicité de l’élément 58 sont peu étudiées. L’Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (‘IRSN) a élaboré une fiche informative sur ce radioisotope. Un cas de granulomatose au cérium a été constaté chez une patiente brûlée grave et soignée avec un pansement renfermant du cérium et de l’argent.

L’organisation de Coopération et de Développement Économique (OCDE) a dressé une liste prioritaire de nanomatériaux nécessitant une évaluation toxicologique. Les nanoparticules de CeO2 sont comprises dans cette liste. Une étude a été menée chez les larves de Chironomus riparius. Elles ont été exposées à des doses progressives de CeO2 NP/kg de sédiments : 2,5 mg, 25 mg, 250 mg, 2500 mg.

Les paramètres sur lesquels se reposait l’étude étaient :

l’absorption des larves vivantes dans le sédiment ;
le stress oxydatif ;
les effet génotoxique in vivo ;
et d’autres paramètres biologiques.

Il a ainsi été observé que :

aucune mortalité significative n’est évidente chez les larves ;
les larves absorbent le produit ;
le cérium est génotoxique à une dose inférieure à 25 mg/kg de sédiments ;
aucun signe de stress oxydatif n’est observé.

Bien que ce moustique ne soit pas menacé par les doses environnementales attendues, les auteurs ont conclu que « l’accumulation significative de NP de CeO₂par les larves de chironomidés peut présenter un risque de transfert trophique vers des organismes plus hauts dans la chaîne alimentaire ».

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