Acerca de los materiales inorgánicos: óxido de cerio
Óxido de cerioEs una sustancia inorgánica con la fórmula química CeO₂. Es un polvo de color amarillo pálido o marrón amarillento con una densidad de 7,13 g/cm³ y un punto de fusión de 2397 °C. Es insoluble en agua y álcalis, pero ligeramente soluble en ácidos. A 2000 °C y 15 MPa, el óxido de cerio se puede reducir con hidrógeno para producirtrióxido de cerioA temperaturas entre 2000 °C y presiones superiores a 5 MPa, el óxido de cerio presenta un color amarillo rojizo, a veces rosado. Se utiliza como material de pulido, catalizador, soporte de catalizador (aditivo), absorbente de rayos UV, electrolito para pilas de combustible, absorbente de gases de escape de automóviles y cerámica electrónica.
I. Usos
Oxidante. Catalizador para reacciones orgánicas. Patrón de metales de tierras raras para análisis de acero. Análisis de titulación redox. Decolorante de vidrio. Protector solar para esmalte de vidrio. Aleación resistente al calor.
Se utiliza como aditivo en la industria del vidrio, como material de pulido para vidrio plano y en cosmética como inhibidor de rayos UV. Su uso se ha extendido al pulido de lentes para gafas, lentes ópticas y tubos de rayos catódicos, proporcionando decoloración, clarificación y absorción de rayos ultravioleta y electrones.
II. Efectos de las tierras raras
1. Tierras rarasEfectos de pulido
Los polvos de pulido de tierras raras ofrecen las ventajas de una alta velocidad de pulido, una excelente calidad de acabado y una larga vida útil. En comparación con los polvos de pulido de óxido de hierro tradicionales, son respetuosos con el medio ambiente y fáciles de limpiar.Polvos de pulido de óxido de cerioLos polvos de pulido de tierras raras pueden pulir lentes en un minuto, mientras que los polvos de pulido de óxido de hierro tardarían de 30 a 60 minutos. Por lo tanto, los polvos de pulido de tierras raras ofrecen las ventajas de una dosis baja, una velocidad de pulido rápida y una alta eficiencia de pulido. También pueden mejorar la calidad del pulido y el entorno de trabajo. Los polvos de pulido de vidrio de tierras raras se fabrican típicamente con óxidos ricos en cerio. El óxido de cerio es un compuesto de pulido extremadamente eficaz porque puede pulir el vidrio simultáneamente mediante descomposición química y fricción mecánica. Los polvos de pulido de cerio de tierras raras se utilizan ampliamente en el pulido de cámaras, lentes de videocámaras, tubos de imagen de televisión, lentes de gafas y otras aplicaciones. Mi país tiene docenas de fábricas de polvos de pulido de tierras raras, con más de diez que cuentan con una capacidad de producción superior a las 100 toneladas. Baotou Tianjiao Qingmei Rare Earth Polishing Powder Co., Ltd., una empresa conjunta chino-extranjera, es uno de los mayores fabricantes de polvos de pulido de tierras raras de mi país, con una capacidad de producción anual de 1200 toneladas. Sus productos se venden a nivel nacional e internacional.
2. Decoloración del vidrio
Todo el vidrio contiene óxido de hierro, que puede incorporarse a través de las materias primas, arena, caliza y vidrio reciclado en el proceso de fabricación. Existe en dos formas: hierro divalente, que le da al vidrio un color azul oscuro, y hierro trivalente, que le da un color amarillo. La decoloración consiste en oxidar los iones de hierro divalente a hierro trivalente, ya que este último tiene solo una décima parte de la intensidad de su contraparte divalente. Posteriormente, se añade un corrector de color para neutralizar el tono y obtener un verde claro.
Los elementos de tierras raras empleados para la decoloración del vidrio son principalmente el óxido de cerio y el óxido de neodimio. Los decolorantes de vidrio a base de tierras raras sustituyen a los tradicionales decolorantes blancos de arsénico, mejorando la eficiencia y evitando la contaminación por arsénico. El óxido de cerio ofrece ventajas como alta estabilidad térmica, bajo coste y baja absorción de luz visible para la decoloración del vidrio.
3.Coloración del vidrio
Los iones de tierras raras exhiben colores estables y vibrantes a altas temperaturas y se utilizan para crear diversos vidrios de colores mediante su adición a líquidos. Los óxidos de tierras raras, como el neodimio, el praseodimio, el erbio y el cerio, son excelentes colorantes para vidrio. Cuando el vidrio transparente con estos colorantes absorbe luz visible entre 400 y 700 nanómetros, exhibe hermosos colores. Estos vidrios de colores se pueden utilizar para crear cubiertas de luces indicadoras para aviación, navegación y diversos vehículos de transporte, así como para diversas decoraciones artísticas de alta gama.
Cuando se añade óxido de neodimio al vidrio de cal sodada y al vidrio de plomo, la intensidad del color depende del grosor, el contenido de neodimio y la intensidad de la luz. El vidrio fino adquiere un tono rosa pálido, mientras que el más grueso presenta un tono azul violáceo. Este fenómeno se conoce como dicroísmo neodimio. El óxido de praseodimio produce un verde similar al del cromo. El óxido de erbio, utilizado en vidrio fotocromático y cristal, produce un tono rosado. El óxido de cerio combinado con dióxido de titanio crea un tono amarillo. El óxido de praseodimio y el óxido de neodimio pueden utilizarse en el vidrio negro de praseodimio-neodimio.
4. Clarificadores de tierras raras
El óxido de cerio, en lugar del óxido de arsénico tradicional, se utiliza como clarificador de vidrio para eliminar burbujas y restos de colorantes. Esto resulta especialmente eficaz para producir botellas de vidrio incoloras, obteniendo un vidrio blanco cristalino con excelente transparencia, mayor resistencia y mejor resistencia al calor. Además, elimina la contaminación por arsénico del medio ambiente y del propio vidrio.
Además,óxido de cerioSe puede agregar al vidrio común, como el vidrio arquitectónico y automotriz, y al vidrio de cristal, para reducir la transmisión UV. Esta aplicación se ha adoptado ampliamente en Japón y Estados Unidos. Con la mejora del nivel de vida en mi país, también se espera que encuentre un mercado fuerte. El óxido de neodimio, agregado al vidrio del tubo de rayos catódicos, elimina la dispersión de la luz roja y mejora la claridad. Los vidrios especiales con adiciones de tierras raras incluyen: vidrio de lantano, con su alto índice de refracción y baja dispersión, se usa ampliamente en la fabricación de varios lentes y lentes avanzados para cámaras y videocámaras, especialmente aquellos para equipos de fotografía de gran altitud; vidrio a prueba de radiación de cerio, usado en vidrio automotriz y vidrio de televisión; y vidrio de neodimio, un material ideal para grandes láseres, principalmente en dispositivos de fusión nuclear controlada.