Lihat sumber Serium(IV) oksida

{{for|senyawa lainnya yang juga dikenal sebagai serium oksida|Serium(III) oksida}}
{{Chembox
| Verifiedfields = changed
| Watchedfields = changed
| verifiedrevid = 476998113
| Name = Serium(IV) oksida
| ImageFile = Cerium(IV) oxide.jpg
| ImageName = Serium(IV) oksida
| ImageFile1 = Ceria-3D-ionic.png
| ImageName1 =
| IUPACName = Serium(IV) oksida
| OtherNames = Seri oksida,<br/>Ceria,<br/>Serium dioksida
|Section1={{Chembox Identifiers
| ChemSpiderID_Ref = {{chemspidercite|correct|chemspider}}
| ChemSpiderID = 8395107
| PubChem = 73963
| ChEBI_Ref = {{ebicite|changed|EBI}} 
| ChEBI = 79089
| UNII_Ref = {{fdacite|changed|FDA}}
| UNII = 619G5K328Y
| InChI = 1/Ce.2O/q+4;2*-2
| SMILES = [O-2]=[Ce+4]=[O-2]
| InChIKey = OFJATJUUUCAKMK-UHFFFAOYAX
| StdInChI_Ref = {{stdinchicite|correct|chemspider}}
| StdInChI = 1S/Ce.2O/q+4;2*-2
| StdInChIKey_Ref = {{stdinchicite|correct|chemspider}}
| StdInChIKey = OFJATJUUUCAKMK-UHFFFAOYSA-N
| CASNo = 1306-38-3
| CASNo_Ref = {{cascite|correct|CAS}}
| CASNo2_Ref = {{cascite|changed|??}}
| CASNo2 = 12014-56-1
| CASNo2_Comment = (m
onohidrat)
  }}
|Section2={{Chembox Properties
| Formula = CeO<sub>2</sub>
| MolarMass = 172,115 g/mol
| Appearance = padatan putih atau kuning pucat,<br/>agak [[Higroskopi|hidroskopis]]
| Density = 7,215 g/cm<sup>3</sup>
| Solubility = tidak larut
| MeltingPt = {{convert|2400|C|K}}
| BoilingPt = {{convert|3500|C|K}}
| pKa = 
| pKb = 
| MagSus = +26,0·10<sup>−6</sup> cm<sup>3</sup>/mol
 }}
|Section3={{Chembox Structure
| MolShape = 
| Coordination = 
| CrystalStruct = kubus ([[fluorit]])<ref>Pradyot Patnaik. ''Handbook of Inorganic Chemicals''. McGraw-Hill, 2002, ISBN 0-07-049439-8</ref>
| Dipole = 
 }}
|Section7={{Chembox Hazards
| ExternalSDS =
| MainHazards = 
| NFPA-H = 1
| NFPA-F = 0
| NFPA-R = 0
| NFPA-S =
 }}
|Section8={{Chembox Related
| OtherAnions =
| OtherCations =
| OtherCompounds = [[Serium(III) oksida]]
 }}
}}

'''Serium(IV) oksida''', juga dikenal sebagai '''seri oksida''', '''seri dioksida''', '''seria''', '''serium oksida''' atau '''serium dioksida''', adalah [[oksida]] logam [[logam tanah jarang]] [[serium]]. Ia adalah bubuk kuning putih pucat dengan rumus kimia CeO{{sub|2}}. Ia adalah produk komersial penting dan perantara dalam pemurnian unsur Ce dari bijihnya. Sifat khas dari bahan ini adalah konversi reversibelnya menjadi [[oksida nonstoikiometri]].<ref name=Ullmann>{{cite|first1=K.|last1=Reinhardt|first2=H.|last2=Winkler|section=Cerium Mischmetal, Cerium Alloys, and Cerium Compounds|title=Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry|year=2000|publisher=Wiley-VCH|location=Weinheim|DOI=10.1002/14356007.a06_139}}</ref>

== Produksi ==
Cerium terjadi secara alami sebagai campuran dengan unsur tanah jarang lainnya dalam bijih utamanya [[bastnaesit]] dan [[monazit]]. Setelah ekstraksi ion logam dalam larutan basa, Ce dipisahkan dari campuran tersebut dengan penambahan suatu oksidator yang diikuti dengan penyesuaian pH. Langkah ini mengeksploitasi rendahnya kelarutan CeO<sub>2</sub> dan fakta bahwa unsur tanah jarang lainnya tidak teroksidasi.<ref name=Ullmann/>

Cerium(IV) oksida dibentuk melalui [[kalsinasi]] dari [[cerium oksalat]] atau [[cerium hidroksida]].

Cerium juga membentuk [[cerium(III) oksida]], {{chem2|Ce|2|O|3}}, yang tidak stabil yang akan teroksidasi menjadi cerium(IV) oksida.<ref>[http://courses.chem.indiana.edu/c360/documents/thermodynamicdata.pdf Thermodynamic data] {{webarchive |url=https://web.archive.org/web/20131029204441/http://courses.chem.indiana.edu/c360/documents/thermodynamicdata.pdf |date=October 29, 2013 }}</ref>

== Perilaku struktur dan defek ==
Cerium oksida mengadopsi struktur fluorit, grup ruang Fm<u style="text-decoration:overline">3</u>m, #225 yang mengandung 8 koordinasi Ce{{sup|4+}} dan 4 koordinasi O{{sup|2−}}. Pada suhu tinggi ia melepaskan oksigen untuk menghasilkan suatu [[senyawa nonstoikiometris|bentuk non-stoikiometris yang kekurangan anion]] yang mempertahankan kisi fluorit. Bahan ini memiliki rumus CeO{{sub|(2-x)}} dengan 0 < <math>x</math> <  0,28.<ref name = "Hayes">{{cite|title=Defects and Defect Processes in Nonmetallic Solids|author=William Hayes, A.M. Stoneham|publisher=Dover Publications|year=2004|isbn=978-0486434834}}</ref> Nilai <math>x</math> bergantung pada suhu maupun tekanan parsial oksigen. Persamaan
:<math>\Bigg( \frac{x}{0.35-x} \Bigg) = 106000\,\, [\mathrm{Pa}^{0.217}] \times P_{O_2}^{\,\,-0.217} \exp\Bigg( \frac{-195.6 \, \, [\mathrm{k\,J\,mol}^{-1}]}{RT} \Bigg)</math>

telah ditunjukkan untuk memprediksi kesetimbangan non stoikiometri <math>x</math> pada berbagai tekanan parsial oksigen (10{{sup|3}} − 10{{sup|−4}} Pa) dan suhu (1000−1900&nbsp;°C).<ref name="Bulfin2013">{{Cite journal | doi = 10.1021/jp406578z| title = Analytical Model of CeO<sub>2</sub> Oxidation and Reduction| journal = The Journal of Physical Chemistry C| volume = 117| issue = 46| pages = 24129–24137| year = 2013| last1 = Bulfin | first1 = B.| last2 = Lowe | first2 = A. J.| last3 = Keogh | first3 = K. A.| last4 = Murphy | first4 = B. E.| last5 = Lübben | first5 = O.| last6 = Krasnikov | first6 = S. A.| last7 = Shvets | first7 = I. V.}}</ref>

Bentuk non stoikiometri memiliki warna biru sampai hitam, dan menunjukkan konduksi ionik dan elektronik dengan ion yang paling signifikan pada suhu > 500&nbsp;°C.<ref>{{cite book 
| first1=K 
| last1=Ghillanyova 
| first2=D 
| last2=Galusek 
| editor1-first=Ralf |editor1-last=Riedel|editor2-first=I-Wie|editor2-last=Chen|title=Ceramics Science and Technology, Materials and Properties, vol 2|publisher=John Wiley & Sons |year=2011 |chapter=Chapter 1: Ceramic oxides|isbn=978-3-527-31156-9}}</ref>

Jumlah kekosongan oksigen sering diukur dengan menggunakan [[spektroskopi fotoelektron sinar-X]] untuk membandingkan rasio {{chem2|Ce|3+}} terhadap {{chem2|Ce|4+}}.

=== Kimia defek ===
Pada ceria fase [[fluorit]] yang paling stabil, ia menunjukkan beberapa cacat tergantung pada tekanan parsial oksigen atau keadaan tegangan material.<ref>{{cite journal|last=Munnings,|first=C|author2=SPS Badwal|author3=D Fini|journal=Ionics|year=2014|doi=10.1007/s11581-014-1079-2|url=http://link.springer.com/article/10.1007/s11581-014-1079-2|title=Spontaneous stress-induced oxidation of Ce ions in Gd-doped ceria at room temperature|volume=20|issue=8|pages=1117–1126}}</ref><ref>{{cite journal|last=Badwal|first=SPS|author2=Daniel Fini|author3=Fabio Ciacchi|author4=Christopher Munnings|author5=Justin Kimpton|author6=John Drennan|title=Structural and microstructural stability of ceria – gadolinia electrolyte exposed to reducing environments of high temperature fuel cells|journal=J. Mater. Chem. A|volume=1|issue=36|doi=10.1039/C3TA11752A|url=http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2013/TA/c3ta11752a#!divAbstract|date=2013|pages=10768}}</ref>

Cacat utama yang menjadi perhatian adalah kekosongan oksigen dan polaron kecil (elektron dilokalisasi pada kation cerium). Peningkatan jumlah defek oksigen meningkatkan laju difusi oksida dalam kisi sebagaimana tercermin dalam peningkatan [[konduktivitas ionik (keadaan padat)|konduktivitas ionik]]. Faktor-faktor ini merekomendasikan ceria sebagai elektrolit padat dalam [[sel bahan bakar oksida padat]]. Ceria yang tak didoping maupun didoping sama-sama menunjukkan konduktivitas elektronik yang tinggi pada tekanan parsial oksigen yang rendah karena reduksi ion serium yang menyebabkan pembentukan [[polaron]] kecil. Karena atom oksigen dalam kristal ceria terjadi pada bidang datar, difusi anion ini bersifat halus. Tingkat difusi meningkat seiring peningkatan konsentrasi defek.

== Aplikasi pemolesan ==
Aplikasi utama ceria adalah untuk pemolesan, terutama [[planarisasi kimia-mekanik]] (''chemical-mechanical planarisation'', CMP).<ref name=Ullmann/> Untuk tujuan ini, ia telah menggantikan banyak oksida lainya yang telah digunakan terlebih dahulu, seperti [[besi oksida]] dan [[zirkonia]].<!--Sebagai hobi, ia juga dikenal sebagai ''opticians' rouge''. For hobbyists, it is also known as "opticians' rouge".--><ref>[http://cameo.mfa.org/images/3/39/Download_file_187.pdf Properties of Common Abrasives (Boston Museum of Fine Arts)]</ref>
<ref>[http://cameo.mfa.org/wiki/Ceric_oxide MFA Materials database.]</ref>

== Kegunaan lain ==
CeO{{sub|2}} digunakan untuk menghilangkan warna kaca dengan mengubah ketakmurnian ferro yang berwarna hijau menjadi ferri oksida yang hampir tak berwarna.<ref name=Ullmann/>

Cerium oksida telah dijumpai digunakan dalam [[Inframerah|filter inframerah]], sebagai suatu oksidator dalam [[konverter katalitik]] dan sebagai pengganti [[torium dioksida]] dalam [[Mantel gas|mantel pijar]].<ref>[http://www.nanopartikel.info/cms/lang/en/Wissensbasis/Cerdioxid Cerium dioxide] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20130302081012/http://www.nanopartikel.info/cms/lang/en/Wissensbasis/Cerdioxid |date=2013-03-02 }}. nanopartikel.info</ref>

<!--However, doped ceria has an extended electrolytic region (area of predominant ionic conductivity), over that of ceria, that allows its use as an [[electrolyte]] in SOFCs below 600-650&nbsp;°C. Exposure to hydrogen at high temperature (800&nbsp;°C) has been shown to cause significant damage to the grain boundaries leading to cracking. Exposure to other reducing agents such as carbon monoxide is less damaging.<ref name="badwal2013">{{cite journal|last=Badwal|first=SPS|title=Structural and Microstructural Stability of Ceria–Gadolinia Electrolyte Exposed to Reducing Environments of High Temperature Fuel Cells|journal=J. Mater. Chem. A|year=2013|doi=10.1039/c3ta11752a|url=http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2013/TA/c3ta11752a|volume=1|issue=36|pages=10768}}</ref> Substituting a fraction of the ceria with [[gadolinium]] (as in [[Gadolinium doped ceria]]) or [[samarium]] will introduce oxygen [[vacancy defect|vacancies]] in the crystal without adding electronic charge carriers. This increases the ionic conductivity and results in a better electrolyte.-->
=== Katalisis ===
Interkonvertibilitas bahan CeOx adalah dasar penggunaan ceria untuk katalis oksidasi. Satu contoh kecil tetapi dapat memberikan ilustrasi penggunaannya adalah pada dinding [[oven swaresik]] sebagai katalis oksidasi hidrokarbon selama proses pembersihan suhu tinggi. Contoh kecil lainnya tetapi terkenal adalah perannya dalam oksidasi gas alam dalam [[mantel gas]].<ref>{{Greenwood&Earnshaw2nd}}</ref>
[[Berkas:Glowing gas mantle.jpg|jmpl|ka|Sebuah mantel lentera [[gas putih]] [[Coleman Company|Coleman]]. Unsur yang berpendar adalah [[torium dioksida|ThO{{sub|2}}]] yang didoping dengan CeO{{sub|2}}, dipanaskan oleh oksidasi gas alam dengan udara menggunakan katalis Ce.]]

Ceria telah digunakan sebagai sensor [[konverter katalitik]] dalam aplikasi otomotif, mengendalikan rasio gas buang untuk mengurangi [[Nitrogen oksida|NO{{sub|''x''}}]] dan [[karbon monoksida]].
<!--Ceria can also be used as a co-catalyst in a number of reactions.and [[steam reforming]] of [[ethanol]] or [[diesel fuel]] into hydrogen gas and carbon dioxide (with varying combinations of [[rhodium(III) oxide|rhodium oxide]], [[iron oxide]], [[cobalt oxide]], [[nickel oxide]], [[platinum]], and [[gold]]), the [[Fischer–Tropsch process|Fischer-Tropsch reaction]], and selected oxidation (particularly with [[lanthanum]]). In each case, it has been shown that increasing the ceria oxygen defect concentration will result in increased catalytic activity, making it very interesting as a [[nanocrystalline]] co-catalyst due to the heightened number of oxygen defects as crystallite size decreases—at very small sizes, as many as 10% of the oxygen sites in the fluorite structure crystallites will be vacancies, resulting in exceptionally high diffusion rates.-->

=== Konduksi campuran ===
Oleh karena [[Konduktor listrik|konduksi]] [[Senyawa ion|ionik]] dan [[listrik]] cerium dioksida cukup signifikan, maka ia cocok digunakan sebagai [[konduktor campuran]].<ref name="MPG">{{cite web | url=http://www.fkf.mpg.de/2698712/MixedConductors | title=Mixed conductors | publisher=Max Planck institute for solid state research | accessdate=16 September 2016}}</ref>

== Penelitian ==
<!--specialized in lousy journal and newspaper===Photocatalysis===
While it is transparent for visible light, it absorbs [[ultraviolet]] radiation strongly, so it is a prospective replacement of [[zinc oxide]] and [[titanium dioxide]] in [[sunscreen]]s, as it has lower [[photocatalysis|photocatalytic]] activity.<ref>{{cite journal|title=UV-shielding property, photocatalytic activity and photocytotoxicity of ceria colloid solutions|doi=10.1016/j.jphotobiol.2010.09.002|year=2011|last1=Zholobak|first1=N.M.|last2=Ivanov|first2=V.K.|last3=Shcherbakov|first3=A.B.|last4=Shaporev|first4=A.S.|last5=Polezhaeva|first5=O.S.|last6=Baranchikov|first6=A.Ye.|last7=Spivak|first7=N.Ya.|last8=Tretyakov|first8=Yu.D.|journal= Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology|volume=102|issue=1|pages=32–38}}</ref> However, its thermal catalytic properties have to be decreased by coating the particles with [[amorphous silica]] or [[boron nitride]]. The use of these [[nanoparticle]]s, which can penetrate the body and reach internal organs, has been criticized as unsafe.<ref>{{cite news|url=http://www.dailymail.co.uk/health/article-1208720/Suncream-linked-Alzheimers-disease-say-experts.html|title=Suncream may be linked to Alzheimer's disease, say experts|date=24 August 2009|accessdate=2009-08-25 | location=London | work=Daily Mail}}</ref>-->

=== Sel bahan bakar ===
Ceria adalah bahan yang menarik untuk digunakan sebagai [[sel bahan bakar oksida padat]] ({{lang-en|solid oxide fuel cell, (SOFC)}}) karena [[Konduktor ion cepat|konduktivitas ion]] oksigennya yang relatif tinggi (yaitu, atom-atom oksigen mudah bergerak melewatinya) pada suhu sedang (500–650&nbsp;°C) dan entalpi asosiasi yang lebih rendah daripada sistem Zirkonia.<ref>{{cite journal|url=http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167273898005402|title=Electrical conductivity of the ZrO2–Ln2O3 (Ln=lanthanides) system|last=|first=|date=|website=|publisher=|access-date=|doi=10.1016/S0167-2738(98)00540-2|volume=121|journal=Solid State Ionics|pages=133–139}}</ref>

=== Pemisahan air ===
[[Siklus cerium(IV) oksida–cerium(III) oksida]] atau siklus {{chem2|CeO|2}}/{{chem2|Ce|2|O|3}} adalah proses [[pemisahan air]] secara [[termokimia]] dua tahap, yang mendasarkan pada cerium(IV) oksida dan [[cerium(III) oksida]] untuk [[produksi hidrogen]].<ref>[http://www.solarpaces.org/Tasks/Task2/HPST.HTM Hydrogen production from solar thermochemical water splitting cycles] {{webarchive |url=https://web.archive.org/web/20090830011704/http://www.solarpaces.org/Tasks/Task2/HPST.HTM |date=August 30, 2009 }}. solarpaces.org</ref>

== Referensi ==
{{reflist|2}}

== Pranala luar ==
{{Commons category|Cerium(IV) oxide|Cerium(IV) oksida}}
*[http://www.webelements.com/compounds/cerium/ Webelements at University of Sheffield]
*[http://ceria.ru/ Synthesis and properties of ceria (in English/Russian)] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20100523171310/http://ceria.ru/ |date=2010-05-23 }}

{{Senyawa cerium}}
{{Oksida}}
{{Senyawa oksigen}}

[[Kategori:Katalis]]
[[Kategori:Tabir surya]]