Oxyde de cérium(III)

L'oxyde de cérium(III), ou sesquioxyde de cérium, autrefois appelé oxyde céreux, est un composé chimique de formule Ce₂O₃. Il se présente sous la forme d'un solide de couleur dorée cristallisé dans le système trigonal. Il arbore une couleur jaune-vert lorsqu'il est partiellement réduit. Il s'oxyde lentement en oxyde de cérium(IV) CeO₂ au contact de l'air, réaction qui peut s'accélérer — jusqu'à l'incandescence — par chauffage. Il se dissout facilement dans les acides. Il présente une luminescence sous ultraviolet lorsqu'il est sous forme de céramique avec l'oxyde d'étain(II) SnO : il absorbe les rayonnements à 320 nm et les réémet à 412 nm.

Oxyde de cérium(III)
__ Ce3+     __ O2− Structure cristalline de l'oxyde de cérium(III)
Identification
Synonymes	trioxyde de cérium, sesquioxyde de cérium, oxyde céreux
No CAS	1345-13-7
No ECHA	100.014.289
No CE	215-718-1
PubChem	9905479
SMILES	[O-2].[O-2].[O-2].[Ce+3].[Ce+3] PubChem, vue 3D
InChI	Std. InChI : vue 3D InChI=1S/2Ce.3O/q2*+3;3*-2 Std. InChIKey : DRVWBEJJZZTIGJ-UHFFFAOYSA-N
Apparence	poudre cristallisée vert-jaune
Propriétés chimiques
Formule	Ce2O3Ce2O3
Masse molaire	328,23 ± 0,003 g/mol Ce 85,38 %, O 14,62 %,
Propriétés physiques
T° fusion	2 210 °C
T° ébullition	3 730 °C
Solubilité	pratiquement insoluble dans l'eau
Masse volumique	6,2 g·cm-3
Cristallographie
Système cristallin	Trigonal
Symbole de Pearson	$hP5\,$
Classe cristalline ou groupe d’espace	P3m1 (no 164) trigonal Hermann-Mauguin : $P\ {\bar {3}}\ 2/m\ 1\,$ Hermann-Mauguin court : $P{\bar {3}}m1\,$ Schoenflies : $D_{3d}^{3}\,$
Composés apparentés
Autres cations	Oxyde de scandium Oxyde d'yttrium(III) Oxyde de lanthane Oxyde de praséodyme(III) Oxyde de néodyme(III) Oxyde de samarium(III) Oxyde d'europium(III) Oxyde de gadolinium Oxyde de terbium(III) Oxyde de dysprosium(III) Oxyde d'holmium(III) Oxyde d'erbium(III) Oxyde de thulium(III) Oxyde d'ytterbium(III) Oxyde de lutécium(III)
Autres anions	Chlorure de cérium(III)
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

Préparation

On obtient l'oxyde de cérium(III) par réduction de l'oxyde de cérium(IV) CeO₂ avec du carbone ou de l'hydrogène H₂ à environ 1 400 °C ; il reste stable dans l'air s'il a été produit à des températures supérieures à 1 400 °C :

2 CeO₂ + H₂ ⟶ Ce₂O₃ + H₂O ;

2 CeO₂ + C ⟶ Ce₂O₃ + CO.

Utilisation

Les oxydes de cérium sont utilisés comme catalyseurs pour réduire les émissions de monoxyde de carbone dans les gaz d'échappement des véhicules. Le CeO₂ est réduit en Ce₂O₃ en présence de monoxyde de carbone dans une atmosphère pauvre en oxygène :

4 CeO₂ + 2 CO ⟶ 2 Ce₂O₃ + 2 CO₂.

À l'inverse, le Ce₂O₃ est oxydé en CeO₂ lorsque l'atmosphère est riche en oxygène :

2 Ce₂O₃ + O₂ ⟶ 4 CeO₂.

Les applications principales de l'oxyde de cérium(III) en construction automobile sont d'une part comme catalyseur dans les pots catalytiques pour l'oxydation du monoxyde de carbone et des oxydes d'azote dans les gaz d'échappement, et d'autre part comme additif dans le gazole pour en améliorer l'efficacité énergétique et en réduire les émissions de particules en suspension. L'innocuité des oxydes de cérium dans ces usages demeure cependant discutée.

L'oxyde de cérium(III) intervient dans le cycle CeO₂/Ce₂O₃ de craquage de l'eau, procédé thermochimique de production d'hydrogène.