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ELM Élément n° 58 sur 118

Cérium (Ce)

Le cérium est le lanthanide le plus abondant dans la croûte terrestre, malgré son appartenance aux « terres rares ». Métal réactif, il est surtout employé sous forme de composés ou dans des alliages, notamment pour polir le verre et produire des étincelles.

Par Claire Delmas · Mis à jour le

Fiche d’identité du cérium

Numéro atomique (Z)
58
Symbole
Ce
Masse atomique
140,116 u
Masse molaire
140,116 g/mol
Famille
Lanthanides
Période · groupe · bloc
6 · aucun (bloc f) · f
Configuration électronique
[Xe] 6s² 4f¹ 5d¹
État à 20 °C
solide
Température de fusion
797,85 °C (1 071 K)
Température d’ébullition
3 423,85 °C (3 697 K)
Masse volumique
6,77 g/cm³
Électronégativité (Pauling)
1,12
Rayon atomique (van der Waals)
235 pm
1re énergie d’ionisation
5,539 eV
Affinité électronique
0,5 eV
États d’oxydation
+4, +3
Découverte
1803, par Jöns Jacob Berzelius, Martin Heinrich Klaproth
Nom tiré de
(1) Cérès
Abondance dans la croûte terrestre
66,5 mg/kg
Abondance dans l’eau de mer
1,2 × 10⁻⁶ mg/L
Numéro CAS
7440-45-1
Cérium : période 6, ligne des lanthanides, famille des lanthanides.
Ce
Électrons par couche : 2 · 8 · 18 · 19 · 9 · 2

Le cérium se rencontre rarement seul dans la nature : il est associé à d’autres éléments des terres rares dans des minerais. Son nom vient de Cérès, l’astéroïde découvert en 1801, et il a été identifié en 1803 par Jöns Jacob Berzelius et Martin Heinrich Klaproth. Sa place parmi les lanthanides éclaire certaines de ses propriétés, mais ce sont surtout ses minerais et ses composés qui expliquent ses usages quotidiens.

Dans quels minerais trouve-t-on le cérium ?

Le cérium est présent dans la monazite, un phosphate de terres rares, et dans la bastnäsite, un fluorocarbonate. Ces minerais contiennent généralement plusieurs lanthanides ensemble. Les séparer est donc une étape importante de la production. La Société chimique de France décrit des procédés faisant intervenir des traitements chimiques puis des extractions par solvants pour isoler le cérium et les autres éléments associés, comme le décrit sa fiche sur le cérium.

Le terme « terres rares » ne signifie pas que le cérium soit particulièrement rare dans la croûte terrestre : il en est au contraire le lanthanide le plus abondant. La difficulté tient notamment à sa présence mélangée à d’autres éléments, qui doivent être séparés pour obtenir des produits de composition définie. Le minerai n’est donc pas du cérium métallique prêt à l’emploi : il faut le traiter et purifier les composés recherchés.

Pourquoi le cérium est-il utilisé dans les briquets ?

Le métal cérium s’oxyde facilement. Dans un alliage appelé mischmétal, où il est mêlé à d’autres terres rares, il contribue à la fabrication des pierres à briquet. Le frottement détache de fines particules qui s’enflamment au contact de l’air et produisent des étincelles. Ce comportement est utile dans un alliage conçu pour cet usage ; il ne signifie pas que tout objet contenant du cérium présente le même risque.

Le cérium intervient aussi dans certains alliages métalliques spécialisés et dans des catalyseurs employés lors du raffinage du pétrole. Un catalyseur facilite une réaction chimique sans être utilisé comme un réactif ordinaire. Les applications du cérium dépendent donc souvent de sa forme et de son association à d’autres matières, plutôt que du métal pur.

À quoi sert l’oxyde de cérium ?

L’oxyde de cérium(IV), de formule CeO₂, est un composé important. Ses particules servent au polissage du verre : elles permettent d’obtenir une surface lisse, notamment dans des opérations de finition. La Société chimique de France et L’Élémentarium recensent également des usages du cérium dans la fabrication et la décoloration du verre, ainsi que dans des applications catalytiques.

Des oxydes de cérium ont aussi été employés dans les manchons incandescents de lampes à gaz. L’usage historique de ces manchons ne doit pas être confondu avec les applications actuelles : leur composition pouvait comprendre du thorium, un élément radioactif. Le cérium lui-même n’est pas radioactif sous ses formes naturelles courantes, mais des minerais ou des produits commerciaux peuvent contenir des traces d’autres éléments. Pour les usages industriels, c’est donc la composition réelle du produit qui compte.

Que révèle sa place dans le tableau périodique ?

Avec le symbole Ce et le numéro atomique 58, le cérium appartient au bloc f et à la série des lanthanides. Il peut notamment prendre les états d’oxydation +3 et +4, c’est-à-dire perdre des électrons selon deux arrangements électroniques courants. Cette capacité explique une part de son intérêt chimique : le passage entre ces formes intervient dans des réactions d’oxydation et dans certains usages catalytiques.

La fiche de la division de chimie du Los Alamos National Laboratory indique également sa présence dans les alliages pyrophoriques, les catalyseurs et les applications liées au verre. Ces emplois illustrent une caractéristique fréquente des éléments des terres rares : leurs propriétés sont exploitées sous des formes chimiques et des mélanges adaptés à chaque procédé.

Isotopes naturels du cérium

IsotopeMasse (u)Abondance naturelleStabilité
¹³⁶Ce135,90712921(41)0,185 %radioactif
¹³⁸Ce137,905991(11)0,251 %radioactif
¹⁴⁰Ce139,9054431(23)88,45 %stable
¹⁴²Ce141,9092504(29)11,114 %radioactif

55 isotopes du cérium sont connus, dont 1 stable. Données : NIST et AMDC (AIEA), via PubChem.

Questions fréquentes

Quelle est la masse molaire du cérium ?

La masse molaire du cérium est de 140,116 g/mol, d’après la masse atomique standard de 140,116 u retenue par l’IUPAC (CIAAW). Une mole d’atomes de cérium pèse donc environ 140,116 grammes.

Quel est le numéro atomique du cérium ?

Le numéro atomique du cérium est 58 : son noyau compte 58 protons, et l’atome neutre autant d’électrons. Son symbole chimique est Ce.

Quelle est la configuration électronique du cérium ?

La configuration électronique du cérium est [Xe] 6s² 4f¹ 5d¹, soit 2, 8, 18, 19, 9, 2 électrons répartis de la première à la dernière couche. Le cérium appartient au bloc f du tableau périodique.

Le cérium est-il une terre rare ?

Oui. Le cérium fait partie des terres rares, nom usuel regroupant notamment les lanthanides. Cette appellation ne signifie pas qu’il soit extrêmement rare dans la croûte terrestre : il est le lanthanide le plus abondant. Son extraction demande toutefois de le séparer d’autres éléments présents dans les mêmes minerais.

Le cérium est-il radioactif ?

Le cérium naturel courant n’est pas considéré comme un élément radioactif. En revanche, certains minerais ou produits commerciaux impurs peuvent contenir des traces d’éléments radioactifs, notamment du thorium. Il faut donc distinguer les propriétés du cérium lui-même de celles des impuretés ou des autres composants d’un produit.

Pourquoi l’oxyde de cérium est-il utilisé pour le verre ?

L’oxyde de cérium sert notamment d’abrasif de polissage : il aide à lisser les surfaces vitrées. Des composés du cérium sont aussi utilisés dans la fabrication ou la décoloration de certains verres. Ces fonctions concernent des composés spécifiques et ne doivent pas être attribuées indistinctement au métal cérium.

Sources des données

Valeurs relevées le 3 octobre 2026. Températures et masses volumiques à pression atmosphérique ; une valeur « non mesuré » n’est pas connue expérimentalement.