세륨 Ce

발견의 역사

1803년 스웨덴의 옌스 야코브 베르셀리우스와 빌헬름 히싱에르는 바스트네스 광산에서 나온 무거운 광물(지금의 세라이트)을 분석해 새로운 산화물을 찾아냈다. 같은 해 독일의 마르틴 하인리히 클라프로트도 독자적으로 같은 산화물을 발견했다.

당시 '세리아'는 한 원소의 산화물로 여겨졌지만, 1839년 이후 모산데르가 그 안에서 란타넘과 디디뮴을 분리해 내면서 여러 희토류가 섞여 있었음이 드러났다.

금속 세륨은 1875년 미국의 윌리엄 힐레브랜드와 토머스 노턴이 녹은 염화세륨을 전기분해해 처음 얻었다. 1903년에는 오스트리아의 카를 아우어 폰 벨스바흐가 세륨과 철을 섞은 '페로세륨'을 개발했는데, 긁으면 불꽃이 튀는 이 합금은 지금도 라이터 부싯돌로 쓰인다.

이름의 유래

이름은 1801년에 발견된 소행성(현재는 왜행성) 케레스(Ceres)에서 왔다. 케레스는 로마 신화의 농업의 여신이다. 원소 기호는 Ce다. 한국어 이름 '세륨'은 표기 변화 없이 쓰인다.

주요 용도

• 유리 연마: 산화세륨은 유리 표면과 화학적으로 반응하며 갈아 내, 렌즈·거울·스마트폰 화면·반도체 웨이퍼를 매끈하게 연마하는 데 쓰인다.
• 자동차 촉매: 산화세륨은 산소를 저장했다가 내놓는 성질이 있어, 삼원 촉매가 넓은 조건에서 효율적으로 작동하게 돕는다.
• 부싯돌: 페로세륨은 라이터와 캠핑용 파이어 스틸의 불꽃을 만든다.
• 유리 첨가제: 유리의 색을 없애거나 자외선을 차단하는 데 쓰인다.
• 형광체: 세륨을 넣은 YAG 형광체는 백색 LED에서 청색 빛을 노란빛으로 바꾼다.
• 화학: 질산세륨암모늄은 유기 합성의 산화제로 쓰인다.

동위원소

자연계 세륨은 네 가지 동위원소(세륨-136, 138, 140, 142)로 이루어지며, 세륨-140이 약 88%로 가장 많다. 세륨-142는 이론상 매우 느리게 붕괴할 수 있지만 지금까지 붕괴가 관측되지 않았다. 방사성 동위원소 세륨-144(반감기 약 285일)와 세륨-141(반감기 약 33일)은 핵분열 생성물로, 원전 사고 후 방사능 감시에서 측정된다.

생활 속 원소

세륨은 바스트네사이트와 모나자이트에서 다른 희토류와 함께 얻는다. 지각 속 함량이 구리와 비슷할 정도라, '희토류'라는 이름과 달리 결코 드물지 않다.

라이터를 켤 때 튀는 불꽃은 부싯돌 속 세륨 합금이 긁혀 떨어진 작은 조각이 공기 중에서 타는 것이다. 한때 가스등의 밝기를 높이는 가스 맨틀에도 산화세륨이 쓰였다. 세륨 화합물의 독성은 낮은 편이지만, 금속 가루는 쉽게 불이 붙으므로 주의해야 한다.