Cer (IPA: []angepasst von: , ; seltener auch Zer bzw. Cerium genannt) ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Ce und der Ordnungszahl 58. Im Periodensystem steht es in der Gruppe der Lanthanoide und zählt damit auch zu den Metallen der Seltenen Erden.
Cer ist ein silbergraues, relativ weiches, duktiles, paramagnetisches und reaktives Metall. Es ist das am häufigsten vorkommende Lanthanoid und in etwa so häufig wie Kupfer. Cer kommt in der Natur stets zusammen mit den anderen leichten Lanthanoiden in den Ceriterden vor. Das größte Vorkommen liegt in Bayan Obo in der Volksrepublik China. Für die Gewinnung von reinem Cer muss es durch Oxidation und anschließende Extraktion von den anderen Seltenen Erden getrennt werden. Technisch wichtigste Cerverbindung ist Cer(IV)-oxid, das wegen seiner katalytischen Eigenschaften in Fahrzeugkatalysatoren, aber auch als Poliermittel eingesetzt wird. Metallisches Cer wird häufig ohne Trennung als Mischmetall in der Stahlherstellung eingesetzt.
Cer wurde 1803 durch Wilhelm Hisinger und Jöns Jakob Berzelius entdeckt und nach dem Zwergplaneten Ceres benannt, 1826 konnte Carl Gustav Mosander erstmals unreines Cermetall herstellen. 1890 entwickelte Carl Auer von Welsbach den Glühstrumpf für die Gasbeleuchtung, in dem er erstmals Cer kommerziell einsetzte.
Geschichte mini|links|Jöns Jakob Berzelius 1751 beschrieb Axel Frederic Cronstedt zwei Minerale aus Bispberg bei Säter und Bastnäs, die er beide tungsten („schwerer Stein“) nannte. Im Mineral aus Bispberg konnte 1781 Carl Wilhelm Scheele das Wolfram finden, es wurde Scheelit genannt. Das andere Mineral untersuchte er nur unvollständig, er fand kein Wolfram, stattdessen nur Silicium, Aluminium und Eisen.Jan Trofast: The Discovery of Cerium – A Fascinating Story. In: C.H. Evans (Hrsg.): Episodes from the History of the Rare Earth Elements. Band 15, Kluwer Academic Publishers 1996, ISBN 978-94-009-0287-9, S. 13–36.
Ab 1803 untersuchten Wilhelm Hisinger und Jöns Jakob Berzelius den tungsten aus Bastnäs, ob er das mittlerweile von Johan Gadolin entdeckte Yttrium enthalten könnte. Dabei fanden sie ein zwar dem Yttrium ähnliches, aber deutlich unterscheidbares Element, das sie vorläufig Bastium (nach Bastnäs), bald aber Cerium und das Mineral Cerit, nach dem 1801 entdeckten Zwergplaneten Ceres, nannten. Um ihre Entdeckung abzusichern, stellten Hiesinger und Berzelius Salze des unbekannten Elementes mit verschiedenen Säuren her.Wilhelm von Hiesinger, Jöns Jakob Berzelius: Cerium Ein neues Metall aus einer Schwedischen Steinart, Bastnäs Tungsten genannt. In: Neues allgemeines Journal der Chemie. Band 2, Heft 4, 1803, S. 397–418 (online).
Gleichzeitig mit Hisinger und Berzelius untersuchte auch Martin Heinrich Klaproth das Mineral aus Bastnäs und fand darin eine unbekannte, typisch hellbraun gefärbte Erde, die er nach „blassgelb“ Ochroït-Erde und das Mineral Ochroït nannte.Martin Heinrich Klaproth: Chemische Untersuchung des Ochroïts. In: Neues allgemeines Journal der Chemie. Band 2, Heft 3, 1803, S. 303–316 (online). Da beide gleichzeitig die Entdeckung des neuen Elementes verkündeten, beanspruchten sowohl Hisinger und Berzelius als auch Klaproth die Priorität für die Entdeckung und damit das Recht, den Namen des Elementes zu bestimmen. Dies wurde schließlich von Adolph Ferdinand Gehlen, dem Herausgeber der Zeitschrift Neues allgemeines Journal der Chemie entschieden, in der beide Artikel zur Entdeckung erschienen waren. Dieser entschied für Berzelius und Hisinger, da in deren Arbeit stärker die metallische Natur der entdeckten Substanz betont wurde, während Klaproth eher unbestimmt von einer Erde sprach. Klaproth akzeptierte Cerium als Namen des neuen Elementes.
1826 gelang es Carl Gustav Mosander, durch Reaktion von Kaliumdampf mit Cerchlorid ein stark verunreinigtes metallisches Cer in Form eines braunen Pulvers zu erhalten.Paweł Miśkowiec: Name game: the naming history of the chemical elements: part 2—turbulent nineteenth century. In: Foundations of Chemistry. 2022, Band 25, Nummer 2, S. 215–234 doi:10.1007/s10698-022-09451-w. Er entdeckte auch, dass Cerit neben Cer auch weitere Elemente enthält. 1839 isolierte er das LanthanC.G. Mosander: Lantan, ein neues Metall. In: Poggendorffs Annalen. Band 46, 1839, S. 648–649 ()., 1842 das DidymC.G. Mosander: Ein neues Metall, Didym, betreffend. In: Poggendorffs Annalen. Band 56, 1842, S. 503–505 ().. Dieses stellte sich seinerseits als Mischung von Praseodym und Neodym heraus.Marco Fontani, Mariagrazia Costa, Mary Virginia Orna: The Lost Elements. Oxford University Press, 2015, ISBN 978-0-19-938334-4, S. 171–173. 1875 konnten William Hillebrand und Thomas Herbert Norton durch Elektrolyse von Cerchlorid reines Cer gewinnen.R. Bunsen: Elektrolytische Abscheidung des Cers, Lanthans und Didyms. In: Poggendorffs Annalen. Band 155, 1875, S. 633–639 ().
Erstmals verwendet wurde Cer 1890 von Carl Auer von Welsbach. Er hatte bei der Trennung von Thoriumerzen bemerkt, dass Lösungen, die Thorium und geringe Mengen Cer enthalten, durch eine Flamme stark leuchten können. Daraus entwickelte er einen Glühstrumpf für die Gasbeleuchtung, der etwa 99 % Thorium- und 1 % Cer(IV)-oxid enthielt.Roland Adunka, Mary Virginia Orna: Carl Auer von Welsbach: Chemist, Inventor, Entrepreneur. Springer, 2018, ISBN 978-3-319-77904-1, S. 71–74.
1975 nannte Primo Levi ein Kapitel in seinem Buch Das periodische System „Cer“. Er schildert darin, wie er im KZ Auschwitz aus gefundenem Auermetall Zündsteine herstellte, diese verkaufte und so einige Monate überleben konnte.Salvatore Scirè, Leonardo Palmisano: Cerium and cerium oxide: A brief introduction. In: Salvatore Scirè, Leonardo Palmisano (Hrsg.): Cerium Oxide (CeO2): Synthesis, Properties and Applications. Elsevier, 2020, ISBN 978-0-12-815661-2.
Vorkommen mini|links|Monazit-(Ce) Cer ist auf der Erde ein zwar insgesamt seltenes, aber mit einem Gehalt von 66 ppm in der kontinentalen Erdkruste verbreitet vorkommendes Element. Seine Häufigkeit ist vergleichbar mit der von anderen Metallen wie Kupfer oder Zink. Cer ist das häufigste Seltenerdmetall vor Neodym und Lanthan. Wie die anderen Lanthanoide ist Cer ein lithophiles Element, das vorwiegend in der Lithosphäre der Erde zu finden ist. Geochemisch wirkt Cer als ein inkompatibles Element, das sich beim teilweisen Schmelzen und der fraktionierten Kristallisation von Magma bevorzugt in der Schmelze anreichert. Es ist daher stärker in der kontinentalen Erdkruste im Vergleich zum Erdmantel konzentriert.Catherine Chauvel: Cerium. In: William White (Hrsg.): Encyclopedia of Geochemistry. Springer, 2018, ISBN 978-3-319-39311-7, S. 226–229.
Im Gegensatz zu anderen Lanthanoiden ist Cer nicht nur als dreiwertiges, sondern auch als vierwertiges Ion stabil. Darum kann das normalerweise dreiwertig vorliegende Cer unter speziellen, stark oxidativen Bedingungen zu vierwertigem Cer oxidiert werden, das stark abweichende Eigenschaften besitzt. Es kommt zur sogenannten Cer-Anomalie, bei der Gesteine und Minerale einen erhöhten (positiv) oder erniedrigten (negativ) Gehalt an Cer im Vergleich zu den anderen Lanthanoiden aufweisen. Entscheidend für die Bildung von oxidativen Bedingungen ist vor allem der Gehalt von elementarem Sauerstoff in der Umgebung. Ein Mineral, das häufig eine positive Cer-Anomalie besitzt ist Zirkon. Dies liegt daran, dass sowohl drei- als auch vierwertiges Cer Zirconium im Kristallgitter des Minerals ersetzen kann. Allerdings wird vierwertiges Cer bedingt durch den gleichen Oxidationszustand und einen ähnlichen Ionenradius deutlich leichter in Zirkon eingebaut. Daher weist Zirkon, der in Magma mit einer hohen Sauerstoff-Fugazität entstanden ist, eine größere Cer-Anomalie auf.Shihua Zhong, Reimar Seltmann, Hongying Qu, Yingxin Song: Characterization of the zircon Ce anomaly for estimation of oxidation state of magmas: a revised Ce/Ce* method. In: Mineralogy and Petrology. Band 113, 2019, S. 755–763, doi:10.1007/s00710-019-00682-y. Auch bei der Verwitterung kann in Lateriten eine Cer-Anomalie auftreten.Jean-Jacques Braun, Maurice Pagel, Jean-Pierre Muller, Paul Bilong, Annie Michard, Bernard Guillet: Cerium anomalies in lateritic profiles. In: Geochimica et Cosmochimica Acta. Band 54, Nr. 3, 1990, S. 781–795, doi:10.1016/0016-7037(90)90373-S.
Zudem kommt es in sauerstoffhaltigem Meerwasser zu einer negativen Cer-Anomalie, da das Element vom gut löslichen dreiwertigen zum schwerlöslichen vierwertigen Ion oxidiert werden kann. Dieses reichert sich bevorzugt an der Oberfläche von manganhaltigen Mineralen wie Manganknollen an, die dementsprechend eine positive Cer-Anomalie aufweisen. Da Mangan seinerseits Cer reduzieren kann, bildet sich ein Redox-Gleichgewicht aus. Wie stark die Cer-Anomalie ist, hängt maßgeblich vom Sauerstoffgehalt und dem pH-Wert der Umgebung ab. Die Messung der Cer-Anomalie in Sedimentgesteinen kann daher zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes von Meerwasser in der Erdgeschichte dienen. Der genaue Mechanismus der Oxidation von Cer im Meerwasser ist unklar, er kann wahrscheinlich entweder abiotisch oder durch Mikroorganismen erfolgen.Rosalie Tostevin: Cerium Anomalies and Paleoredox. In: Elements in Geochemical Tracers in Earth System Science. Cambridge University Press, 2021, S. 1–6, doi:10.1017/9781108847223.Kun Zhang, Graham A. Shields: Sedimentary Ce anomalies: Secular change and implications for paleoenvironmental evolution. In: Earth-Science Reviews. Band 229, 2022, Artikel 104015, doi:10.1016/j.earscirev.2022.104015.
mini|Bastnäsit-(Ce) Cer bildet eine Vielzahl von Mineralen. In diesen kommen immer auch andere Seltene Erden vor, insbesondere die Ceriterden wie Praseodym, Neodym oder Samarium. Viele Cerminerale bilden Mischkristallreihen, bei denen neben den überwiegend cerhaltigen Endgliedern auch solche bekannt sind, bei denen andere Seltenerdelemente wie Yttrium, Lanthan oder Neodym überwiegen. Zu diesen zählen auch die häufigsten Cerminerale Monazit, Allanit und Bastnäsit. Insgesamt sind 2025 155 cerhaltige Minerale bekannt.The mineralogy of Cerium. In: mindat.org, Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 23. Oktober 2025. In den meisten davon liegt Cer als dreiwertiges Ion vor, es gibt jedoch auch einige mit vierwertigen Cerionen, von denen Cerianit-(Ce), (Ce4+,Th)O2, das häufigste ist.A.R. Graham: Cerianite, CeO2: a new rare-earth oxide mineral. In: American Mineralogist. Band 40 Nr. 7–8, 1955, S. 560–564 (online, pdf).Cerianite-(Ce). In: mindat.org, Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 23. Oktober 2025.
Zu den Orten mit den größten und wichtigsten Vorkommen an Ceriterden zählen Bayan Obo in der Volksrepublik China, Araxá in Brasilien, Amba Dongar in Indien, Mount Weld in Australien, Kuannersuit auf Grönland, Lowosero in Russland sowie die Bear Lodge Mountains in Wyoming und Mountain Pass in Kalifornien, Vereinigte Staaten.M.P. Smith, K. Moore, D. Kavecsánszki, A.A. Finch, J. Kynicky, F. Wall: From mantle to critical zone: A review of large and giant sized deposits of the rare earth elements. In: Geoscience Frontiers. Band 7, 2016, S. 315–334, doi:10.1016/j.gsf.2015.12.006. Insbesondere in Bayan Obo befinden sich große Mengen Cer. Die Gesamtreserven an Seltenerdelementen in Bayan Obo werden auf 57,1 Millionen Tonnen oder etwa 42 % der Reserven auf der ganzen Welt geschätzt. Davon ist etwa die Hälfte Cer, die andere Hälfte teilt sich auf Lanthan, Neodym und geringere Anteile der anderen Seltenen Erden auf.Hong-Rui Fan, Kui-Feng Yang, Fang-Fang Hu, Shang Liu, Kai-Yi Wang: The giant Bayan Obo REE-Nb-Fe deposit, China: Controversy and ore genesis. In: Geoscience Frontiers. Band 7, Nr. 3, 2016, S. 335–344, doi:10.1016/j.gsf.2015.11.005.