Самарій

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Самарій (Sm)
Атомний номер 62
Зовнішній вигляд
простої речовини
рідкоземельний сріблястий метал
Властивості атома
Атомна маса
(молярна маса)
150,36 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома 181 пм
Енергія іонізації
(перший електрон)
540,1(5,60) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація [Xe] 4f6 6s2
Хімічні властивості
Ковалентний радіус 162 пм
Радіус іона (+3e) 96,4 пм
Електронегативність
(за Полінгом)
1,17
Електродний потенціал Sm←Sm3+ -2,30В
Sm←Sm2+ -2,67В
Ступені окиснення 3, 2
Термодинамічні властивості
Густина 7,520 г/см³
Питома теплоємність 0,180 Дж/(K моль)
Теплопровідність (13,3) Вт/(м К)
Температура плавлення 1350 K
Теплота плавлення 8,9 кДж/моль
Температура кипіння 2064 K
Теплота випаровування 165 кДж/моль
Молярний об'єм 19,9 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки ромбоедрична
Період ґратки 9,000 Å
Відношення c/a n/a
Температура Дебая 166,00 K
Періодична система елементів
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

Самарій - хімічний елемент з атомним номером 62, лантаноїд.

Самарій у ампулі в атмосфері аргону

Символ Sm, ат. н. 62; ат. м. 150,36. Сріблястий м'який метал. Рідкісноземельний елемент. Належить до лантаноїдів. Густина С. 7536 кг/м³, tплав 1072 °C, tкип 1800 °C. Вміст С. в земній корі 8•10-4 % (мас).

Нижче 917оС кристалічна ґратка ромбоедрична (α-Sm), вище – кубічна (β-Sm). У природі існує 6 стабільних ізотопів 144Sm (3,09%), 148Sm (11,27%), 149Sm (13,82%), 150Sm (7,47%). 152Sm (26,63%), 154Sm (22,53%) і один радіоактивний ізотоп l47Sm (15,07%, з періодом піврозпаду бл. 100 млрд років, α-випромінювач). На повітрі стійкий, при кімнатній температурі реагує з водою, галогнами, HCl, HNO3, H2SO4.

Історія[ред.ред. код]

Про історію відкриття самарію існує деклька версій:

  1. У 1853 році швейцарський хімік Жан Шарль Галісард Маріньяк виявив його за адсорбційними лініями у спектрі дідимоксиду. У 1879 самарій виділив Лекок де Буабодран з мінералу самарськіту ((Y,Ce,U,Fe)3(Nb,Ta,Ti)5O16).
  2. У 1878 швейцарський хімік Марк Делафонтен відкрив самарій теж у Дідимоксиді і спочатку назвав його Деціум. У 1881 знаходить Делафонтен у ізольованому ним деціумі ще один елемент.
  3. Лекок де Буабодран повторює спектроскопічно відкриття самарію зроблене Маріньяком у 1853, однак на цей раз вже чистого елементу.
  4. У 1901 році французький хімік Ежен Анатоль Демарсе зумів виділити два оксиди самарію.


У 1903 році німецький хімік Вільгельм Мутман добуває самарій електролізом.

Походження назви[ред.ред. код]

Назва походить від мінералу самарськіту, який дав вченим на аналіз російський гірничий інспектор В. Е. Самарський-Биховець.

Розповсюдження[ред.ред. код]

Присутній у багатьох мінералах (бастнезит, гадолініт, лопарит, монацит, ортит, самарськіт і інш.). Джерело отримання самарію – рідкісноземельні мінерали, в яких самарій знаходиться спі-льно з іншими елементами церієвої групи. Самарій міститься в ґранітах, у середньому кожна тонна ґраніту містить 17,3 г самарію.

Отримання[ред.ред. код]

Одержують С. лантанотермічним відновленням SmF3 з подальшою вакуумною дистиляцією. Виходячи від мінералів Бастнезит та Монацит за допомогою іонного обміну або екстракції проходить відділення рідкісноземельних елементів. На останньому етапі відновлюють самарій із оксиду за допомогою лантану і закінчують процес сублімацією чистого самарію.

Концентрат, який містить Sm, Eu, Gd, Tb і деякі інші РЗЕ, розділяють екстракцією, йонообмінною сорбцією або комбінованим методом з одночасним селективним відновленням Eu. Самарій з одержаних таким чином розчинів осаджують у вигляді карбонату або оксалату і прокалюють до Sm2O3.

Осн. метод одержання металічного самарію – металотермічне відновлення Sm2O3 лантаном або мішметалом у вакуумі при 1600°С. Використовують також карботермічний метод відновлення Sm2O3.

Використання[ред.ред. код]

С. додають до скла, яке застосовують для захисту від нейтронного випромінювання. Сполуки С. застосовують у світлотехніці.

Інтерметалічні сполуки самарію з кобальтом SmCo5 і SmCo17 – сировина для сильних постійних магнітів. Керамічні матеріали, до складу яких входить оксид самарію, використовують як захисні матеріали в реакторобудуванні. Самарій і його сполуки – важливий для атомної енергетики: самарію властивий великий поперечний переріз захоплення теплових нейтронів – близько 6500 барн, що більше, ніж у бору і кадмію – традиційних матеріалів регулюючих стрижнів. Сполуки самарію – добавка-активатор до скла, здатного люмінесцувати (дає одиночні спалахи) і використову-ються при дослідженнях інфрачервоного випромінюван-ня в астрономії, для виявлення шкідливого радіоактив-ного випромінювання в ядерних лабораторіях. Самарій застосовують для активації оксидних катодів, у виробництві люмінофорів, синтетичних залізних гранатів, кераміч. конденсаторів, каталізаторів, пігментів тощо.

Хімічні властивості[ред.ред. код]

Самарій повільно, а при температурі вище 150 °C активно реагує з киснем повітря з утворенням самарій (ІІІ) оксиду:

4Sm + 3O2 → 2 Sm2O3

Повільно реагує з водою, однак реакція пришвидшується при нагріванні з утворенням гідроксиду:

2Sm (тв) + 6 H2O (р) → 2 Sm(OH)3 (aq) + 3 H2 (г)

Самарій реагує з галогенами:

2Sm (тв) + 3F2 (г) → 2 SmF3 (тв) [сіль білого кольору ]
2Sm (тв) + 3Cl2 (г) → 2 SmCl3 (тв) [сіль жовтого кольору]
2Sm (тв) + 3Br2 (г) → 2 SmBr3 (тв) [сіль жовтого кольору ]
2Sm (тв) + 3I2 (г) → 2 SmI3 (тв) [сіль оранжевого кольору ]

Sm реагує з розбавленими кислотами з утворенням Sm(III) іону який забарвлює розчин у жовтий колір (існує як [Sm(OH2)9]3+ аква-комплекс)

2 Sm (тв) + 3 H2SO4 (aq) → 2 Sm3+ (aq) + 3 SO2−4 (aq) + 3 H2 (г)

Самарій один з небагатьох рідкісноземельних металів, що може проявляти ступінь окислення +2. У водному розчині акваіони Sm2+ мають червоний колір.

Література[ред.ред. код]

Посилання[ред.ред. код]

Самарій на webelements.com (англ.)