O samariumdet er et kemisk grundstof tilhører gruppen af lanthanider, også kendt som sjældne jordarters metaller. Samarium har den klassiske +3 oxidationstilstand for lanthaniderne, men det har også den stabile +2 oxidationstilstand. Det har god modstandsdygtighed over for korrosion, da dets metalliske form producerer et lag, der beskytter det mod dybere ætsende processer.
I sin metalliske form opnås det ved reduktion med lanthan ved høje temperaturer i en diskontinuerlig industriel proces, der varer cirka ti timer. Samarium bruges hovedsageligt til fremstilling af permanente magneter, i form af en legering af samarium og kobolt, SmCo. OG en magnet, der bevarer sine magnetiske egenskaber ved gode temperaturer, er overkommelig og modstandsdygtig overfor korrosion. Det anvendes også som neutronkontrolstave i atomreaktorer.
Læs også: Chrom - et andet kemisk grundstof kendt for sin gode korrosionsbestandighed
Resumé om Samarium
Samarium, symbol Sm og atomnummer 62, er et metal, der tilhører lanthaniderne, også kendt som sjældne jordarters metaller.
Ligesom de andre lanthanider har den en oxidationstilstand på +3 i forbindelser, men den har også en stabil tilstand på +2.
Det har god korrosionsbestandighed.
Det findes hovedsageligt i monazit og bastnasit.
Dens metalliske form fremstilles via reduktion med lanthan.
Det bruges hovedsageligt til produktion af permanente magneter, når det danner metalliske legeringer med kobolt.
Samarium ejendomme
Symbol: sm.
Atom nummer: 62.
Atommasse: 150,36 a.u.a.u.
Elektronegativitet: 1,17.
Fusionspunkt: 1072 °C.
Kogepunkt: 1794 °C.
Massefylde: 7,520 g.cm-3 (a-form, 25 °C).
Elektronisk konfiguration: [Xe] 6s2 4f6.
kemisk serie: sjældne jordarters metaller, lanthanider.
Karakteristika for samarium
samarium er en af de metalliske elementer tilhørende lanthanid-serien, også kendt som sjældne jordarters metaller. Ligesom de andre metaller i denne gruppe er samarium en blødt, hvidt metal. Imidlertid er sådanne metaller almindeligvis dækket af et tyndt oxidlag, der beskytter dem mod mere alvorlige oxidative processer.
Som alle andre lanthanider har Sm oxidationstilstand +3 i opløsning. Det, der dog adskiller det, er oxidationstilstand +2 veldefineret, noget den kun deler med elementerne ytterbium (Yb) og europium (Eu) i denne serie.
Ved kontakt med fortyndede syrer eller damp frigiver samarium H-gas2, foruden at danne oxidet Sm2O3 når den brændes i nærvær af atmosfærisk luft. Ved opvarmning kan samarium reagere med H2 og danner hydrider såsom SmH2 og SmH3. Samariumcarbider kan også dannes, når dette grundstof opvarmes med kulstof og danner Sm2W3 og SmC2.
Naturligt samarium er sammensat af syv isotoper, hvoraf to er ustabile, den 147sm og den 148sm. Deres halveringstider er dog meget lange, idet de er 1,06 x 1011 år og 7 x 1015 år hhv.
Hvor kan samarium findes?
Alle lanthanider, med undtagelse af promethium (Pm), findes i naturen i to mineraler, hovedsageligt bastnasite, en blanding af sjældne jordarters carbonatfluorider og monazit, en sjælden jordart fosfat.
Alligevel er det muligt at finde samarium i andre mineraler, som f.eks fergusonit (et oxid, der blander lette og tunge sjældne jordarter, actinider og andre metaller). xenothym (et yttriumphosphat) og eudialite (et silikat af flere metaller, der har lette og tunge sjældne jordarter i sin sammensætning).
At få samarium
Samariumforbindelser, såsom dets oxider, fosfater og fluorider, kan fås fra samarium mineralkilder. Mineralkrakning og forberedelse af minedrift anvendes, indtil det udvaskes syre, oprensning og separation af forbindelser, enten ved selektiv krystallisation, ionbytning eller ekstraktion ved opløsningsmiddel.
Men for at opnå rent metallisk samarium, hvis anvendelser er mere udforskede, er en anden teknik nødvendig: dens reduktion.
EN samarium reduktion opstår af et andet sjældent jordarters metal, lanthan (La). Samarium produceres i form af en damp, og reaktionen foregår ved en temperatur på 1200 °C:
sm2O3 (s) + 2 La (l) → La2O3 (s) + 2 Sm (g)
Denne reaktion finder også sted inde i et vakuumkammer med tryk i området 10-3 til 10-4 Pascals. Genvindingsgraden for samarium fra dets oxid er i intervallet 90%. Processen foregår i batches, med en gennemsnitlig varighed på ti timer, og producerer fra 20 til 40 kg metallisk samarium. Et industrianlæg kan producere op til 100 kg samariumdamp om dagen.
Samarium applikationer
Den vigtigste anvendelse af samarium er i produktionen af permanente magneter.. Dette opnås, når han danner legeringen med kobolt (Co), hvis krystallinske former er SmCo5 og Sm2co17. Den skiller sig ud for sin lave pris og for sin store modstandsdygtighed over for høje temperaturer, det vil sige, at den bevarer sine egenskaber stabile magnetiske egenskaber selv ved temperaturer i området 150 °C, nødvendige for anvendelse i motorer og kraftgeneratorer. energi.
Dette sætter den foran sin største konkurrent, NdFeB permanente magneter (som har fået mere opmærksomhed på det seneste), som nødt til at erstatte neodym (Nd) atomer med dysprosium (Dy) eller terbium (Tb) for at have større termisk modstand, hvilket øger deres pris Finale. Ydermere er SmCo-magneter mere modstandsdygtige over for korrosion.
Samariet Den anvendes også som kontrolstang i atomreaktorer. (enheder, der styrer den energi, der frigives i en fission), da dens isotop 149Sm har en stor affinitet for neutroner. Dette hjælper med den kinetiske kontrol af nukleare reaktioner og kontrollerer den energi, der produceres i kernekraftværker.
Se også: Strontium - et andet kemisk element, der bruges til fremstilling af magneter
samariums historie
I de russiske bjerge Ilmen blev to mineraler opdaget, hvorfra flere sjældne jordarter blev opdaget: monazit og samarskit. Dette blev første gang beskrevet i 1839 af den tyske mineralog Gustav Rose.
Han fandt uran og tantal i sammensætningen af samarskit og foreslog således navnet uranotantalit. Gustavs bror, kemikeren Heinrich Rose, lavede en uafhængig analyse i 1844 og fandt ud af, at meget af mineralet var faktisk sammensat af niobium, hvilket opfandt navnet på dette metal, der på det tidspunkt blev kaldt columbium. For at skelne navnet på metallet og mineralets sammensætning besluttede Heirinch at omdøbe mineralet til "samarskite", til ære for oberst Samarksy-Bykhovets, som forsynede ham med prøver.
Store mængder af mineralet samarskit blev fundet i Nordamerika i 1878, hvilket gør det til et udgangsmateriale til isolering af nye sjældne jordarters grundstoffer. Lecoq de Boisbaudran isolerede i 1879 en ny metallisk oxid fra mineralet samarskit og foreslog navnet samarium., opretholdelse af etymologien af mineralet samarskit.
Af Stefano Araujo Novais
Kemi lærer
