O samariumc'est un élément chimique appartenant au groupe des lanthanides, également appelés métaux des terres rares. Le samarium a l'état d'oxydation classique +3 des lanthanides, mais il a également l'état d'oxydation stable +2. Il a une bonne résistance à la corrosion, car sa forme métallique produit une couche qui le protège des processus corrosifs plus profonds.
Sous sa forme métallique, il est obtenu par réduction au lanthane, à haute température, dans un procédé industriel discontinu d'une dizaine d'heures. Le samarium est principalement utilisé dans la production d'aimants permanents, sous la forme d'un alliage de samarium et de cobalt, SmCo. ET un aimant qui conserve ses propriétés magnétiques à de bonnes températures, est abordable et résistant aux corrosion. Il est également appliqué comme barres de contrôle des neutrons dans les réacteurs nucléaires.
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Résumé sur le samarium
Le samarium, de symbole Sm et de numéro atomique 62, est un métal appartenant aux lanthanides, également appelés métaux des terres rares.
Comme les autres lanthanides, il a un état d'oxydation de +3 dans les composés, mais il a également un état stable de +2.
Il a une bonne résistance à la corrosion.
On le trouve principalement dans la monazite et la bastnasite.
Sa forme métallique est produite par réduction avec du lanthane.
Il est principalement utilisé pour la production d'aimants permanents lorsqu'il forme des alliages métalliques avec le cobalt.
Propriétés du samarium
Symbole: nm.
Numéro atomique: 62.
Masse atomique: 150,36 u.a.u.
Électronégativité : 1,17.
Point de fusion : 1072 °C.
Point d'ébullition: 1794°C.
Densité: 7.520 g.cm-3 (forme α, 25 °C).
Configuration électronique: [Xe] 6s2 4f6.
série chimique : métaux de terres rares, lanthanides.
Caractéristiques du samarium
le samarium est l'un des éléments métalliques appartenant à la série des lanthanides, également connus sous le nom de métaux de terres rares. Comme les autres métaux de ce groupe, le samarium est un métal doux et blanc. Cependant, ces métaux sont généralement recouverts d'une fine couche d'oxyde qui les protège des processus oxydatifs plus sévères.
Comme tous les autres lanthanides, Sm a le état d'oxydation +3 en solution. Ce qui le distingue cependant, c'est état d'oxydation +2 bien défini, quelque chose qu'il ne partage qu'avec les éléments ytterbium (Yb) et l'europium (Eu) de cette série.
Au contact d'acides dilués ou de vapeur, le samarium libère du gaz H2, en plus de former l'oxyde Sm2O3 lorsqu'il est brûlé en présence d'air atmosphérique. Lorsqu'il est chauffé, le samarium peut réagir avec H2 et forment des hydrures tels que SmH2 et le SMH3. Des carbures de samarium peuvent également se former lorsque cet élément est chauffé avec du carbone, formant Sm2O3 et le SmC2.
Le samarium naturel est composé de sept isotopes, dont deux sont instables, le 147nm et le 148nm. Cependant, leurs demi-vies sont très longues, étant de 1,06 x 1011 ans et 7 x 1015 ans, respectivement.
Où peut-on trouver du samarium ?
Tous les lanthanides, à l'exception du prométhium (Pm), se trouvent dans la nature dans deux minéraux, principalement bastnasite, un mélange de fluorures de carbonate de terre rare, et le monazite, un phosphate de terre rare.
Pourtant, il est possible de trouver du samarium dans d'autres minéraux, tels que fergusonite (un oxyde qui mélange des terres rares légères et lourdes, des actinides et d'autres métaux), le xénothyme (un phosphate d'yttrium) et le eudialite (un silicate de plusieurs métaux qui a des terres rares légères et lourdes dans sa composition).
Obtention du samarium
Les composés du samarium, tels que ses oxydes, phosphates et fluorures, peuvent être obtenus à partir de sources minérales de samarium. Des techniques de craquage et de préparation minière du minerai sont utilisées, jusqu'à ce qu'il subisse une lixiviation acide, purification et séparation des composés, soit par cristallisation sélective, échange d'ions ou extraction par solvant.
Cependant, pour obtenir du samarium métallique pur, dont les applications sont plus explorées, une autre technique est nécessaire: sa réduction.
UN réduction de samarium se produit par un autre métal de terre rare, le lanthane (La). Le samarium est produit sous forme de vapeur et la réaction a lieu à une température de 1200 °C :
nm2O3 (s) + 2 La (l) → La2O3 (s) + 2 Sm (g)
Cette réaction a également lieu à l'intérieur d'une chambre à vide, avec une pression de l'ordre de 10-3 à 10-4 Pascals. Le taux de récupération du samarium à partir de son oxyde est de l'ordre de 90 %. Le procédé se déroule par lots, d'une durée moyenne d'une dizaine d'heures, et produit de 20 à 40 kg de samarium métallique. Une usine industrielle peut produire jusqu'à 100 kg de vapeur de samarium par jour.
Demandes de samarium
La principale application du samarium est la production d'aimants permanents.. Ceci est réalisé lorsqu'il forme l'alliage avec le Cobalt (Co), dont les formes cristallines sont SmCo5 et SM2co17. Il se distingue par son prix bas et par sa grande résistance aux températures élevées, c'est-à-dire qu'il conserve ses propriétés propriétés magnétiques stables même à des températures de l'ordre de 150 °C, nécessaires pour l'application dans les moteurs et les générateurs de puissance. énergie.
Cela le place devant son principal concurrent, les aimants permanents NdFeB (qui ont attiré plus d'attention ces derniers temps), qui nécessité de remplacer les atomes de néodyme (Nd) par du dysprosium (Dy) ou du terbium (Tb) pour avoir une plus grande résistance thermique, ce qui augmente leur prix Final. De plus, les aimants SmCo sont plus résistants à la corrosion.
Le samarium Il est également appliqué comme barre de commande dans les réacteurs nucléaires. (dispositifs qui contrôlent l'énergie libérée lors d'une fission), puisque son isotope 149Sm a une grande affinité pour les neutrons. Cela aide au contrôle cinétique des réactions nucléaires, en contrôlant l'énergie produite dans les centrales nucléaires.
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histoire du samarium
Dans les montagnes russes d'Ilmen, deux minéraux ont été découverts à partir desquels plusieurs terres rares ont été découvertes: la monazite et la samarskite. Cela a été décrit pour la première fois en 1839 par le minéralogiste allemand Gustav Rose.
Il trouva de l'uranium et du tantale dans la composition de la samarskite et proposa ainsi le nom d'uranotantalite. Le frère de Gustav, le chimiste Heinrich Rose, a fait une analyse indépendante en 1844 et a découvert qu'une grande partie de la minéral était en fait composé de niobium, d'où le nom de ce métal qui, à l'époque, s'appelait colombium. Pour différencier le nom du métal et la composition du minéral, Heirinch a décidé de renommer le minéral "samarskite", en l'honneur du colonel Samarksy-Bykhovets, qui lui a fourni des échantillons.
De grandes quantités de samarskite minérale ont été découvertes en Amérique du Nord en 1878, ce qui en fait un matériau de départ pour isoler de nouveaux éléments de terres rares. Lecoq de Boisbaudran a isolé, en 1879, un nouvel oxyde métallique à partir du minéral samarskite, proposant le nom de samarium., conservant l'étymologie du minéral samarskite.
Par Stefano Araujo Novais
Professeur de chimie
