サマリウム (Sm): プロパティ、アプリケーション、歴史

〇 サマリウムそれは化学元素です希土類金属としても知られるランタニドのグループに属します。サマリウムは、ランタニドの古典的な +3 酸化状態を持っていますが、安定した +2 酸化状態も持っています。金属の形態がより深い腐食プロセスから保護する層を生成するため、耐食性に優れています。

金属の形態では、約 10 時間続く非連続的な工業プロセスで、高温でランタンを使用して還元することによって得られます。サマリウムは、サマリウムとコバルトの合金 SmCo の形で、主に永久磁石の製造に使用されます。と良好な温度で磁気特性を維持し、手頃な価格で耐腐食性のある磁石腐食。また、原子炉の中性子制御棒としても使用されています。

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この記事のトピック

1 - サマリウムについてのまとめ
2 - サマリウムの性質
3 - サマリウムの特徴
4 - サマリウムはどこにありますか?
5 - サマリウムの入手
6 - サマリウムの応用
7 - サマリウムの歴史

サマリウムのまとめ

サマリウム、記号 Sm、原子番号 62 は、希土類金属としても知られるランタニドに属する金属です。
他のランタニドと同様に、化合物の酸化状態は +3 ですが、安定状態は +2 です。
耐食性に優れています。
主にモナザイトとバストネサイトに見られます。
その金属形態は、ランタンによる還元によって生成されます。
コバルトと金属合金を形成する場合、主に永久磁石の製造に使用されます。

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サマリウムの性質

シンボル： sm。
原子番号： 62.
原子質量： 150.36 a.u.a.u.
電気陰性度: 1,17.
融合点: 1072℃。
沸点： 1794℃。
密度： 7.520g.cm^-3 (α フォーム、25 ° C)。
電子構成: [Xe] 6秒² 4f⁶.
化学シリーズ: 希土類金属、ランタニド。

サマリウムの特徴

サマリウムは一つ 金属元素 ランタニド系列に属する、希土類金属とも呼ばれます。このグループの他の金属と同様に、サマリウムは ソフトホワイトメタル. ただし、そのような金属は通常、より厳しい酸化プロセスから保護する薄い酸化物層で覆われています。

他のすべてのランタニドと同様に、Sm には 溶液中の酸化状態 +3. しかし、それを際立たせているのは、 酸化状態 +2 明確に定義、要素とのみ共有するものイッテルビウム (Yb) このシリーズのユーロピウム (Eu)。

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希酸または蒸気と接触すると、サマリウムはHガスを放出します₂、酸化物Smの形成に加えて₂〇₃ 大気の存在下で燃焼した場合。加熱すると、サマリウムはHと反応することができます₂ SmHなどの水素化物を形成する₂ そしてSmH₃. この元素を炭素と一緒に加熱すると、サマリウム炭化物も形成され、Sm が形成されます。₂W₃ とSmC₂.

天然のサマリウムは7つの同位体で構成されています、そのうちの 2 つは不安定であり、 ¹⁴⁷smと ¹⁴⁸sm。ただし、半減期は非常に長く、1.06 x 10¹¹ 年と 7 x 10¹⁵ 年、それぞれ。

サマリウムはどこにありますか？

サマリウムなどの希土類金属の主な供給源の 1 つである鉱物バストネサイトのサンプル。

プロメチウム (Pm) を除くすべてのランタニドは、主に 2 つの鉱物で自然界に存在します。 バストナサイト、希土類炭酸塩フッ化物の混合物、および モナザイト、希土類リン酸塩。

それでも、次のような他の鉱物でサマリウムを見つけることができます。 フェルグソナイト (軽希土類と重希土類、アクチノイド、その他の金属を混合した酸化物)、 ゼノタイム （リン酸イットリウム）と ユーディアライト (軽希土類と重希土類を組成に含む複数の金属のケイ酸塩)。

サマリウムの入手

その酸化物、リン酸塩、フッ化物などのサマリウム化合物は、 サマリウム鉱物源. 浸出を受けるまで、鉱物のクラッキングと準備採掘技術が使用されます酸、選択的結晶化、イオン交換または抽出による化合物の精製および分離溶媒。

ただし、アプリケーションがより調査されている純粋な金属サマリウムを取得するには、別の手法が必要です。それは、その還元です。

あ サマリウム削減 別の希土類金属であるランタン (La) によって発生します。サマリウムは蒸気の形で生成され、反応は 1200 °C の温度で行われます。

小さい₂〇₃ (s) + 2 ラ (l) → ラ₂〇₃ (s) + 2 Sm (g)

この反応は真空チャンバー内でも起こり、圧力は 10^-3 10まで^-4 パスカル。サマリウムの酸化物からの回収率は90%台。このプロセスはバッチで行われ、平均所要時間は 10 時間で、20 ～ 40 kg の金属サマリウムが生成されます。工業プラントは、1 日あたり最大 100 kg のサマリウム蒸気を生成できます。

サマリウムの応用

サマリウムの主な用途は、永久磁石の製造です。. これは、彼が合金を形成するときに達成されますコバルト（Co）、その結晶形は SmCo₅ とSm₂共同₁₇. 低価格と高温に対する優れた耐性、つまりその特性を維持することで際立っていますモーターや発電機用途に必要な150℃の高温域でも安定した磁気特性を発揮します。エネルギー。

これは、主な競合相手である NdFeB 永久磁石 (最近注目を集めている) よりも優れています。ネオジム (Nd) 原子をジスプロシウム (Dy) またはテルビウム (Tb) に置き換えて熱抵抗を大きくする必要があり、価格が高くなります。最後の。さらに、SmCo 磁石は耐腐食性に優れています。

サマリウム また、原子炉の制御棒としても使用されています。 (核分裂で放出されるエネルギーを制御する装置)、その同位体から ¹⁴⁹Sm は中性子に対して非常に親和性があります。これは、核反応の動力学的制御を支援し、原子力発電所で生成されるエネルギーを制御します。

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サマリウムの歴史

ロシアのイルメン山脈では、モナザイトとサマルスカイトの 2 つの鉱物が発見され、そこからいくつかのレアアースが発見されました。. これは、1839 年にドイツの鉱物学者 Gustav Rose によって最初に記述されました。

彼はサマルスカイトの組成中にウランとタンタルを発見し、ウラノタンタライトという名前を提案しました。グスタフの兄弟で化学者のハインリッヒローゼは、1844 年に独立した分析を行い、実際、鉱物はニオブで構成されており、この金属の名前を作り出し、当時はニオブと呼ばれていましたコロンビウム。金属の名前と鉱物の組成を区別するために、Heirinch は、サンプルを提供してくれた Samarksy-Bykhovets 大佐に敬意を表して、鉱物の名前を「サマルスカイト」に変更することにしました。

1878 年に北アメリカで大量の鉱物サマルスカイトが発見され、新しい希土類元素を分離するための開始材料になりました。 Lecoq de Boisbaudran は、1879 年に鉱物サマルスカイトから新しい金属酸化物を分離し、サマリウムという名前を提案しました。、鉱物サマルスカイトの語源を維持します。

ステファノ・アラウジョ・ノヴァイス
化学の先生

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