Samariumas (Sm): savybės, pritaikymas, istorija

O samariumastai cheminis elementas priklauso lantanidų grupei, dar vadinamai retųjų žemių metalais. Samariume yra klasikinė lantanidų oksidacijos būsena +3, tačiau ji taip pat turi stabilią +2 oksidacijos būseną. Jis turi gerą atsparumą korozijai, nes metalinė forma sukuria sluoksnį, kuris apsaugo jį nuo gilesnių korozinių procesų.

Metalo pavidalu jis gaunamas redukuojant lantanu aukštoje temperatūroje per nepertraukiamą pramoninį procesą, trunkantį maždaug dešimt valandų. Samaris daugiausia naudojamas nuolatinių magnetų gamyboje, kaip samariumo ir kobalto lydinys SmCo. IR magnetas, kuris išlaiko savo magnetines savybes esant geroms temperatūroms, yra prieinamas ir atsparus korozija. Jis taip pat naudojamas kaip neutronų valdymo strypai branduoliniuose reaktoriuose.

Taip pat skaitykite: Chromas – dar vienas cheminis elementas, žinomas dėl savo gero atsparumo korozijai

Santrauka apie Samariumą

• Samariumas, simbolis Sm ir atominis skaičius 62, yra metalas, priklausantis lantanidams, dar žinomiems kaip retųjų žemių metalai.

• Kaip ir kitų lantanidų, jo junginių oksidacijos būsena yra +3, bet taip pat stabili +2.

• Jis turi gerą atsparumą korozijai.

• Daugiausia randama monazite ir bastnazite.

• Jo metalinė forma gaunama redukuojant lantanu.

• Jis daugiausia naudojamas nuolatiniams magnetams gaminti, kai sudaro metalų lydinius su kobaltu.

Samariumo savybės

• Simbolis: sm.

• Atominis skaičius: 62.

• Atominė masė: 150,36 a.u.a.u.

• Elektronegatyvumas: 1,17.

• Susiliejimo taškas: 1072 °C.

• Virimo taškas: 1794 °C.

• Tankis: 7,520 g.cm^-3 (α forma, 25 °C).

• Elektroninė konfigūracija: [Xe] 6s² 4f⁶.

• cheminė serija: retųjų žemių metalai, lantanidai.

Samariumo savybės

Samariumo metalo pavyzdys, 99,9% grynumo.

samariumas yra vienas iš metaliniai elementai priklauso lantanido serijai, taip pat žinomi kaip retųjų žemių metalai. Kaip ir kiti šios grupės metalai, samaris yra a minkštas, baltas metalas. Tačiau tokie metalai dažniausiai yra padengti plonu oksido sluoksniu, kuris apsaugo juos nuo sunkesnių oksidacinių procesų.

Kaip ir visi kiti lantanidai, Sm turi tirpalo oksidacijos laipsnis +3. Tačiau tai, kas jį išskiria, yra Oksidacijos būsena +2 gerai apibrėžta, ką jis bendrina tik su elementais iterbis (Yb) ir šios serijos europiu (Eu).

Susilietus su praskiestomis rūgštimis arba garais, samaris išskiria H dujas₂, be to, susidaro oksidas Sm₂O₃ kai dega esant atmosferos orui. Kaitinamas samaris gali reaguoti su H₂ ir sudaro hidridus, tokius kaip SmH₂ ir SmH₃. Samariumo karbidai taip pat gali susidaryti kaitinant šį elementą anglimi, susidaro Sm₂W₃ ir SmC₂.

Natūralus samaris sudarytas iš septynių izotopų, iš kurių du yra nestabilūs, ¹⁴⁷sm ir ¹⁴⁸sm. Tačiau jų pusinės eliminacijos laikas yra labai ilgas – 1,06 x 10¹¹ metų ir 7x10¹⁵ metų, atitinkamai.

Kur galima rasti samariumą?

Mineralinio bastnazito, vieno iš pagrindinių retųjų žemių metalų, tokių kaip samaris, šaltinis.

Visi lantanidai, išskyrus prometį (Pm), gamtoje randami dviejuose mineraluose, daugiausia bastnazitas, retųjų žemių karbonato fluoridų mišinys ir monazitas, retųjų žemių fosfatas.

Visgi, samario galima rasti ir kituose mineraluose, pvz ferguzonitas (oksidas, maišantis lengvąsias ir sunkiąsias retųjų žemių medžiagas, aktinidus ir kitus metalus), ksenotimas (itrio fosfatas) ir eudialitas (kelių metalų silikatas, kurio sudėtyje yra lengvųjų ir sunkiųjų retųjų žemių).

Gauti samariumą

Samariumo junginių, tokių kaip jo oksidai, fosfatai ir fluoridai, galima gauti iš samariumo mineralų šaltiniai. Naudojami mineralinio krekingo ir paruošimo kasybos metodai, kol jis išplaunamas rūgštimi, junginių gryninimas ir atskyrimas, selektyvios kristalizacijos, jonų mainų arba ekstrahavimo būdu tirpiklis.

Tačiau norint gauti gryną metalinį samarį, kurio panaudojimas yra labiau ištirtas, reikalinga kita technika: jo sumažinimas.

A samariumo mažinimas atsiranda naudojant kitą retųjų žemių metalą – lantaną (La). Samaris susidaro garų pavidalu, o reakcija vyksta 1200 °C temperatūroje:

sm₂O₃ (s) + 2 La (l) → La₂O₃ (s) + 2 Sm (g)

Ši reakcija taip pat vyksta vakuuminėje kameroje, kurios slėgis yra 10 laipsnių diapazone^-3 iki 10^-4 Paskaliai. Samariumo atkūrimo greitis iš jo oksido yra 90%. Procesas vyksta partijomis, vidutiniškai 10 valandų ir pagaminama nuo 20 iki 40 kg metalinio samariumo. Pramoninis įrenginys per dieną gali pagaminti iki 100 kg samariumo garų.

Samariumo programos

Pagrindinis samariumo pritaikymas yra nuolatinių magnetų gamyba.. Tai pasiekiama, kai jis sudaro lydinį su kobaltas (Co), kurio kristalinės formos yra SmCo₅ ir Sm₂co₁₇. Jis išsiskiria žema kaina ir dideliu atsparumu aukštai temperatūrai, tai yra išlaiko savo savybes stabilios magnetinės savybės net 150 °C temperatūroje, būtinos varikliuose ir elektros generatoriuose. energijos.

Tai lenkia pagrindinį konkurentą NdFeB nuolatinius magnetus (kurie pastaruoju metu sulaukia vis daugiau dėmesio). reikia pakeisti neodimio (Nd) atomus disproziu (Dy) arba terbiu (Tb), kad būtų didesnė šiluminė varža, o tai padidina jų kainą Galutinis. Be to, SmCo magnetai yra atsparesni korozijai.

Samariumo ir kobalto nuolatiniai magnetai.

Samariumas Jis taip pat naudojamas kaip valdymo strypas branduoliniuose reaktoriuose. (prietaisai, valdantys dalijimosi metu išsiskiriančią energiją), nes jo izotopas ¹⁴⁹Sm turi didelį afinitetą neutronams. Tai padeda kinetiškai valdyti branduolines reakcijas, kontroliuojant branduolinėse jėgainėse pagamintą energiją.

Taip pat žiūrėkite: Stroncis – kitas cheminis elementas, naudojamas magnetų gamyboje

samariumo istorija

Rusijos kalnuose Ilmene buvo aptikti du mineralai, iš kurių buvo aptikta keletas retųjų žemių: monazitas ir samarskite. Pirmą kartą tai 1839 metais aprašė vokiečių mineralogas Gustavas Rose.

Samarskite sudėtyje jis rado urano ir tantalo, todėl pasiūlė pavadinimą uranotantalitas. Gustavo brolis chemikas Heinrichas Rose'as 1844 m. atliko nepriklausomą analizę ir nustatė, kad didžioji dalis Mineralas iš tikrųjų buvo sudarytas iš niobio, todėl buvo pavadintas šis metalas, kuris tuo metu buvo vadinamas kolumbis. Norėdamas atskirti metalo pavadinimą ir mineralo sudėtį, Heirinchas nusprendė pervadinti mineralą „samarskitu“ pulkininko Samarksy-Bykhovetso garbei, kuris jam pateikė pavyzdžius.

1878 m. Šiaurės Amerikoje buvo rasta daug mineralinio samarsito, todėl tai buvo pradinė medžiaga naujiems retųjų žemių elementams izoliuoti. Lecoq de Boisbaudran 1879 m. išskyrė naują metalo oksidą iš mineralo samarskite ir pasiūlė pavadinimą samaris., išlaikant mineralo samarskito etimologiją.

Autorius Stefano Araujo Novais
Chemijos mokytojas