O samariumhet is een scheikundig element behorend tot de groep van de lanthaniden, ook wel bekend als zeldzame aardmetalen. Samarium heeft de klassieke +3 oxidatietoestand van de lanthaniden, maar heeft ook de stabiele +2 oxidatietoestand. Het heeft een goede weerstand tegen corrosie, omdat de metalen vorm een laag produceert die het beschermt tegen diepere corrosieve processen.
In zijn metallische vorm wordt het verkregen via reductie met lanthaan, bij hoge temperaturen, in een discontinu industrieel proces van ongeveer tien uur. Samarium wordt voornamelijk gebruikt bij de productie van permanente magneten, in de vorm van een legering van samarium en kobalt, SmCo. EN een magneet die bij goede temperaturen zijn magnetische eigenschappen behoudt, betaalbaar en resistent is corrosie. Het wordt ook toegepast als neutronencontrolestaven in kernreactoren.
Lees ook: Chroom - een ander chemisch element dat bekend staat om zijn goede corrosieweerstand
Samenvatting over Samarium
Samarium, symbool Sm en atoomnummer 62, is een metaal dat behoort tot de lanthaniden, ook wel bekend als zeldzame aardmetalen.
Net als de andere lanthaniden heeft het een oxidatietoestand van +3 in verbindingen, maar het heeft ook een stabiele toestand van +2.
Het heeft een goede corrosieweerstand.
Het wordt voornamelijk gevonden in monaziet en bastnasiet.
De metaalachtige vorm wordt geproduceerd via reductie met lanthaan.
Het wordt voornamelijk gebruikt voor de productie van permanente magneten wanneer het metaallegeringen vormt met kobalt.
Samarium eigenschappen
Symbool: sm.
Atoomnummer: 62.
Atoom massa: 150,36 a.u.a.u.
Elektronegativiteit: 1,17.
Fusiepunt: 1072°C.
Kookpunt: 1794°C.
Dikte: 7.520 gr.cm-3 (α-vorm, 25 °C).
Elektronische configuratie: [Xe] 6s2 4f6.
chemische serie: zeldzame aardmetalen, lanthaniden.
Kenmerken van samarium
samarium is een van de metalen elementen behorend tot de lanthanidereeks, ook bekend als zeldzame aardmetalen. Net als de andere metalen in deze groep is samarium een zacht, wit metaal. Dergelijke metalen zijn echter meestal bedekt met een dunne oxidelaag die ze beschermt tegen ernstigere oxidatieve processen.
Net als alle andere lanthaniden heeft Sm de oxidatietoestand +3 in oplossing. Wat het echter onderscheidt, is de oxidatietoestand +2 goed gedefinieerd, iets wat het alleen deelt met de elementen ytterbium (Yb) en europium (Eu) van deze serie.
Bij contact met verdunde zuren of stoom geeft samarium H-gas af2, naast het vormen van het oxide Sm2O3 bij verbranding in aanwezigheid van atmosferische lucht. Bij verhitting kan samarium reageren met H2 en vormen hydriden zoals SmH2 en de SmH3. Samariumcarbiden kunnen ook worden gevormd wanneer dit element wordt verwarmd met koolstof, waardoor Sm wordt gevormd2W3 en de SmC2.
Natuurlijk samarium is samengesteld uit zeven isotopen, waarvan er twee instabiel zijn, de 147sm en de 148sm. Hun halfwaardetijden zijn echter erg lang, namelijk 1,06 x 1011 jaar en 7 x 1015 jaren respectievelijk.
Waar is samarium te vinden?
Alle lanthaniden, met uitzondering van promethium (Pm), komen in de natuur voornamelijk voor in twee mineralen bastnasiet, een mengsel van zeldzame aardmetalen carbonaatfluoriden, en de monaziet, een zeldzame-aardefosfaat.
Toch is het mogelijk om samarium te vinden in andere mineralen, zoals fergusoniet (een oxide dat lichte en zware zeldzame aardmetalen, actiniden en andere metalen mengt), de xenothym (een yttriumfosfaat) en de eudialiet (een silicaat van verschillende metalen met lichte en zware zeldzame aardmetalen in zijn samenstelling).
Samarium verkrijgen
Samariumverbindingen, zoals de oxiden, fosfaten en fluoriden, kunnen worden verkregen uit samarium minerale bronnen. Er worden minerale kraak- en voorbereidingsmijnbouwtechnieken gebruikt, totdat het uitlogt zuur, zuivering en scheiding van verbindingen, hetzij door selectieve kristallisatie, ionenuitwisseling of extractie door oplosmiddel.
Om echter puur metallisch samarium te verkrijgen, waarvan de toepassingen meer worden onderzocht, is een andere techniek nodig: de reductie ervan.
A samarium reductie komt voor door een ander zeldzaam aardmetaal, lanthaan (La). Samarium wordt geproduceerd in de vorm van een damp en de reactie vindt plaats bij een temperatuur van 1200 °C:
sm2O3 (s) + 2 La (l) → La2O3 (s) + 2 Sm (g)
Deze reactie vindt ook plaats in een vacuümkamer, met een druk in het bereik van 10-3 tot 10-4 Pascal. Het herstelpercentage van samarium uit zijn oxide ligt in het bereik van 90%. Het proces vindt plaats in batches, met een gemiddelde duur van tien uur, en produceert 20 tot 40 kg metallisch samarium. Een industriële installatie kan tot 100 kg samariumdamp per dag produceren.
Samarium-toepassingen
De belangrijkste toepassing van samarium is de productie van permanente magneten.. Dit wordt bereikt wanneer hij de legering vormt met de kobalt (Co), waarvan de kristallijne vormen SmCo zijn5 en Sm2co17. Het valt op door zijn lage prijs en door zijn grote weerstand tegen hoge temperaturen, dat wil zeggen dat het zijn eigenschappen behoudt stabiele magnetische eigenschappen, zelfs bij temperaturen in het bereik van 150 °C, noodzakelijk voor toepassing in motoren en stroomgeneratoren. energie.
Hiermee loopt het voor op zijn belangrijkste concurrent, NdFeB permanente magneten (die de laatste tijd meer aandacht krijgen), die moeten neodymium (Nd) -atomen vervangen door dysprosium (Dy) of terbium (Tb) om een grotere thermische weerstand te hebben, wat hun prijs verhoogt Laatste. Bovendien zijn SmCo-magneten beter bestand tegen corrosie.
Het samarium Het wordt ook toegepast als regelstaaf in kernreactoren. (apparaten die de energie regelen die vrijkomt bij een kernsplijting), sinds zijn isotoop 149Sm heeft een grote affiniteit met neutronen. Dit helpt bij de kinetische controle van kernreacties, het beheersen van de energie die wordt geproduceerd in kerncentrales.
Zie ook: Strontium - een ander chemisch element dat wordt gebruikt bij de productie van magneten
geschiedenis van samarium
In de Russische bergen Ilmen werden twee mineralen ontdekt waaruit verschillende zeldzame aardmetalen werden ontdekt: monaziet en samarskiet. Dit werd voor het eerst beschreven in 1839 door de Duitse mineraloog Gustav Rose.
Hij vond uranium en tantaal in de samenstelling van samarskiet en stelde daarom de naam uranotantaliet voor. Gustavs broer, de chemicus Heinrich Rose, deed in 1844 een onafhankelijke analyse en ontdekte dat veel van de mineraal was in feite samengesteld uit niobium, wat de naam was voor dit metaal dat destijds heette columbium. Om de naam van het metaal en de samenstelling van het mineraal te onderscheiden, besloot Heirinch het mineraal "samarskiet" te noemen, ter ere van kolonel Samarksy-Bykhovets, die hem monsters bezorgde.
In 1878 werden in Noord-Amerika grote hoeveelheden van het mineraal samarskiet gevonden, waardoor het een uitgangsmateriaal werd voor het isoleren van nieuwe zeldzame aardmetalen. Lecoq de Boisbaudran isoleerde in 1879 een nieuw metaaloxide uit het mineraal samarskiet en stelde de naam samarium voor., met behoud van de etymologie van het mineraal samarskiet.
Door Stefano Araujo Novais
Scheikundeleraar
