Samarium (Sm): คุณสมบัติ การใช้งาน ประวัติ

อ ซาแมเรียมมันเป็นองค์ประกอบทางเคมี อยู่ในกลุ่มของแลนทาไนด์หรือที่เรียกว่าโลหะหายาก ซาแมเรียมมีสถานะออกซิเดชันแบบคลาสสิก +3 ของแลนทาไนด์ แต่ก็มีสถานะออกซิเดชัน +2 ที่เสถียรเช่นกัน มีความทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีเนื่องจากรูปแบบโลหะสร้างชั้นที่ปกป้องจากกระบวนการกัดกร่อนที่ลึกกว่า

ในรูปโลหะได้จากการรีดิวซ์ด้วยแลนทานัมที่อุณหภูมิสูง ในกระบวนการทางอุตสาหกรรมที่ไม่ต่อเนื่องซึ่งใช้เวลาประมาณสิบชั่วโมง ส่วนใหญ่จะใช้ Samarium ในการผลิตแม่เหล็กถาวร ในรูปของโลหะผสมของ Samrium และโคบอลต์ SmCo และ แม่เหล็กที่รักษาคุณสมบัติแม่เหล็กในอุณหภูมิที่ดี ราคาไม่แพง และทนทานต่อ การกัดกร่อน นอกจากนี้ยังใช้เป็นแท่งควบคุมนิวตรอนในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

อ่านด้วย: โครเมียม — องค์ประกอบทางเคมีอีกชนิดหนึ่งที่รู้จักกันว่าทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดี

หัวข้อของบทความนี้

• 1 - บทสรุปเกี่ยวกับซาแมเรียม
• 2 - คุณสมบัติของซาแมเรียม
• 3 - ลักษณะของซาแมเรียม
• 4 - พบ Samarium ได้ที่ไหน?
• 5 - การได้รับซาแมเรียม
• 6 - การประยุกต์ใช้ซาแมเรียม
• 7 - ประวัติของซาแมเรียม

บทสรุปเกี่ยวกับซาแมเรียม

• ซาแมเรียม สัญลักษณ์ Sm และเลขอะตอม 62 เป็นโลหะที่อยู่ในกลุ่มแลนทาไนด์ หรือที่เรียกว่าโลหะหายาก

• เช่นเดียวกับแลนทาไนด์อื่นๆ มันมีสถานะออกซิเดชั่นที่ +3 ในสารประกอบ แต่ก็มีสถานะที่เสถียรที่ +2

• มีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี

• ส่วนใหญ่พบในโมนาไซต์และบาสนาไซต์

• รูปแบบโลหะของมันผลิตโดยการลดด้วยแลนทานัม

• ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการผลิตแม่เหล็กถาวรเมื่อสร้างโลหะผสมโลหะกับโคบอลต์

อย่าหยุดตอนนี้... มีเพิ่มเติมหลังจากการประชาสัมพันธ์ ;)

คุณสมบัติซาแมเรียม

• เครื่องหมาย: เอสเอ็ม

• เลขอะตอม: 62.

• มวลอะตอม: 150.36 น.

• กระแสไฟฟ้า: 1,17.

• จุดหลอมรวม: 1,072 องศาเซลเซียส

• จุดเดือด: 1794 °ซ.

• ความหนาแน่น: 7.520 ก.ซม^-3 (รูปแบบ α, 25 °C)

• การกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์: [Xe] 6 วินาที² 4ฉ⁶.

• ชุดสารเคมี: โลหะหายาก, แลนทาไนด์

ลักษณะของซาแมเรียม

ตัวอย่างโลหะ Samarium บริสุทธิ์ 99.9%

ซาแมเรียมคือ หนึ่งใน องค์ประกอบโลหะ อยู่ในอนุกรมแลนทาไนด์หรือที่เรียกว่าโลหะหายาก เช่นเดียวกับโลหะอื่นๆ ในกลุ่มนี้ ซาแมเรียมคือ a โลหะสีขาวที่อ่อนนุ่ม. อย่างไรก็ตาม โลหะดังกล่าวมักถูกปกคลุมด้วยชั้นออกไซด์บาง ๆ ที่ปกป้องโลหะเหล่านี้จากกระบวนการออกซิเดชั่นที่รุนแรงกว่า

เช่นเดียวกับแลนทาไนด์อื่นๆ Sm มี สถานะออกซิเดชัน +3 ในสารละลาย. อย่างไรก็ตามสิ่งที่ทำให้แตกต่างคือ สถานะออกซิเดชัน +2 กำหนดไว้อย่างดีสิ่งที่ใช้ร่วมกับองค์ประกอบเท่านั้น อิตเทอร์เบียม (Yb) และยูโรเปียม (Eu) ของซีรีส์นี้

เมื่อสัมผัสกับกรดเจือจางหรือไอน้ำ ซาแมเรียมจะปล่อยก๊าซ H ออกมา₂นอกจากจะสร้างออกไซด์ Sm₂อ₃ เมื่อถูกเผาไหม้ในที่ที่มีอากาศในชั้นบรรยากาศ เมื่อถูกความร้อน ซาแมเรียมสามารถทำปฏิกิริยากับ H₂ และสร้างไฮไดรด์เช่น SmH₂ และ สสม₃. ซาแมเรียมคาร์ไบด์ยังสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อองค์ประกอบนี้ได้รับความร้อนด้วยคาร์บอน ซึ่งก่อตัวเป็น Sm₂ว₃ และ สสม₂.

ซาแมเรียมธรรมชาติประกอบด้วยเจ็ดไอโซโทป, สองตัวที่ไม่เสถียร, the ¹⁴⁷เอสเอ็มและเดอะ ¹⁴⁸เอสเอ็ม อย่างไรก็ตาม ครึ่งชีวิตของพวกเขานั้นยาวนานมาก โดยมีค่าเท่ากับ 1.06 x 10¹¹ ปีและ 7 x 10¹⁵ ปี ตามลำดับ

Samarium สามารถพบได้ที่ไหน?

ตัวอย่างแร่บาสนาไซต์ ซึ่งเป็นหนึ่งในแหล่งที่มาหลักของโลหะหายาก เช่น ซาแมเรียม

แลนทาไนด์ทั้งหมด ยกเว้นโพรมีเทียม (Pm) พบได้ในธรรมชาติในแร่ธาตุสองชนิด ส่วนใหญ่ บาสนาไซต์ส่วนผสมของธาตุหายากคาร์บอเนตฟลูออไรด์ และ โมนาไซต์ฟอสเฟตธาตุหายาก

ถึงกระนั้นก็เป็นไปได้ที่จะพบซาแมเรียมในแร่ธาตุอื่นๆ เช่น เฟอร์กูโซไนต์ (ออกไซด์ที่ผสมธาตุหายากและเบา แอกทิไนด์ และโลหะอื่นๆ) ซีโนไธม์ (อิตเทรียมฟอสเฟต) และ ยูเดียไลท์ (ซิลิเกตของโลหะหลายชนิดที่มีธาตุหายากและเบาเป็นองค์ประกอบ)

การได้รับซาแมเรียม

สามารถรับสารประกอบซาแมเรียม เช่น ออกไซด์ ฟอสเฟต และฟลูออไรด์ได้จาก แหล่งแร่ซาแมเรียม. ใช้เทคนิคการแตกแร่และเตรียมการขุดจนกว่าจะผ่านการชะล้าง กรด การทำให้บริสุทธิ์และการแยกสารประกอบ โดยวิธีเลือกการตกผลึก การแลกเปลี่ยนไอออน หรือการสกัดโดย ตัวทำละลาย

อย่างไรก็ตามเพื่อให้ได้ซาแมเรียมโลหะบริสุทธิ์ซึ่งมีการสำรวจการใช้งานมากขึ้นจำเป็นต้องใช้เทคนิคอื่น: การลดลง

ก การลดซาแมเรียม เกิดจากธาตุโลหะหายากอีกชนิดหนึ่งคือแลนทานัม (La) Samarium ผลิตในรูปของไอ และปฏิกิริยาเกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 1200 °C:

เอสเอ็ม₂อ₃ (s) + 2 ลา (ล) → ลา₂อ₃ (s) + 2 Sm (ช)

ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นภายในห้องสุญญากาศด้วย โดยมีความดันอยู่ในช่วง 10^-3 ถึง 10^-4 ปาสคาล อัตราการกู้คืนของซาแมเรียมจากออกไซด์อยู่ในช่วง 90% กระบวนการนี้เกิดขึ้นในแบทช์โดยใช้ระยะเวลาเฉลี่ยสิบชั่วโมง และผลิตโลหะซาแมเรียมได้ตั้งแต่ 20 ถึง 40 กิโลกรัม โรงงานอุตสาหกรรมสามารถผลิตไอระเหยของซาแมเรียมได้มากถึง 100 กิโลกรัมต่อวัน

แอปพลิเคชันซาแมเรียม

การประยุกต์ใช้ samarium หลักในการผลิตแม่เหล็กถาวร. สิ่งนี้เกิดขึ้นได้เมื่อเขาสร้างโลหะผสมด้วย โคบอลต์ (Co)ซึ่งมีรูปแบบผลึกคือ SmCo₅ และ ส₂ร่วม₁₇. มันโดดเด่นด้วยราคาที่ต่ำและทนทานต่ออุณหภูมิสูง นั่นคือ มันรักษาคุณสมบัติของมัน คุณสมบัติทางแม่เหล็กที่เสถียรแม้ที่อุณหภูมิในช่วง 150 °C ซึ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานในมอเตอร์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า พลังงาน.

สิ่งนี้นำหน้าคู่แข่งหลักคือแม่เหล็กถาวร NdFeB (ซึ่งได้รับความสนใจมากขึ้นเมื่อเร็ว ๆ นี้) ซึ่ง จำเป็นต้องเปลี่ยนอะตอมของนีโอไดเมียม (Nd) ด้วยดิสโพรเซียม (Dy) หรือเทอร์เบียม (Tb) เพื่อให้มีความต้านทานต่อความร้อนมากขึ้น ซึ่งจะเพิ่มราคา สุดท้าย. นอกจากนี้ แม่เหล็ก SmCo ยังทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีกว่า

ซาแมเรียมและแม่เหล็กถาวรโคบอลต์

ซาแมเรียม นอกจากนี้ยังใช้เป็นแท่งควบคุมในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ (อุปกรณ์ที่ควบคุมพลังงานที่ปล่อยออกมาในฟิชชัน) เนื่องจากไอโซโทปของมัน ¹⁴⁹Sm มีความสัมพันธ์ที่ดีกับนิวตรอน สิ่งนี้ช่วยในการควบคุมจลน์ของปฏิกิริยานิวเคลียร์ ควบคุมพลังงานที่ผลิตในโรงงานนิวเคลียร์

ดูเพิ่มเติม: สตรอนเชียมเป็นองค์ประกอบทางเคมีอีกชนิดหนึ่งที่ใช้ในการผลิตแม่เหล็ก

ประวัติของซาแมเรียม

ในเทือกเขา Ilmen ของรัสเซีย มีการค้นพบแร่ธาตุสองชนิดซึ่งมีการค้นพบธาตุหายากหลายชนิด: โมนาไซต์และซามาร์สไคต์. สิ่งนี้ได้รับการอธิบายครั้งแรกในปี พ.ศ. 2382 โดยกุสตาฟโรสนักแร่วิทยาชาวเยอรมัน

เขาพบยูเรเนียมและแทนทาลัมในส่วนประกอบของซามาร์สไคต์ จึงเสนอชื่อ uranotantalite พี่ชายของกุสตาฟ นักเคมีชื่อ ไฮน์ริช โรส ได้ทำการวิเคราะห์โดยอิสระในปี พ.ศ. 2387 และพบว่าส่วนใหญ่ของ ในความเป็นจริงแร่ประกอบด้วยไนโอเบียมซึ่งเป็นชื่อเรียกของโลหะนี้ซึ่งในเวลานั้นเรียกว่า โคลัมเบียม เพื่อแยกแยะชื่อของโลหะและองค์ประกอบของแร่ Heirinch ตัดสินใจเปลี่ยนชื่อแร่เป็น "samarskite" เพื่อเป็นเกียรติแก่พันเอก Samarksy-Bykhovets ซึ่งเป็นผู้จัดหาตัวอย่างให้เขา

แร่ซามาร์สไคต์จำนวนมากถูกพบในอเมริกาเหนือในปี พ.ศ. 2421 ทำให้เป็นวัสดุเริ่มต้นสำหรับการแยกธาตุหายากชนิดใหม่ Lecoq de Boisbaudran แยกได้ในปี พ.ศ. 2422 ซึ่งเป็นโลหะออกไซด์ใหม่จากแร่ซามาร์สไคต์ โดยเสนอชื่อซาแมเรียมการรักษานิรุกติศาสตร์ของแร่ซามาร์สไกต์

โดย Stefano Araujo Novais
ครูสอนเคมี

คุณเคยได้ยินเกี่ยวกับองค์ประกอบทางเคมีของซีเรียมหรือไม่? คลิกที่นี่และเรียนรู้เกี่ยวกับคุณลักษณะ คุณสมบัติ การใช้งาน การได้มาและประวัติ

เรียนรู้เกี่ยวกับลักษณะพิเศษของธาตุทรานซิชันภายใน (แอกทิไนด์และแลนทาไนด์) ซึ่งอยู่ในคาบที่หกและเจ็ดของกลุ่มที่ 3 ของตารางธาตุ

เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับสแกนเดียม ตลอดจนคุณลักษณะ คุณสมบัติ การใช้งาน การได้มาและประวัติของมัน

คลิกที่นี่และเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับอิเทอร์เบียม เรียนรู้เกี่ยวกับคุณลักษณะ คุณสมบัติ การใช้งาน การได้มาและประวัติ

คุณเคยได้ยินเกี่ยวกับองค์ประกอบทางเคมีของลูเทเทียมหรือไม่? คลิกที่นี่และเรียนรู้เกี่ยวกับคุณสมบัติ คุณสมบัติ การได้รับ การใช้งาน และประวัติของมัน

คุณเคยได้ยินเกี่ยวกับองค์ประกอบทางเคมีของอิตเทรียมหรือไม่? คลิกที่นี่และเรียนรู้เกี่ยวกับคุณลักษณะ คุณสมบัติ การใช้งาน การได้มาและประวัติ