samário - Samarium


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Samário,   62 Sm
Samário-2.jpg
Propriedades gerais
Pronúncia / S ə m ɛər i ə m / ( sə- MAIR -ee-əm )
Aparência branco prateado
Peso atómico Padrão ( A r, padrão ) 150,36 (2)
Samário na tabela periódica
hidrogênio Hélio
Lítio Berílio Boro Carbono Azoto Oxigênio Flúor Néon
Sódio Magnésio Alumínio Silício Fósforo Enxofre Cloro argão
Potássio Cálcio Escândio Titânio Vanádio crômio Manganês Ferro Cobalto Níquel Cobre Zinco Gálio Germânio Arsênico Selênio Bromo criptônio
Rubídio Estrôncio Ítrio Zircônio Nióbio Molibdênio tecnécio Rutênio Ródio Paládio Prata Cádmio Indium Lata antimônio Telúrio Iodo xênon
Césio Bário Lantânio Cério Praseodímio neodímio Promécio Samário európio gadolínio Térbio disprósio Holmium Erbium Túlio Itérbio lutécio Háfnio Tântalo Tungstênio rênio Ósmio Iridium Platina Ouro Mercúrio (elemento) Tálio Conduzir Bismuto Polônio Astatine radão
francium Rádio Actínio Tório Protactínio Urânio Neptúnio Plutônio amerício curandeiro Berkelium californium Einsteinium fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium dubnium seaborgium Bohrium hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium fleróvio Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
-

Sm

Pu
promethiumsamárioeurópio
Número atómico ( Z ) 62
Grupo grupo n / a
Período período de 6
Quadra f-bloco
categoria de elemento   lantanídeos
configuração eletrônica [ Xe ] 4f 6 6s dois
Elétrons por shell
2, 8, 18, 24, 8, 2
Propriedades físicas
Fase em  STP sólido
Ponto de fusão 1345  K (1072 ° C, 1962 ° F)
Ponto de ebulição 2173 K (1900 ° C, 3452 ° F)
Densidade (perto  rt ) 7,52 g / cm 3
quando o líquido (no  pf ) 7,16 g / cm 3
Calor de fusão 8,62  kJ / mol
Calor da vaporização 192 kJ / mol
capacidade térmica molar 29,54 J / (mol · K)
Pressão de vapor
P  (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
em  T  (K) 1001 1106 1240 (1421) (1675) (2061)
Propriedades atômicas
estados de oxidação 1, 2, 3 , 4 (um levemente básico de óxido)
Eletro-negatividade escala Pauling: 1,17
energias de ionização
  • 1: 544,5 kJ / mol
  • 2: 1070 kJ / mol
  • 3: 2260 kJ / mol
Raio atômico empírica: 180  pm
raio covalente 198 ± 08:00
Linhas de cor em uma faixa espectral
Linhas espectrais de samário
outras propriedades
Estrutura de cristal rhombohedral
estrutura cristalina romboédrica para samário
Velocidade do som haste fina 2130 m / s (a 20 ° C)
Expansão térmica ( Ta ) (α, poli) 12,7 um / (m.K)
Condutividade térmica 13,3 W / (mK)
Resistividade elétrica ( Ta ) (α, poli) 0.940 μΩ · m
ordenamento magnético paramagnético
susceptibilidade magnética + 1860,0 · 10 -6  cm 3 / mol (291 K)
Módulo de Young α forma: 49,7 GPa
módulo de cisalhamento α forma: 19,5 GPa
módulo de volume α forma: 37,8 GPa
coeficiente de Poisson forma α: 0,274
dureza de Vickers 410-440 MPa
dureza Brinell 440-600 MPa
Número CAS 7440-19-9
História
Naming após o mineral samarskita (ele próprio nomeado após Vassili Samarsky-Bykhovets )
Descoberta e primeiro isolamento Lecoq de Boisbaudran (1879)
Principais isótopos de samário
Isótopo Abundância Meia-vida ( t 1/2 ) modo de decaimento produtos
144 Sm 3,08% estável
145 Sm syn 340 d ε 145 Pm
146 Sm syn 6,8 x 10 7  y α 142 Nd
147 Sm 15,00% 1,06 × 10 11  y α 143 Nd
148 Sm 11,25% 7 × 10 15  y α 144 Nd
149 Sm 13,82% estável
150 Sm 7,37% estável
151 Sm syn 90 y β - 151 Eu
152 Sm 26,74% estável
153 Sm syn 46.284 h β - 153 Eu
154 Sm 22,74% estável
| referências

Samário é um elemento químico com símbolo  Sm e número atómico  62. É um moderadamente dura prateado de metal que se oxida lentamente no ar. Sendo um membro típico do lantanídeo série, samário geralmente assume o estado de oxidação três. Os compostos de samário (II) também são conhecidos, mais notavelmente o monóxido de Smo, monochalcogenides SMS, SMSE e SMTE, bem como de samário (II) de iodeto . O último composto é um comum agente redutor em síntese química . Samário não tem nenhum papel biológico significativo, mas é apenas ligeiramente tóxico.

Samário foi descoberto em 1879 pelo químico francês Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran e nomeado após o mineral samarskita da qual foi isolado. O mineral em si foi anteriormente nomeado após um funcionário mina russa, coronel Vassili Samarsky-Bykhovets , que assim se tornou a primeira pessoa a ter um elemento químico que leva seu nome, ainda que indirectamente. Embora classificado como um elemento de terra-rara , samário é o 40 elemento mais abundante na crosta terrestre e é mais comum que tais metais como de estanho . Samário ocorre com a concentração de até 2,8% em vários minerais incluindo cerite , gadolinita , samarskita, a monazite e bastnäsite , os dois últimos sendo as fontes comerciais mais comuns de elemento. Estes minerais são encontrados principalmente na China, Estados Unidos, Brasil, Índia, Sri Lanka e Austrália; A China é, de longe, o líder mundial em mineração de samário e produção.

A principal aplicação comercial de samário está em ímãs samário-cobalto , que têm magnetização permanente perdendo apenas para ímãs de neodímio ; no entanto, compostos de samário pode resistir a temperaturas significativamente mais elevadas, acima de 700 ° C (1292 ° F), sem perder as suas propriedades magnéticas, devido à maior da liga de ponto de Curie . O radioactivos isótopo samário-153 é o componente activo do fármaco de samário ( 153 Sm) Lexidronam (Quadramet), que mata as células cancerosas, no tratamento do cancro do pulmão , cancro da próstata , cancro da mama e osteossarcoma . Outro isótopo, de samário-149 , é uma forte neutrões absorvente e, portanto, é adicionada às hastes de controle de reactores nucleares . É também formado como um produto de decomposição, durante o funcionamento do reactor e é um dos factores importantes considerados na concepção e no funcionamento do reactor. Outras aplicações de samário incluem a catálise de reações químicas , a datação radioativa e um laser de raios-X .

Propriedades físicas

Samário é um metal de terras raras com uma dureza e densidade semelhantes às de zinco . Com o ponto de ebulição 1794 ° C, samário é o terceiro lantanídeo mais volátil depois de itérbio e európio ; esta propriedade facilita a separação de samário do minério mineral. Em condições ambientes, samário normalmente assume uma romboédrica estrutura (forma α). Após aquecimento a 731 ° C, as suas mudanças de cristal em simetria hexagonal fim-embalado ( HCP ), no entanto, a temperatura de transição depende da pureza do metal. Além disso aquecimento para 922 ° C transforma o metal em um cúbica de corpo centrado ( BCC fase). O aquecimento a 300 ° C, combinada com compressão a 40  kbar resulta em uma estrutura de dupla hexagonal fim-embalado ( DHCP ). Aplicando uma pressão mais elevada da ordem de centenas ou milhares de kilobars induz uma série de transformações de fase, em particular com um tetragonal de fase aparece a cerca de 900 kbar. Num estudo, o DHCP fase pode ser produzido sem compressão, utilizando um regime de não equilíbrio de recozimento com uma mudança rápida de temperatura entre cerca de 400 e 700 ° C, confirmando a natureza transiente da presente fase de samário. Além disso, as películas finas de samário obtidos por deposição de vapor pode conter os HCP ou DHCP fases em condições ambiente.

Samário (e sua sesquióxido ) são paramagnético à temperatura ambiente. Seus correspondentes momentos magnéticos efectivos, abaixo de 2 μ B , são o terceiro mais baixo entre os lantanídeos (e os seus óxidos) após lantânio e lutécio. O metal transforma a um antiferromagnetic estado aquando do arrefecimento para 14.8 átomos K. Pessoa samário pode ser isolado encapsulando-os em fulereno moléculas. Eles também podem ser dopado entre os C 60 moléculas do fulereno sólidos, tornando- supercondutoras a temperaturas abaixo de 8 K. Samário dopagem de supercondutores baseados em ferro - o mais recente classe de supercondutores de alta temperatura - permite melhorar a sua temperatura de transição a 56 K , que é o valor mais alto alcançado até agora nesta série.

Propriedades quimicas

Samário recentemente preparado tem um brilho prateado. No ar, oxida-lo lentamente à temperatura ambiente e espontaneamente inflama a 150 ° C. Mesmo quando armazenado sob óleo mineral , samário, gradualmente, se oxida e se desenvolve um pó cinzento-amarelo do óxido - hidróxido de mistura na superfície. A aparência metálica de uma amostra podem ser preservados por meio de selagem que sob um gás inerte, tal como árgon .

Samário é bastante electropositiva e reage lentamente com água fria e bastante rapidamente com a água quente para formar hidróxido de samário:

2 Sm (s) + 6 H 2 O (l) → 2 Sm (OH) 3 (aq) + 3H 2 (g)

Samário dissolve-se prontamente em diluída de ácido sulfúrico para formar soluções contendo a amarelo pálido (III) iões verdes Sm, que existem como [Sm (OH 2 ) 9 ] 3+ complexos:

2 Sm (s) + 3 H 2 SO 4 (aq) → 2 Sm 3+ (aq) + SO 3 2-
4
(aq) + 3H 2 (g)

Samário é um dos poucos lantanídeos que apresentam o estado de oxidação dois. Os Sm 2+ iões são vermelho-sangue em solução aquosa.

compostos

óxidos

O óxido de samário mais estável é o sesquióxido Sm 2 O 3 . Tal como muitos outros compostos samário, ela existe em várias fases cristalinas. A forma trigonal é obtido por arrefecimento lento a partir da massa fundida. O ponto de fusão Sm 2 O 3 é bastante elevada (2345 ° C) e, por conseguinte, de fusão é normalmente conseguido não por aquecimento directo, mas com aquecimento por indução , através de uma bobina de rádio-frequência. Os Sm 2 O 3 cristais de simetria monoclínica podem ser cultivadas pelo método de fusão de chama ( processo Verneuil ) do Sm 2 O 3 em pó, que os rendimentos cilíndrica bocha até vários centímetros de comprimento e cerca de um centímetro de diâmetro. Os lingotes são transparentes quando puro e livre de defeitos e são de cor laranja contrário. Aquecendo o trigonal metaestável Sm 2 O 3 a 1900 ° C, converte-lo para a fase monoclínica mais estável. Cúbico Sm 2 O 3 também tem sido descrita.

Samário é um dos poucos lantanídeos que formam uma monóxido, SMO. Este composto dourado-amarelo brilhante foi obtido por redução de Sm 2 O 3 com o samário de metal, a temperatura elevada (1000 ° C) e pressão acima de 50 kbar; redução da pressão resultou em uma reacção incompleta. SMO tem a estrutura cristalina de sal-gema cúbico.

chalcogenides

Samário forma trivalente sulfeto , seleneto e telureto . Divalentes metalóidicos SMS, SMSE e SMTE com a estrutura de cristal de sal-gema cúbica, também são conhecidos. Eles são notáveis pela conversão de semicondutor ao estado metálico à temperatura ambiente mediante a aplicação de pressão. Considerando que a transição é contínuo e ocorre em cerca de 20-30 kbar em SMSE e SMTE, é abrupta na SMS e requer apenas 6,5 kbar. Este efeito resulta em mudança de cor espectacular no SMS do preto ao amarelo dourado quando seus cristais de filmes estão riscados ou polido. A transição não altera a simetria da estrutura, mas há um decréscimo acentuado (~ 15%) no volume de cristal. Ele mostra histerese, que é quando a pressão é libertada, SMS retorna para o estado semi-condutora em muito menor pressão de cerca de 0,4 kbar.

halogenetos

Samário de metal reage com todos os átomos de halogénio , tri-halogenetos que formam:

2 Sm (s) + 3 X 2 (g) → 2 SMX 3 (s) (X = F, Cl, Br ou I)

Sua nova redução com metais samário, de lítio ou de sódio a temperaturas elevadas (cerca de 700-900 ° C) produz di-halogenetos. O diiodeto também pode ser preparado por aquecimento de SMI 3 , ou através da reacção do metal com o 1,2-diiodoetano em anidro tetra-hidrof urano à temperatura ambiente:

Sm (s) + ICH 2 -CH 2 I Æ SMI 2 + CH 2 = CH 2 .

Além de di-halogenetos, a redução também produz numerosas n estequiomricas halogenetos de samário com uma estrutura cristalina bem definida, tais como Sm 3 F 7 , Sm 14, F 33 , Sm 27, F 64 , Sm 11 Br 24 , Sm 5 Br 11 e Sm 6 Br 13 .

Conforme reflectido na tabela acima, halogenetos de samário alterar as suas estruturas cristalinas quando um tipo de átomos de halogeneto é substituído por um outro, que é um comportamento incomum para a maioria dos elementos actinídeos (por exemplo). Muitos halogenetos tem duas principais fases cristalinas para uma composição, sendo um deles significativamente mais estável e outro ser metastável. A última é formada por compressão ou aquecimento, seguido de paragem para condições ambientes. Por exemplo, comprimindo a habitual diiodeto de samário monoclínico e libertando a pressão provoca um PbCl 2 do tipo estrutura ortorrômbica (densidade 5,90 g / cm 3 ), e de tratamento de resultados semelhantes em uma nova fase de tri-iodeto de samário (densidade 5,97 g / cm 3 ) .

boretos

Sinterização de pós de óxido de samário e boro, em vácuo, produz um pó contendo várias fases de boreto samário, e a sua proporção em volume pode ser controlado através da proporção de mistura. O pó pode ser convertido em cristais maiores de um certo boreto samário utilizando fusão de arco ou de fusão zona técnicas, contando com a diferente temperatura de fusão / cristalização de SMB 6 (2580 ° C), SMB 4 (cerca de 2300 ° C) e SMB 66 ( 2150 ° C). Todos estes materiais são duros, quebradiços, sólidos escuro-cinzento com a dureza crescente com o teor de boro. Samário diboreto é muito volátil para ser produzido com estes métodos e requer alta pressão (cerca de 65 kbar) e baixas temperaturas entre 1140 e 1240 ° C, para estabilizar o seu crescimento. O aumento da temperatura resulta nas formações preferenciais de SMB 6 .

samário hexaboreto

Samário hexaboreto é um típico composto intermediário-valência onde samário está presente tanto como Sm 2+ e Sm 3+ iões, na proporção de 3: 7. Ela pertence a uma classe de isoladores Kondo , que é a temperaturas elevadas (acima de 50 K), as suas propriedades são típicas de um metal Kondo, com condutividade eléctrica metálico caracterizado por uma forte dispersão de electrões, enquanto a baixas temperaturas, que se comporta como um não- isolador magnético com uma estreita abertura de faixa de cerca de 4-14 meV. A transição de metal-isolador induzida por arrefecimento em SMB 6 é acompanhado por um aumento acentuado da condutividade térmica , atingindo um máximo de cerca de 15 K. A razão para este aumento é que os electrões próprios não contribuir para a condutividade térmica a temperaturas baixas, o que é dominada por fonões , mas a diminuição na concentração de electrões reduzida a taxa de espalhamento de electrão-fonão.

Uma nova pesquisa parece mostrar que ele pode ser um isolante topológico .

Outros compostos inorgânicos

Sulfato de samário, Sm 2 (SO 4 ) 3

Samário carbonetos são preparadas por fusão de uma mistura de grafite e metais em uma atmosfera inerte. Após a síntese, que são instáveis ao ar e são estudados também sob atmosfera inerte. Samário monophosphide PMS é um semicondutor com a banda proibida de 1,10 eV, o mesmo que no silício , e alta condutividade eléctrica do tipo n . Ele pode ser preparado por recozimento a 1100 ° C numa ampola de quartzo evacuados contendo uma mistura de pós de fósforo e samário. O fósforo é altamente volátil a temperaturas elevadas e podem explodir, assim, a taxa de aquecimento tem que ser mantida bem abaixo de 1 ° C / min. Procedimento semelhante é adoptado para o monarsenide smas, mas a temperatura de síntese é superior a 1800 ° C.

Numerosos compostos binários cristalinas são conhecidas por samário e um do grupo de 14, 15 ou 16 de elemento X, onde X é Si, Ge, Sn, Pb, Sb ou Te, e as ligas metálicas de forma samário outro grande grupo. Eles são todos preparados por emparelhamento pós misturados dos elementos correspondentes. Muitos dos compostos resultantes são não-estequiométrica e têm composições nominais Sm um X b , onde o b / a proporção varia entre 0,5 e 3.

compostos organometálicos

Samário forma uma ciclopentadieneto Sm (C 5 H 5 ) 3 e suas chloroderivatives Sm (C 5 H 5 ) 2 Cl e Sm (C 5 H 5 ) Cl 2 . Eles são preparados pela reacção de tricloreto de samário com NaC 5 H 5 em tetra-hidrofurano . Ao contrário do que a maioria dos outros cyclopentadienides de lantanídeos, em Sm (C 5 H 5 ) 3 alguns C 5 H 5 anéis de ponte entre si através da formação de vértices de anel r | 1 ou bordas η 2 para outro átomo de samário vizinha, criando, assim, as cadeias poliméricas. O Sm chloroderivative (C 5 H 5 ) 2 Cl tem uma estrutura de dímero, o qual é expresso de forma mais precisa como (η 5 -C 5 H 5 ) 2 Sm (μ-Cl) 25 -C 5 H 5 ) 2 . Ali, as pontes de cloro pode ser substituído, por exemplo, por iodo, hidrogénio ou azoto ou por grupos CN.

A (C 5 H 5 ) - iónica em cyclopentadienides samário pode ser substituído pelo indenide (C 9 H 7 ) - ou cyclooctatetraenide (C 8 H 8 ) 2- anel, resultando em Sm (C 9 H 7 ) 3 ou KSM ( η 8 -C 8 H 8 ) 2 . O último composto tem uma estrutura semelhante à de uranocene . Há também uma ciclopentadieneto de samário divalente, Sm (C 5 H 5 ) 2 - um sólido que sublima a cerca de 85 ° C. Ao contrário do ferroceno , os C 5 H 5 anéis em SM (C 5 H 5 ) 2 não são paralelas, mas estão inclinadas de 40 °.

Alquilos e arilos de samário são obtidos através de uma reacção de metátese em tetra-hidrofurano ou éter :

SmCl 3 + 3 LiR → SmR 3 + 3 LiCl
Sm (OR) 3 + 3 Lich (SiMe 3 ) 2 → Sm {CH (SiMe 3 ) 2 } 3 + 3 LiOR

Aqui R é um grupo hidrocarboneto e Me significa metilo .

isótopos

Naturalmente ocorrendo samário tem uma radioactividade de 128  Bq / g. É composto por quatro estáveis isótopos : 144 Sm, 150 Sm, 152 Sm e 154 Sm, e três extremamente longa duração radioisótopos , 147 Sm (meia-vida t 1/2 = 1,06 × 10 11 anos), a 148 Sm (7 × 10 15 anos) e 149 Sm (> 2 × 10 15 anos) com 152 Sm sendo o mais abundante ( abundância natural de 26,75%). 149 Sm está listado por várias fontes, quer como estável ou isótopo radioactivo.

Os isótopos de longa duração, 146 Sm, 147 Sm, e 148 Sm, principalmente de decaimento pela emissão de partículas alfa de isótopos de neodímio . Mais leves isótopos instáveis de samário principalmente decaimento por captura de elétrons para isótopos de promécio , enquanto os mais pesados converter através de decaimento beta de isótopos de európio .

O decaimento alfa de 147 Sm para 143 Nd com uma meia-vida de 1,06 × 10 11 anos servem para samário-neodímio namoro .

As meias-vidas de 151 Sm e 145 Sm são 90 anos e 340 dias, respectivamente. Todos os restantes radioisótopos têm meias-vidas que são menos de 2 dias, ea maioria destes com meias-vidas que são menos de 48 segundos. Samário também tem cinco isómeros nucleares com o ser mais estável 141m Sm ( meia-vida de 22,6 minutos), 143m1 Sm ( t 1/2 = 66 segundos) e 139m Sm ( t 1/2 = 10.7 segundos).

História

Paul Émile Lecoq de Boisbaudran , o descobridor de samário

Detecção de samário e elementos relacionados foi anunciada por vários cientistas na segunda metade do século 19; no entanto, a maioria das fontes de dar a prioridade ao francês químico Paul Émile Lecoq de Boisbaudran . Boisbaudran óxido isolado de samário e / ou de hidróxido em Paris em 1879 a partir do mineral samarskita ((Y, Ce, U, Fe) 3 (Nb, Ta, Ti) 5 S 16 ) e identificaram um novo elemento da mesma, através de linhas de absorção óptica afiadas . O químico suíço Marc Delafontaine anunciou um novo elemento decipium (do latim : decipiens que significa "enganoso, enganador") em 1878, mas mais tarde, em 1880-1881 demonstrou que era uma mistura de vários elementos, sendo um deles idêntico ao samário do Boisbaudran. Embora samarskita foi encontrado pela primeira vez na região russa remota do Urais , no final da década de 1870 seus depósitos havia sido localizado em outros lugares fazendo o mineral disponível para muitos pesquisadores. Em particular, verificou-se que o samário isolado por Boisbaudran também era impuro e continha quantidade comparável de európio . O elemento puro foi produzido apenas em 1901 por Eugene-Anatole Demarçay .

Boisbaudran chamado seu elemento Samaria após a samarskita mineral, que por sua vez homenageado Vassili Samarsky-Bykhovets (1803-1870). Samarsky-Bykhovets, como o Chefe do Estado Maior da Rússia Corpo de Engenheiros Mineração, tinha acesso por duas mineralogistas alemães, os irmãos Gustavo Rosa e Heinrich Rose , para estudar as amostras de minerais dos Urais. Neste samário sentido foi o primeiro elemento químico a ser nomeado após uma pessoa. Mais tarde, o nome de Samaria usados por Boisbaudran foi transformado em samário , para se conformar com outros nomes de elementos, e Samaria nos dias de hoje é por vezes utilizado para se referir a óxido de samário, por analogia com óxido de ítrio , zircónio , alumina , óxido de cério , Holmia , etc. O símbolo Sm foi sugerido para samário; contudo uma alternativa Sa foi frequentemente utilizado em vez até 1920.

Antes do advento da de troca iônica tecnologia de separação na década de 1950, samário não tinha usos comerciais em forma pura. No entanto, um sub-produto da purificação cristalização fraccionada de neodímio era uma mistura de samário e gadolínio que adquiriu o nome de "Lindsay Mix" após a empresa que o fez. Este material é pensado para ter sido usado por nucleares hastes de controle em alguns reatores nucleares início. Hoje em dia, um produto de base semelhante tem o nome "samário-europium- gadolínio " (SEG) concentrado. Ele é preparado por extracção com solvente a partir das mistos lantanídeos isoladas de bastnäsite (ou monazite). Uma vez que os lantanídeos mais pesados têm a maior afinidade para o solvente utilizado, que são facilmente extraídos da massa usando proporções relativamente pequenas de solvente. Nem todos os produtores de terras raras que processam bastnäsite fazê-lo em uma escala grande o suficiente para continuar a frente com a separação dos componentes da SEG, que normalmente torna-se apenas um ou dois por cento do minério originais. Tais produtores será, portanto, tornando SEG com vista à sua comercialização para os processadores especializados. Desta forma, o conteúdo európio valiosa do minério é resgatado para uso em fósforo fabricação. Purificação samário segue a remoção do európio. A partir de 2012, estando em excesso de oferta, óxido de samário é menos caro em escala comercial do que a sua abundância relativa no minério poderia sugerir.

Ocorrência e produção

samarskita

Com a concentração média de cerca de 8 partes por milhão (ppm), de samário é o 40 elemento mais abundante na crosta terrestre. É o quinto lantanídeo mais abundante e é mais comum do que elementos, tais como o estanho. concentração de samário em solos varia entre 2 e 23 ppm, e oceanos contêm cerca de 0,5-0,8 partes por trilião. Distribuição de samário em solos depende fortemente do seu estado químico e é muito homognea: em solos arenosos, concentração samário é cerca de 200 vezes maior na superfície das partículas do solo do que na água retida entre eles, e essa proporção pode ser superior a 1.000 em argilas.

Samário não é encontrado livre na natureza, mas, como outros elementos de terras raras, está contida em muitos minerais, incluindo monazita , bastnäsite , cerite , gadolinite e samarskita ; monazite (em que o samário ocorre em concentrações de até 2,8%) e bastnäsite são principalmente usados como fontes comerciais. Recursos mundiais de samário são estimados em dois milhões de toneladas ; eles estão localizados principalmente na China, Estados Unidos, Brasil, Índia, Sri Lanka e Austrália, ea produção anual é de cerca de 700 toneladas. Relatórios de produção País normalmente são dadas para todos os metais de terras raras combinados. De longe, a China tem a maior produção, com 120.000 toneladas mineradas por ano; ele é seguido por os EUA (cerca de 5.000 toneladas) e Índia (2.700 toneladas). Samário é geralmente vendido como o óxido, o qual a um preço de cerca de 30 USD / kg é um dos óxidos de lantanídeos mais baratos. Considerando que o metal misto - uma mistura de metais das terras raras, contendo cerca de 1% de samário - tem sido muito utilizado, relativamente puro samário apenas foi isolada recentemente, através de permuta iónica processos de extracção com solventes técnicas, e deposição electroquímica . O metal é frequentemente preparada por electrólise de uma mistura fundida de samário cloreto de (III) com cloreto de sódio ou cloreto de cálcio . Samário também pode ser obtido através da redução do seu óxido com lantânio . O produto é então destilada para separar o samário (ponto de ebulição 1794 ° C) e lantânio (pb 3464 ° C).

Dominação de samário em minerais é único. Minerais com essencial samário (dominante) incluem monazite- (Sm) e florencite- (SM) . Eles são muito raros.

Samário-151 é produzida em fissão nuclear de urânio com o rendimento de cerca de 0,4% do número total de eventos de fissão. Também é sintetizado sobre a captura de neutrões de samário-149, que é adicionada às hastes de controle de reactores nucleares. Consequentemente, samário-151 está presente no gasto de combustível nuclear e dos resíduos radioactivos.

aplicações

Barbier reacção usando SMI dois

Uma das aplicações mais importantes de samário é em imans samário-cobalto , que tem uma composição nominal de SmCo 5 ou Sm 2 Co 17 . Eles têm alta magnetização permanente, que é cerca de 10.000 vezes maior do que ferro e é apenas a segunda a de ímãs de neodímio . No entanto, imans à base de samário têm maior resistência à desmagnetização, como eles são estáveis a temperaturas acima de 700 ° C (cf. 300-400 ° C durante magnetos de neodímio). Estes ímãs são encontrados em pequenos motores, auscultadores e high-end magnéticos captadores para guitarras e instrumentos musicais relacionados. Por exemplo, eles são usados nos motores de um movido a energia solar aeronave elétrica , o Solar Challenger , e nas samário cobalto Noiseless captadores de guitarra elétrica e baixo.

Outra aplicação importante de samário e seus compostos é como catalisador e reagente químico . Catalisadores de samário auxiliar a decomposição de materiais plásticos, a descloração de poluentes, tais como bifenilos policlorados (PCBs), bem como a desidratação e desidrogenação de etanol. Samário (III), triflato (Sm (OTf) 3 , que é Sm (CF 3 SO 3 ) 3 ), é um dos mais eficientes ácidos de Lewis catalisadores para uma promoveu-halogéneo de reacção de Friedel-Crafts com alcenos. Samário (II) de iodeto é um agente muito comum e reduzindo acoplamento em síntese orgânica , por exemplo, nas reacções desulfonylation ; annulation ; Danishefsky , Kuwajima , Mukaiyama e Holton Taxol sínteses totais ; síntese total estricnina ; Barbier reacção e outras reduções com iodeto de samário (II) .

Na sua forma oxidada o normal, samário é adicionado para cerâmicas e vidros onde se aumenta a absorção de luz infravermelha. Como uma parte (menor) de metal misto , samário é encontrado em " pederneira " dispositivo de ignição de muitos isqueiros e tochas.

Estrutura química do Sm-EDTMP

Radioactive samário-153 é um emissor beta com uma meia-vida de 46,3 horas. Ele é utilizado para matar células cancerosas no tratamento de cancro do pulmão , cancro da próstata , cancro da mama , e osteossarcoma . Para esta finalidade, o samário-153 é quelado com o fosfonato de etileno diamina tetrametileno ( EDTMP ) e injectado por via intravenosa. A quelação impede a acumulação de samário radioactivo no corpo que iria resultar em excessiva irradiação e geração de novas células cancerosas. A droga correspondente tem vários nomes, incluindo samário ( 153 Sm) Lexidronam ; seu nome comercial é Quadramet.

Samário-149 tem alta secção transversal de captura de neutrões (41.000  celeiros ) e, portanto, é usado nas varetas de controlo de reactores nucleares . A sua vantagem em comparação com os materiais concorrentes, tais como o boro e cádmio, é a estabilidade de absorção - a maior parte dos produtos de fusão e de decaimento de samário-149 são outros isótopos do samário, que também são bons absorventes de neutrões. Por exemplo, a secção transversal de samário-151 é de 15.000 celeiros, é da ordem de centenas de celeiros para 150 Sm, 152 Sm, e 153 Sm, e é 6.800 celeiros para (misturado com um istopo) naturais samário. Entre os produtos de decaimento em um reactor nuclear, samário-149 é considerado como o segundo mais importante para o desenho do reactor e depois de operação de xénon-135 .

Samário hexaboreto, abreviado SMB 6 , foi recentemente mostrado ser um isolador topológica com potenciais aplicações para a computação quântica .

aplicações não-comerciais e potenciais

Dopado com samário fluoreto de cálcio cristais foram usadas como meio activo em um dos primeiros lasers de estado sólido concebidos e construídos por Peter Sorokin (co-inventor do laser de corante ) e Mirek Stevenson na IBM laboratórios de pesquisa no início de 1961. Este laser samário emitida pulsos de luz vermelha em 708,5 nm. Tinha que ser arrefecida por hélio líquido e, portanto, não encontrou aplicação prática.

Outra laser baseado samário se tornou o primeiro saturado laser de raios-X operando em comprimentos de onda mais curtos do que 10 nanômetros. É fornecida pulsos de 50 pico-segundos em 7,3 e 6,8 nm, adequado para aplicações em holografia , alta-resolução microscopia de espécimes biológicos, deflectometria , interferometria , e radiografia de plasmas densas relacionados com a fusão de confinamento e astrofísica . Operação saturado significa que a potência máxima possível foi extraída a partir do material gerador, resultando na energia do pico elevado de 0,3 mJ. O meio activo de plasma foi samário produzido por irradiação de vidro revestido por samário com um pulsado de infravermelho do laser de Nd-vidro (comprimento de onda ~ 1,05? M).

A mudança de resistividade eléctrica em monochalcogenides samário pode ser utilizada num sensor de pressão ou num dispositivo de memória desencadeada entre uma baixa resistência e estado de alta resistência por pressão externa, e tais dispositivos estão a ser desenvolvidos comercialmente. Samário monossulfureto também gera tensão eléctrica mediante aquecimento moderado a cerca de 150 ° C que pode ser aplicado em conversores termoeléctricas .

A análise das concentrações relativas de samário e neodímio isótopos 147 Sm, 144 Nd, e 143 Nd permite a determinação da idade e origem de rochas e meteoritos em samário-neodímio datação . Ambos os elementos são lantanídeos e tem propriedades físicas e químicas muito semelhantes. Portanto, Sm-Nd namoro ou é insensível a uma compartimentação dos elementos marcadores durante vários processos geológicos, ou tal particionamento pode bem ser entendido e modelado a partir do raio iónico dos elementos envolvidos.

O Sm 3+ ião é um potencial activador para uso em diodos emissores de luz branca quente. Dispõe de alta eficácia luminosa devido às bandas de emissão estreitos, no entanto, o geralmente baixa eficiência quântica e absorção insuficiente no UV- à região espectral azul dificulta a aplicação comercial.

Nos últimos anos, tem sido demonstrado que BaFCl nanocristalino: Sm 3+ como preparado por co-precipitação pode servir como um fósforo muito eficiente armazenamento de raios-x. A co-precipitação leva a nanocristalitos da ordem de 100-200 nm em tamanho e sua sensibilidade como fósforos de armazenamento de raios-x é aumentada uma espantosa ~500,000 vezes por causa dos arranjos e densidade de centros de defeitos específicos em comparação com amostras microcristalinas preparados pela sinterização a alta temperatura. O mecanismo baseia-se na redução de Sm 3+ para Sm 2+ por aprisionamento electrões que são criados por exposição a radiação ionizante no hospedeiro BaFCl. A 5 D J - 7 F J linhas ff luminescência pode ser muito eficiente animado através da paridade permitida 4f 6 → 4f 5 transição 5d em cerca de 417 nm. O último comprimento de onda é ideal para a excitação eficiente por diodos de laser azul-violeta como a transição é dipolo eléctrico permitido e, portanto, relativamente intensa (400 l / (mol⋅cm)). O fósforo tem aplicações potenciais em dosimetria pessoal, dosimetria e imagem em radioterapia e imagiologia médica.

papel biológico

Samário
Riscos
pictogramas GHS O pictograma chama no sistema harmonizado de Classificação e Rotulagem de Produtos Químicos (GHS)O pictograma perigo para a saúde no Sistema Globalmente Harmonizado de Classificação e Rotulagem de Produtos Químicos (GHS)
palavra sinal de GHS perigo
H228 , H261 , H373
P210 , P231 + 232 , P422
NFPA 704
Flammability code 2: Must be moderately heated or exposed to relatively high ambient temperature before ignition can occur. Flash point between 38 and 93 °C (100 and 200 °F). E.g., diesel fuel Health code 0: Exposure under fire conditions would offer no hazard beyond that of ordinary combustible material. E.g., sodium chloride Reactivity code 2: Undergoes violent chemical change at elevated temperatures and pressures, reacts violently with water, or may form explosive mixtures with water. E.g., phosphorus Special hazard W: Reacts with water in an unusual or dangerous manner. E.g., cesium, sodiumNFPA 704 diamante de quatro cores
2
0
2

Sais de samário estimular o metabolismo, mas não está claro se este é o efeito de samário ou outros lantanídeos presentes com ele. A quantidade total de samário em adultos é de cerca de 50  ug , principalmente no fígado e rins e com cerca de 8? G / L a ser dissolvido no sangue. Samário não é absorvido pelas plantas para uma concentração mensurável e, por conseguinte, normalmente não é uma parte da dieta humana. No entanto, algumas plantas e vegetais pode conter até 1 parte por milhão de samário. Sais insolúveis de samário são não-tóxicos e os solúveis são apenas ligeiramente tóxico.

Quando ingerido, apenas cerca de 0,05% de sais de samário é absorvido para a corrente sanguínea e o restante é excretado. A partir do sangue, cerca de 45% vai para o fígado e 45% é depositado na superfície dos ossos, onde permanece durante cerca de 10 anos; o equilíbrio de 10% é excretado.

Referências

Bibliografia

  • Greenwood, Norman N .; Earnshaw, Alan (1997). Química dos elementos (2a ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN  0080379419 .

links externos