в честь чего назван самарий
Самарий
Сама́рий / Samarium (Sm), 62
Sm←Sm 3+ −2,30 В
Sm←Sm 2+ −2,67 В
Сама́рий — химический элемент, металл из группы лантаноидов.
Содержание
История и происхождение названия
Элемент был выделен из минерала самарскита ((Y,Ce,U,Fe)3(Nb,Ta,Ti)5O16). Этот минерал в 1847 году был назван в честь русского горного инженера, полковника В. Е. Самарского-Быховца (по предложению немецкого химика Генриха Розе, которому Самарский предоставил для исследования образцы этого минерала). Новый, ранее неизвестный элемент в самарските был обнаружен спектроскопически французскими химиками Лафонтеном в 1878 году и Лекоком де Буабодраном в 1879 году. В 1880 году открытие было подтверждено швейцарским химиком Ж. де Мариньяком. Чистый металлический самарий был впервые химически выделен только в начале XX века.
Нахождение в природе
Месторождения
Изотопы
Получение
Металлический самарий получают методами металлотермии и электролитически, в зависимости от структуры производства и экономических показателей. Мировое производство самария оценивается в несколько сотен тонн, бо́льшая его часть выделяется ионообменными методами из монацитового песка.
Цены на самарий в слитках чистотой 99—99,9 % колеблются около 50-60 долларов за 1 килограмм.
Физические свойства
Металлический самарий — металл, напоминающий по внешнему виду свинец, а по механическим свойствам — цинк.
Химические свойства
Самарий — высокоактивный металл. На воздухе медленно окисляется, сначала покрываясь тёмной плёнкой трёхвалентного оксида Sm2O3 и затем полностью рассыпаясь в порошок жёлтого оттенка.
Самарий способен реагировать с азотом (образуя нитрид), углеродом (образуя карбиды), халькогенами (образуя моно и двух-трехвалентные сульфиды, селениды, теллуриды), водородом (образуя гидриды), кремнием (образуя силициды), бором (образуя бориды), с фосфором (фосфиды), мышьяком (арсениды), сурьмой (антимониды), висмутом (висмутиды) и всеми галогенами (образуя трёхвалентные (фториды, хлориды, бромиды, иодиды).
Самарий растворим в кислотах. Например, при реакции с серной кислотой самарий образует светло-жёлтые кристаллы сульфата самария(III); при реакции самария с соляной кислотой могут образовываться светло-жёлтые кристаллы хлорида самария(III) и, при определённых условиях, хлорида самария(II)
Применение
Магнитные материалы
Самарий широко используется для производства сверхмощных постоянных магнитов, в сплаве самария с кобальтом и рядом других элементов. И хотя в этой области в последние годы наблюдается вытеснение самарий-кобальтовых магнитов магнитами на основе неодима, тем не менее возможности сплавов самария далеко не исчерпаны.
При легировании его сплавов с кобальтом такими элементами, как цирконий, гафний, медь, железо и рутений достигнуто весьма высокое значение коэрцитивной силы и остаточной индукции. Кроме того, ультратонкодисперсные порошки его высокоэффективных сплавов, полученные распылением в атмосфере гелия в электрическом разряде, при последующем прессовании и спекании позволяют получить постоянные магниты с более чем в 3 раза лучшими характеристиками по магнитной энергии и полю, чем у других магнитных сплавов на основе редкоземельных металлов.
Термоэлектрические материалы
Как термоэлектрический материал ограничено применяется также теллурид самария (термоЭДС 320 мкВ/К).
Тензочувствительные материалы
Моносульфид самария является одним из лучших тензочувствительных материалов. Он используется для производства тензочувствительных датчиков (например, для измерения механических напряжений в конструкциях).
Ядерная энергетика
В ядерной энергетике самарий используется для управления атомными реакторами, так как сечение захвата тепловых нейтронов для природного самария превышает 6800 барн. Самарий, в отличие от других элементов с высоким сечением захвата (бор, кадмий) «не выгорает» в реакторе, поскольку при интенсивном нейтронном облучении образуются дочерние изотопы самария, которые также обладают очень высоким сечением захвата нейтронов. Самым высоким сечением захвата тепловых нейтронов среди изотопов самария (в природной смеси) обладает самарий-149 (41000 барн). В атомной промышленности используется окись (специальные эмали и стекла), гексаборид и карбид (регулирующие стержни), борат самария.
Гигантский магнитокалорический эффект
Манганаты самария и стронция обладают гигантским магнитокалорическим эффектом и могут быть использованы для конструирования магнитных холодильников.
Гигантский магнитоэлектрический эффект
Молибдат самария обнаруживает на порядок больший по величине магнитоэлектрический эффект, чем, например, молибдат гадолиния, и интенсивно изучается.
Производство стекла
Оксид самария применяется для получения специального люминесцентного и поглощающего инфракрасное излучения стёкол.
Огнеупорные материалы
Оксид самария отличается весьма высокой огнеупорностью, стойкостью к расплавам активных металлов и высокой температурой плавления (2270 °C). В связи с этим он используется как хороший огнеупорный материал.
Другие области применения
Самарий может быть использован для возбуждения лазерного излучения в жидких и твердых средах. Самарий также используется как активатор люминофоров в производстве цветных телевизоров и сотовых телефонов.
Металлический самарий применяется для производства электродов стартеров тлеющего разряда.
Сверхчистый оксид самария применяется в микроэлектронике в качестве диэлектрика в производстве кремниевых МДП-варикапов.
Биологическая роль
Биологическая роль самария изучена слабо. Известно, что он стимулирует метаболизм. Токсичность самария и его соединений, как и у других редкоземельных элементов, невысока.
Глоссарий. Химия
Сама́рий — химический элемент таблицы Менделеева, металл из группы лантаноидов.
История и происхождение названия
Элемент был выделен из минерала самарскита ((Y,Ce,U,Fe)3(Nb,Ta,Ti)5O16). Этот минерал в 1847 году был назван в честь русского горного инженера, полковника В. Е. Самарского-Быховца (по предложению немецкого химика Генриха Розе, которому Самарский предоставил для исследования образцы этого минерала). Новый, ранее неизвестный элемент в самарските был обнаружен спектроскопически французскими химиками Лафонтеном в 1878 году и Лекоком де Буабодраном в 1879 году. В 1880 году открытие было подтверждено швейцарским химиком Ж. де Мариньяком. Чистый металлический самарий был впервые химически выделен только в начале XX века.
Получение
Металлический самарий получают методами металлотермии и электролитически, в зависимости от структуры производства и экономических показателей. Мировое производство самария оценивается в несколько сотен тонн, бо́льшая его часть выделяется ионообменными методами из монацитового песка.
Свойства
Металлический самарий — металл, напоминающий по внешнему виду свинец, а по механическим свойствам — цинк. На воздухе самарий медленно окисляется, покрываясь сначала темной пленкой оксида Sm2O3, а затем — рассыпаясь в порошок с жёлтым оттенком. Самарий — высокоактивный металл. Он растворим в кислотах, сгорает на воздухе (образуя оксид), реагирует с азотом (образуя нитрид), углеродом (образуя карбиды), халькогенидами (образуя моно и двух-трехвалентные сульфиды, селениды, теллуриды), водородом (образуя гидриды), кремнием (образуя силициды), бором (образуя бориды), с фосфором (фосфиды), мышьяком (арсениды), сурьмой (антимониды), висмутом (висмутиды) и всеми галогенами (фторид, хлорид, бромид, йодид).
↑
См
↓
Пу
СОДЕРЖАНИЕ
Физические свойства
Химические свойства
Самарий довольно электроположителен и медленно реагирует с холодной водой и довольно быстро с горячей водой с образованием гидроксида самария:
2см
(s) + 6H
2 О
(l) → 2см (ОН)
3
(водн.) + 3H
2
(грамм)
Самарий легко растворяется в разбавленной серной кислоте с образованием растворов, содержащих ионы Sm (III) от желтого до бледно-зеленого цвета, которые существуют в виде [Sm (OH
2 )
9 ] 3+ комплекса:
2см
(s) + 3H
2 ТАК
4
(водн.) → 2см 3+
(водн.) + 3SO 2-
4
(водн.) + 3H
2
(грамм)
Соединения
| Формула | цвет | симметрия | космическая группа | Нет | Символ Пирсона | а (после полудня) | б (пп) | c (pm) | Z | плотность, г / см 3 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| См | серебристый | тригональный | R 3 м | 166 | hR9 | 362,9 | 362,9 | 2621,3 | 9 | 7,52 |
| См | серебристый | шестиугольный | P6 3 / mmc | 194 | hP4 | 362 | 362 | 1168 | 4 | 7,54 |
| См | серебристый | четырехугольный | I4 / ммм | 139 | tI2 | 240,2 | 240,2 | 423,1 | 2 | 20,46 |
| SmO | золотой | кубический | FM 3 м | 225 | cF8 | 494,3 | 494,3 | 494,3 | 4 | 9.15 |
| Sm 2 O 3 | тригональный | P 3 м1 | 164 | hP5 | 377,8 | 377,8 | 594 | 1 | 7,89 | |
| Sm 2 O 3 | моноклинический | C2 / м | 12 | мс30 | 1418 | 362,4 | 885,5 | 6 | 7,76 | |
| Sm 2 O 3 | кубический | Ia 3 | 206 | cI80 | 1093 | 1093 | 1093 | 16 | 7.1 | |
| SmH 2 | кубический | FM 3 м | 225 | cF12 | 537,73 | 537,73 | 537,73 | 4 | 6.51 | |
| SmH 3 | шестиугольный | P 3 c1 | 165 | HP24 | 377,1 | 377,1 | 667,2 | 6 | ||
| Sm 2 B 5 | серый | моноклинический | P2 1 / c | 14 | mP28 | 717,9 | 718 | 720,5 | 4 | 6,49 |
| SmB 2 | шестиугольный | P6 / ммм | 191 | hP3 | 331 | 331 | 401,9 | 1 | 7,49 | |
| SmB 4 | четырехугольный | P4 / мбм | 127 | tP20 | 717,9 | 717,9 | 406,7 | 4 | 6,14 | |
| SmB 6 | кубический | PM 3 м | 221 | cP7 | 413,4 | 413,4 | 413,4 | 1 | 5.06 | |
| SmB 66 | кубический | Fm 3 c | 226 | cF1936 | 2348,7 | 2348,7 | 2348,7 | 24 | 2,66 | |
| Sm 2 C 3 | кубический | Я 4 3d | 220 | cI40 | 839,89 | 839,89 | 839,89 | 8 | 7,55 | |
| SmC 2 | четырехугольный | I4 / ммм | 139 | tI6 | 377 | 377 | 633,1 | 2 | 6,44 | |
| SmF 2 | фиолетовый | кубический | FM 3 м | 225 | cF12 | 587,1 | 587,1 | 587,1 | 4 | 6,18 |
| SmF 3 | белый | ромбический | ПНМА | 62 | oP16 | 667,22 | 705,85 | 440,43 | 4 | 6,64 |
| SmCl 2 | коричневый | ромбический | ПНМА | 62 | oP12 | 756,28 | 450,77 | 901,09 | 4 | 4,79 |
| SmCl 3 | желтый | шестиугольный | P6 3 / м | 176 | hP8 | 737,33 | 737,33 | 416,84 | 2 | 4,35 |
| SmBr 2 | коричневый | ромбический | ПНМА | 62 | oP12 | 797,7 | 475,4 | 950,6 | 4 | 5,72 |
| SmBr 3 | желтый | ромбический | См | 63 | oS16 | 404 | 1265 | 908 | 2 | 5,58 |
| SmI 2 | зеленый | моноклинический | P2 1 / c | 14 | mP12 | |||||
| SmI 3 | апельсин | тригональный | R 3 | 63 | 24 грн. | 749 | 749 | 2080 г. | 6 | 5,24 |
| SmN | кубический | FM 3 м | 225 | cF8 | 357 | 357 | 357 | 4 | 8,48 | |
| SmP | кубический | FM 3 м | 225 | cF8 | 576 | 576 | 576 | 4 | 6.3 | |
| SmAs | кубический | FM 3 м | 225 | cF8 | 591,5 | 591,5 | 591,5 | 4 | 7,23 |
Оксиды
Халькогениды
15%) объема кристалла. Он показывает гистерезис, то есть когда давление сбрасывается, SmS возвращается в полупроводниковое состояние при гораздо более низком давлении около 0,4 кбар.
Галогениды
2 Sm (s) + 3 X 2 (g) → 2 Sm X 3 (s) (X = F, Cl, Br или I)
Дальнейшее их восстановление металлами самарием, литием или натрием при повышенных температурах (около 700–900 ° C) дает дигалогениды. Дииодид можно также получить нагреванием SmI 3 или взаимодействием металла с 1,2-дииодэтаном в безводном тетрагидрофуране при комнатной температуре:
Бориды
Гексаборид самария
Другие неорганические соединения
Металлоорганические соединения
Алкилы и арилы самария получают реакцией метатезиса в тетрагидрофуране или эфире :
SmCl
3 + 3LiR → SmR
3 + 3LiCl Sm (ИЛИ)
3 + 3LiCH (SiMe
3 )
2 → Sm
2 >
3 + 3LiOR
Изотопы
Периоды полураспада 151 Sm и 145 Sm составляют 90 лет и 340 дней соответственно. Все остальные радиоизотопы имеют период полураспада менее 2 дней, а у большинства из них период полураспада менее 48 секунд. Самарий также имеет пять ядерных изомеров, наиболее стабильными из которых являются 141m Sm ( период полураспада 22,6 минуты), 143m1 Sm ( t 1/2 = 66 секунд) и 139 m Sm ( t 1/2 = 10,7 секунды).
История
Возникновение и производство
Со средней концентрацией около 8 частей на миллион (ppm) самарий является 40-м наиболее распространенным элементом в земной коре. Это пятое место среди лантаноидов по распространенности, и он встречается чаще, чем такие элементы, как олово. Концентрация самария в почвах колеблется от 2 до 23 частей на миллион, а в океанах содержится около 0,5–0,8 частей на триллион. Распределение самария в почвах сильно зависит от его химического состояния и очень неоднородно: в песчаных почвах концентрация самария примерно в 200 раз выше на поверхности частиц почвы, чем в воде, заключенной между ними, и это соотношение может превышать 1000 в глинах.
Самарий-151 производится в ядерном делении из урана с выходом около 0,4% от общего числа делений. Он также синтезируется при захвате нейтронов самарием-149, который добавляют в управляющие стержни ядерных реакторов. Следовательно, самарий-151 присутствует в отработавшем ядерном топливе и радиоактивных отходах.
Приложения
Некоммерческие и потенциальные приложения
Кристаллы фторида кальция, легированные самарием, использовались в качестве активной среды в одном из первых твердотельных лазеров, разработанных и построенных Питером Сорокиным (соавтором лазера на красителях ) и Миреком Стивенсоном в исследовательских лабораториях IBM в начале 1961 года. Этот самариевый лазер испускал импульсы красного света с длиной волны 708,5 нм. Он должен был охлаждаться жидким гелием и поэтому не нашел практического применения.
Ион Sm 3+ является потенциальным активатором для использования в светодиодах теплого белого цвета. Он обеспечивает высокую светоотдачу из-за узких полос излучения, однако, как правило, низкая квантовая эффективность и недостаточное поглощение в спектральной области от УФ-А до синего не позволяют его коммерческое применение.
Самарий (Sm) Samarium
Быстрый поиск по тексту
Открытия Самария
Материал Самарий был открыт во время разделения лантановой земли на составляющие с помощью спектрального анализа. Ученый Мозандер еще в 1841 году отделили два элемента лантан и дидимий. Долгое время дидимий был в таблице Менделеева, но ученый Лекок де Буабодран смог выделить из него новый элемент, который назвали самарий. Над самарием потом проводилось еще множество экспериментов, подтверждающих его существование.
А в 1900 году смогли установить спутник самария. Им оказался европий. Эту особенность открыл ученый Демарсэ. Металлический празеодим на данный момент стоит не более 400 долларов, а оксид празеодима не больше 200 долларов США. Хотя еще 3 года назад металлический празеодим можно было купить в два раза дешевле.
Химические свойства элемента
В природных условиях самарий встречается только в одном стабильном изотопе. Все остальные обладают другими свойствами. Сам самарий ходит в состав цериевой группы. Эти материалы больше обладают металлическими свойствами, чем отличаются от других редкоземельных металлов. Хранить его на открытом воздухе невозможно, так как он быстро окисляется. При этом выделяются оксидные хлопья, которые обладают черным цветом и могут быть опасны для организма человека. Из-за этого его необходимо хранить только под слоем парафина или же в особых инертных условиях.
Так же он может взаимодействовать с сульфатом. При этой реакции образовываются кристаллы светло-зеленого оттенка. Эти кристаллы могут легко растворяться в воде. А при нагревании распадается и образует оксид празеодима.
Энергично ходит в реакцию с различными кислотами. А когда нагревается и входит в реакцию с водой, то получает новое свойство – устойчивость к действию щелочей. Если же не вступает во взаимодействие с водой, то возгорается и выделяется оксид с валентностью три или 4. Почти во всех своих реакциях приобретает другую степень окисления. Чаще всего это третья или четвертая, например, при реакции с кислородом или с сульфатом.
Физические свойства элемента
По своим характеристикам самарий почти не отличается от остальных редкоземельных металлов. Он обладает светло-серым цветом с серебреными переливами. Такой окрас очень похож на цвет церия или лантана. Плотность составляет 7,52 г/см3. Такой показатель не велик, но довольно значим. Среди лантаноидов встречаются металлы с более низкой плотностью.
Температура плавления металла составляет 1052 градуса по Цельсия. Такой показатель можно встретить у многих. Однако температура кипения значительно превышает температуру плавления и составляет 1900 градусов по Цельсия. Стоит обратить внимание, что при взаимодействии с бромом температура плавления понижается. Такое соединение очень легко плавится, по сравнению с остальными соединениями редкоземельных металлов и брома.
Самое важное знчение самарий имеет в технике. Его соединения с кобальтом особенно популярны. Такие соединения часто используют для производства постоянных магнитов. Так же самарий применяют в производстве:
Помимо этого его применяют для активации катодов. Но только для оксидных катодов. Также его можно увидеть при производстве специального стекла. Такие стёкла могут поглощать инфракрасные лучи.
Производство Самария
В природе найти самарий в чистом виде почти невозможно. Обычно его выделяют из других редкоземельных металлов. Вообще самария на земле совсем не много. Его можно найти в земной коре, но мало, всего лишь 8 грамм на тонну. Так же его обнаружили в водных ресурсах. Но там его концентрация совсем маленькая 0,0000017 миллиграмм на тонну. Этот показатель самый маленький среди других лантаноидов.
Месторождения самария обнаружены во множестве стран. Его можно найти в США, России, Китае, Казахстане, Индии, Украине и других. В 2018 году США заключает контракт на добычу самария в Афганистане. Это может пошатнуть лидерство Китая по добыче редкоземельных металлов.
Искусственный синтез Самария
Из-за довольно ограниченного количества самария в природе его активно стараются производить. Для этого часто используют минералы редкоземельных металлов. В них находится не только самарий, но и другие материалы. Что бы отделить их друг от друга применяют экстракцию. Также может помочь ионообменная сорбция или же комбинированный метод. Любой из них сможет отделить самарий от других элементов. При этом в виде карбоната или оксалата самарий отделяется от раствора и оседает. После этого его необходимо восстановитель. Для этого применяют лантан и вакуум. Такая реакция проводится только при температуре 1600 градусов по Цельсия.
Во всем мире производят довольно много самария. По оценкам 2017 года производят несколько тонн самария в год. Однако лидером среди других стран по производству пока остается Китай.