Samario

Samario
62 Sm
- ↑ Sm ↓ Pu Tabla periódica prometio ← samario → europio
Apariencia
blanco plateado
Propiedades generales
Nombre, símbolo, número	samario, Sm, 62
Pronunciación	/ s ə m ɛər yo ə m / sə- MAIR -ee-əm
Categoría Elemento	lantánidos
Grupo, período, bloque	n / a, 6, F
Peso atómico estándar	150.36
Configuración electrónica	[ Xe ] 6s 2 4f 6 2, 8, 18, 24, 8, 2
Historia
Descubrimiento	Lecoq de Boisbaudran (1879)
Primer aislamiento	Lecoq de Boisbaudran (1879)
Propiedades físicas
Fase	sólido
Densidad (cerca rt)	7,52 g · cm -3
Líquido densidad en mp	7,16 g · cm -3
Punto de fusion	1345 K , 1072 ° C, 1962 ° F
Punto de ebullicion	2067 K, 1794 ° C, 3261 ° F
Calor de fusión	8.62 kJ · mol -1
El calor de vaporización	165 kJ · mol -1
Capacidad calorífica molar	29.54 J · mol -1 · K -1
Presión del vapor
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k en T (K) 1001 1106 1240 (1421) (1675) (2061)
Propiedades atómicas
Estados de oxidación	4, 3, 2, 1 (Levemente óxido básico)
Electronegatividad	1,17 (escala de Pauling)
Energías de ionización	Primero: 544,5 kJ · mol -1
	Segundo: 1070 kJ · mol -1
	Tercero: 2260 kJ · mol -1
Radio atómico	180 pm
Radio covalente	198 ± 20:00
Miscelánea
Estructura cristalina	rhombohedral
Ordenamiento magnético	paramagnético
La resistividad eléctrica	( rt) (α, poli) 0,940 μΩ · m
Conductividad térmica	13.3 W · m -1 · K -1
Expansión térmica	( rt) (α, poli) 12,7 m / (m · K)
Velocidad del sonido (varilla delgada)	(20 ° C) 2130 m · s -1
El módulo de Young	(Forma α) 49,7 GPa
Módulo de corte	(Forma α) 19,5 GPa
Módulo de volumen	(Forma α) 37,8 GPa
Relación de Poisson	(Forma α) 0,274
Dureza Vickers	412 MPa
Dureza Brinell	441 MPa
Número de registro del CAS	7440-19-9
La mayoría de los isótopos estables
Artículo principal: Los isótopos de samario
iso N / A media vida DM DE ( MeV) DP 144 Sm 3.07% 144 Sm es estable con 82 neutrones 145 Sm syn 340 d ε - 145 Pm 146 Sm rastro 1,03 × 10 8 y α 2,529 142 Nd 147 Sm 14.99% 1,06 × 10 11 y α 2,310 143 Nd 148 Sm 11,24% 7 × 10 15 y α 1,986 144 Nd 149 Sm 13,82% > 2 × 10 15 y α 1,870 145 Nd 150 Sm 7,38% 150 Sm es estable con 88 neutrones 151 Sm syn 90 y β - - 151 Eu 152 Sm 26,75% 152 Sm es estable con 90 neutrones 153 Sm syn 46.284 h β - - 153 Eu 154 Sm 22,75% > 2,3 × 10 18 y β - β - 1.2510 154 Di-s

El samario es un elemento químico con el símbolo Sm y número atómico 62. Es un plateado moderadamente dura de metal que se oxida fácilmente en el aire. Ser un miembro típico de la lantánidos serie, samario generalmente asume el estado de oxidación +3. También se conocen compuestos de samario (II), en particular el monóxido de SMO, monochalcogenides SMS, SMSE y SMTE, así como samario (II) yoduro. El último compuesto es un común agente reductor en síntesis química. El samario no tiene ningún papel biológico importante y es sólo ligeramente tóxico.

El samario fue descubierto en 1879 por el químico francés Paul Émile Lecoq de Boisbaudran y lleva el nombre del mineral samarskite de la que se aisló. El mineral en sí fue nombrado antes, después de un funcionario mina rusa, coronel Vasili Samarsky-Bykhovets, que se convirtió así en la primera persona en tener un elemento químico que lleva su nombre, aunque sea indirectamente. Aunque clasificado como un elemento de tierras raras, samario es el elemento más abundante 40a en la corteza de la Tierra y es más común que metales como el estaño . Samario ocurre con la concentración hasta el 2,8% en varios minerales incluyendo cerite, gadolinita, samarskita, monacita y bastnäsite, siendo las dos últimas las fuentes comerciales más comunes del elemento. Estos minerales se encuentran principalmente en china , la de Estados Unidos , Brasil , India , Sri Lanka y Australia ; China es, con mucho, el líder mundial en la minería samario y producción.

La aplicación comercial importante de samario está en imanes de samario-cobalto, que tienen magnetización permanente sólo superada imanes de neodimio; Sin embargo, los compuestos de samario pueden soportar temperaturas significativamente más altas, por encima de 700 ° C, sin perder sus propiedades magnéticas. El radiactivo isótopo samario-153 es el componente principal de la droga samario ⁽¹⁵³ Sm) lexidronam (Quadramet), que mata las células cancerosas en el tratamiento de cáncer de pulmón , cáncer prostático, cáncer de mama y osteosarcoma. Otro isótopo, samario-149, es un fuerte de neutrones absorbedor y por lo tanto se añade a la barras de control de reactores nucleares. También se forma como un producto de la desintegración durante la operación del reactor y es uno de los factores importantes considerados en el diseño del reactor y funcionamiento. Otras aplicaciones de samario incluyen la catálisis de reacciones químicas , datación radiactiva y un Láser de rayos X.

Propiedades físicas

Samario es una metal de tierras raras que tiene la dureza y densidad similares a los de zinc . Con el punto de ebullición de 1.794 ° C, samario es el tercero de los lantánidos más volátil después de iterbio y europio ; esta propiedad facilita la separación del samario del mineral. En condiciones ambientales, samario asume normalmente una estructura trigonal (forma α). Tras el calentamiento a 731 ° C, su simetría del cristal se transforma en hexagonal compacta (HCP), sin embargo la temperatura de transición depende de la pureza del metal. Además de calentar a 922 ° C transforma el metal en una fase cúbica (CCO). centrada en el cuerpo El calentamiento a 300 ° C combinada con la compresión a 40 resultados Kbar en una estructura de empaquetamiento compacto de doble hexagonal (DHCP). La aplicación de una presión más alta del orden de cientos o miles de kilobars induce una serie de transformaciones de fase, en particular, con una fase tetragonal aparece en alrededor de 900 kbar. En un estudio, la fase dhcp podría ser producido sin compresión, utilizando un régimen de recocido de no equilibrio con un cambio rápido de temperatura entre aproximadamente 400 y 700 ° C, lo que confirma el carácter transitorio de esta fase de samario. Además, las películas delgadas de samario obtenidos por deposición de vapor pueden contener las fases hcp o DHCP en condiciones ambientales.

El samario (y su sesquióxido) son paramagnético a temperatura ambiente. Sus momentos magnéticos efectivos correspondientes, por debajo de 2 μ _B, son la tercera más baja entre los lantánidos (y sus óxidos) después de lantano y lutecio. El metal se transforma en una Estado antiferromagnético tras el enfriamiento a 14,8 átomos de K. individual samario se puede aislar mediante encapsulación de los mismos en moléculas de fullereno. También pueden ser dopados C entre las ₆₀ moléculas en el fullereno sólido, haciéndolo superconductor a temperaturas inferiores a 8 K. Samario dopaje de superconductores a base de hierro - la clase más reciente de superconductores de alta temperatura - permite aumentar su temperatura de transición de 56 K, que es el valor más alto alcanzado hasta ahora en esta serie.

Propiedades químicas

Samario recién preparada tiene un brillo plateado. En el aire, se oxida lentamente a temperatura ambiente y se enciende de forma espontánea a 150 ° C . Incluso cuando se almacena bajo aceite mineral, samario oxida gradualmente y se desarrolla un polvo grisáceo-amarillo del de óxido, hidróxido de mezcla en la superficie. El aspecto metálico de una muestra puede ser preservada mediante el sellado bajo un gas inerte tal como argón .

El samario es muy electropositivo y reacciona lentamente con el agua fría y bastante rápidamente con agua caliente para formar hidróxido de samario:

2 Sm (s) + 6 _H2O (l) → 2 Sm (OH) ₃ (ac) + 3 H ₂ (g)

El samario se disuelve fácilmente en diluida de ácido sulfúrico para formar soluciones que contiene el amarillo pálido Sm (III) iones verdes, que existen como [SM (OH _{2) 9]} ³⁺ complejos:

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

Samario es uno de los pocos lantánidos que presentan el estado de oxidación +2. Los iones son Sm ²⁺ en soluciones de color rojo sangre.

Compuestos

Óxidos

El óxido más estable de samario es la sesquióxido Sm ₂ O _3. Como muchos otros compuestos de samario, existe en varias fases cristalinas. La forma trigonal se obtiene por enfriamiento lento de la masa fundida. El punto de Sm ₂ O ₃ de fusión es más bien alta (2345 ° C) y por lo tanto de fusión es por lo general no se logra por calentamiento directo, pero con calentamiento por inducción, a través de una bobina de radiofrecuencia. El Sm ₂ O ₃ cristales de simetría monoclínica pueden ser cultivadas por el método de fusión de llama ( Proceso de Verneuil) a partir del polvo Sm ₂ O _3, que produce petanca cilíndricos de hasta varios centímetros de largo y alrededor de un centímetro de diámetro. Los petanca son transparentes cuando es puro y libre de defectos y son de color naranja lo contrario. El calentamiento de la trigonal metaestable Sm ₂ O ₃ 1900 ° C la convierte a la fase monoclínica más estable. Cubic Sm ₂ O ₃ también se ha descrito.

Samario es uno de los pocos lantánidos que forman un monóxido de, SMO. Este compuesto de color amarillo dorado brillante se obtuvo mediante la reducción de Sm ₂ O ₃ con samario de metal a temperatura elevada (1.000 ° C) y presión por encima de 50 kbar; disminución de la presión dado lugar a una reacción incompleta. SMO tiene la estructura reticular de sal gema cúbico.

Calcogenuros

Samario forma trivalente sulfuro, seleniuro y teluro. Divalentes calcogenuros SMS, SMSE y SMTE con estructura de cristal de sal gema cúbico también se conocen. Son notables por la conversión de semiconductor de estado metálico a temperatura ambiente tras la aplicación de presión. Considerando que el paso es continua y se produce en alrededor de 20 a 30 kbar en SMSE y SMTE, es abrupto en SMS y requiere sólo 6,5 kbar. Este efecto resulta en un cambio de color espectacular en SMS desde el negro al amarillo dorado cuando sus cristales de películas están rayados o pulido. La transición no cambia simetría de celosía, pero hay una fuerte disminución (~ 15%) en el volumen de cristal. Muestra de histéresis, que es cuando se libera la presión, SMS vuelve al estado de semiconductor en mucho menor presión de aproximadamente 0,4 kbar.

Haluros

Samario de metal reacciona con todos los halógenos X = F, Cl, Br o I, trihaluros forman:

2 Sm (s) + 3 X ₂ (g) → 2 SMX ₃ (s)

Su mayor reducción con samario, litio o sodio metales a temperaturas elevadas (alrededor de 700 a 900 ° C) produce dihalogenuros. El diyoduro se puede preparar también por calentamiento de SmI _3, o haciendo reaccionar el metal con 1,2-anhidro en diiodoethane tetrahidrofurano a temperatura ambiente:

Sm (s) + ICH ₂ -CH ₂ I → SmI ₂ + CH ₂ = CH _2.

Además de dihaluros, la reducción también produce numerosos haluros de samario no estequiométricas con una estructura cristalina bien definida, tales como Sm ₃ F _7, Sm ₁₄ F _33, F _{64 27} Sm, Sm ₁₁ Br _24, Br _{11 5} Sm y Sm ₆ Br _13.

Como se refleja en la tabla anterior, haluros de samario cambian sus estructuras cristalinas cuando un tipo de átomos de haluro es sustituido por otro, que es un comportamiento poco común para la mayoría de los elementos (por ejemplo, actínidos). Muchos haluros tienen dos fases cristalinas principales de una composición, una siendo significativamente más estable y otro ser metaestable. Este último se forma después de la compresión o calentamiento, seguido por enfriamiento rápido a las condiciones ambientales. Por ejemplo, la compresión de la diyoduro samario monoclínico habitual y la liberación de los resultados de la presión en un ₂ de tipo estructura ortorrómbica PBCL (densidad de 5,90 g / cm ^3), y los resultados del tratamiento similares en una nueva fase de triyoduro samario (densidad de 5,97 g / cm ³⁾ .

Boruros

Sinterización de polvos de óxido de samario y boro, en el vacío, se obtiene un polvo que contiene varias fases de boruro de samario, y su relación de volumen puede ser controlado a través de la proporción de mezcla. El polvo puede ser convertido en cristales más grandes de un cierto boruro de samario utilizando fusión por arco o técnicas de fusión de zona, basándose en la diferente temperatura de fusión / cristalización de SmB ₆ (2580 ° C), SmB ₄ (alrededor de 2300 ° C) y SMB ₆₆ (2150 ° C). Todos estos materiales son duros y quebradizos, sólidos gris oscuro con la dureza aumentan con el contenido de boro. Samario diboruro es demasiado volátil para ser producidos con estos métodos y requiere alta presión (alrededor de 65 kbar) y las bajas temperaturas entre 1140 y 1240 ° C para estabilizar su crecimiento. El aumento de los resultados de temperatura en las formaciones preferenciales de SmB _6.

Samario hexaboruro

Samario hexaboruro es un compuesto intermedio típico-valencia donde samario está presente tanto como Sm ²⁺ y ³⁺ Sm iones en la proporción 3: 7. Pertenece a una clase de Kondo aisladores, es decir a altas temperaturas (por encima de 50 K), sus propiedades son típicas de un metal Kondo, con conductividad eléctrica metálica caracterizado por una fuerte dispersión de electrones, mientras que a bajas temperaturas, se comporta como un aislante no magnético con una estrecha espacio de banda de alrededor de 4-14 MeV. El metal-aislante transición inducida por enfriamiento en SmB ₆ se acompaña de un fuerte aumento de la conductividad térmica, alcanzando un máximo de aproximadamente 15 K. La razón de este aumento es que los electrones sí mismos no contribuyen a la conductividad térmica a temperaturas bajas, que está dominada por fonones, pero la disminución de la concentración de electrones reducido la tasa de dispersión de electrones-fonón.

Una nueva investigación parece mostrar que puede ser una Aislante topológico.

Otros compuestos inorgánicos

Sulfato de Samario, Sm ₂ (SO _{4) 3}

Samario carburos se preparan fundiendo una mezcla de grafito de metal en una atmósfera inerte. Después de la síntesis, son inestables en el aire y se estudian también bajo atmósfera inerte. Samario monophosphide SMP es un semiconductor con la banda prohibida de 1.10 eV, el mismo que en el silicio , y alta conductividad eléctrica de tipo n . Se puede preparar por recocido a 1100 ° C una ampolla de cuarzo evacuado que contiene polvos mezclados de fósforo y samario. El fósforo es muy volátil a altas temperaturas y puede explotar, por lo que la velocidad de calentamiento tiene que mantenerse muy por debajo de 1 ° C / min. Similar procedimiento se adopta para el monarsenide SMAS, pero la temperatura de síntesis es superior a 1800 ° C.

Un gran número de compuestos binarios cristalinas son conocidos por samario y uno de los grupos 4, 5 o 6 elemento de X, donde X es Si, Ge, Sn, Pb, Sb o Te, y aleaciones metálicas de forma samario otro grupo grande. Todos ellos se preparan por recocido polvos mezclados de los elementos correspondientes. Muchos de los compuestos resultantes son no estequiométrica y tienen composiciones nominales SM _a X _b, donde el b / a relación varía entre 0,5 y 3.

Los compuestos organometálicos

Samario forma una ciclopentadienuro Sm (C ₅ H _{5) 3} y sus cloroderivados Sm (C ₅ H _{5) 2} Cl y Sm (C ₅ H ₅₎ Cl _2. Se preparan por reacción de tricloruro de samario con NaCl ₅ H ₅ en tetrahidrofurano. Contrariamente a cyclopentadienides de la mayoría de otros lantánidos, en Sm (C ₅ H _{5) 3} algunos C ₅ H ₅ anillos puente entre sí mediante la formación de vértices de anillo η ¹ o bordes η ² hacia otro átomo de samario vecina, creando así las cadenas poliméricas. El Sm cloroderivado (C ₅ H _{5) 2} Cl tiene una estructura de dímero, que se expresa con más precisión como (η ⁵ -C ₅ H _{5) 2} Sm (μ-Cl) ₂ (η ⁵ -C ₅ H _{5) 2.} Allí, los puentes de cloro pueden ser sustituidos, por ejemplo, por el yodo, átomos de hidrógeno o de nitrógeno o por grupos CN.

El (C ₅ H ₅₎ ^- de iones en cyclopentadienides samario se puede sustituir por el indenuro (C ₉ H ₇₎ ^- o cyclooctatetraenide (C ₈ H ₈₎ ^2- anillo, lo que resulta en Sm (C ₉ H _{7) 3} o KSM (η ⁸ -C ₈ H _{8) 2.} El último compuesto tiene una estructura similar a la de uranocene. También hay un ciclopentadienuro de samario divalente, Sm (C ₅ H _{5) 2} - un sólido que sublima a aproximadamente 85 ° C. Contrariamente a ferroceno, los C ₅ H ₅ anillos en Sm (C ₅ H _{5) 2} no son paralelas, pero se inclinan por 40 °.

Alquilos y arilos de samario se obtienen a través de una reacción de metátesis en tetrahidrofurano o éter :

SmcL ₃ + 3 LiR → SMR ₃ + 3 LiCl

Sm (OR) ₃ + 3 Lich _{(SiMe3) 2} → Sm {CH _{(SiMe3) 2} 3} + 3 Lior

Aquí R es un grupo hidrocarburo y Me significa metilo.

Isótopos

De origen natural samario tiene una radiactividad de 128 Bq / g. Se compone de cuatro estables isótopos : ¹⁴⁴ Sm, Sm ^{150, 152} y ¹⁵⁴ Sm Sm, y tres extremadamente larga vida radioisótopos, ¹⁴⁷ Sm (vida media _t½ = 1,06 × 10 ¹¹ años), ¹⁴⁸ Sm (7 × 10 ¹⁵ años) y ¹⁴⁹ Sm (> 2 × 10 ¹⁵ años), con ¹⁵² Sm es el más abundante ( abundancia natural 26,75%). ¹⁴⁹ Sm aparece por diversas fuentes, ya sea como isótopos estables o radiactivos.

Los isótopos de larga vida, ¹⁴⁶ Sm, Sm ¹⁴⁷ y ¹⁴⁸ Sm, principalmente de desintegración por emisión de partículas alfa a isótopos de neodimio . Más claro isótopos inestables de samario principalmente por la descomposición captura de electrones a isótopos de prometio , mientras que otros más pesados se convierten a través de desintegración beta de isótopos de europio .

La desintegración alfa de ¹⁴⁷ Sm a ¹⁴³ Nd con una vida media de 1,06 × 10 ¹¹ años sirven para samario-neodimio de citas

Las vidas medias de ¹⁵¹ Sm y Sm ¹⁴⁵ son 90 años y 340 días, respectivamente. Todos los restantes radioisótopos tienen vidas medias que son menos de 2 días, y la mayoría de ellos tienen vidas medias que son menos de 48 segundos. Samario también tiene cinco isómeros nucleares con el ser más estable ^141m Sm ( vida media de 22,6 minutos), ^143m1 Sm (t _½ = 66 segundos) y ^139m Sm (t _½ = 10,7 segundos).

Historia

Paul Émile Lecoq de Boisbaudran, el descubridor de samario

La detección de elementos samario y afines fue anunciado por varios científicos en la segunda mitad del siglo 19; Sin embargo, la mayoría de las fuentes dan la prioridad a la francesa químico Paul Émile Lecoq de Boisbaudran. Boisbaudran aislado óxido y / o hidróxido de samario en París en 1879 desde el mineral samarskite ((Y, Ce, U, Fe) ₃ (Nb, Ta, Ti) ₅ O ₁₆₎ y se identificó un nuevo elemento en ella a través de líneas de absorción óptica afilados. El químico suizo Marc Delafontaine anunció un nuevo elemento decipium (del latín : decipiens significa "engañosa, falsa") en 1878, pero más tarde en 1880-1881 demostró que se trataba de una mezcla de varios elementos, uno de ellos sea idéntico al samario del Boisbaudran. Aunque samarskita se encontró por primera vez en la región rusa de distancia Urales, a finales de la década de 1870 sus depósitos habían sido localizados en otros lugares que hacen el mineral disponible para muchos investigadores. En particular, se encontró que el samario aislado por Boisbaudran también era impuro y contenía una cantidad comparable de europio . El elemento puro fue producido sólo en 1901 por Eugène Demarçay.

Boisbaudran nombró a su elemento samaria después de la samarskita mineral, que a su vez honrado Vasili Samarsky-Bykhovets (1803-1870). Samarsky-Bykhovets, como Jefe de Estado Mayor de la rusa acceso del Cuerpo de Ingenieros de Minas, se había concedido para dos mineralogistas alemanes, los hermanos Gustav Rose y Heinrich Rose, para estudiar las muestras de minerales de los Urales. En este sentido samario fue el primer elemento químico a ser nombrado después de una persona. Más tarde, los samaria nombre utilizado por Boisbaudran se transformó en samario, para conformarse con otros nombres de elementos, y samaria hoy en día se utiliza a veces para referirse a óxido de samario, por analogía con itrio, zirconia, alúmina , ceria, Holmia, etc. El símbolo Sm se sugirió para el samario; sin embargo una alternativa Sa se utiliza con frecuencia en lugar hasta la década de 1920.

Antes de la llegada de la tecnología de separación por intercambio de iones en la década de 1950, el samario no tenía usos comerciales en forma pura. Sin embargo, un subproducto de la purificación cristalización fraccionada de neodimio fue una mezcla de samario y gadolinio que adquirió el nombre de "Lindsay Mix" después de que la compañía que lo fabricó. Se cree que este material se han utilizado para la energía nuclear barras de control en algunos de los primeros reactores nucleares. Hoy en día, un producto básico parecido tiene el nombre "-samario europium- gadolinio "(SEG) concentrado. Se prepara por extracción con disolvente de las mixtos lantánidos aisladas de bastnäsite (o monacita). Desde los lantánidos más pesados tienen la mayor afinidad por el disolvente utilizado, son fácilmente extraído de la masa utilizando proporciones relativamente pequeñas de disolvente. No todos los productores de las tierras raras que procesan bastnäsite hacerlo a gran escala lo suficiente para seguir adelante con la separación de los componentes de SEG, que normalmente constituye sólo uno o dos por ciento de la mena originales. Por tanto, estos productores van a realizar SEG con vistas a su comercialización a los procesadores especializados. De esta manera, el valioso contenido de europio de la mena es rescatado para su uso en fabricación de fósforo. Purificación samario sigue la eliminación del europio. A partir de 2012, estando en exceso de oferta, óxido de samario es menos costoso en una escala comercial de su abundancia relativa en el mineral podría sugerir.

Ocurrencia y producción

Samarskita

Con la concentración media de aproximadamente 8 partes por millón (ppm), samario es el elemento más abundante 40a en la corteza terrestre. Es el quinto más abundante de los lantánidos y es más común que el elemento tal como estaño. Samario concentración en los suelos varía entre 2 y 23 ppm, y los océanos contienen aproximadamente 0,5-0,8 partes por billón. Distribución de samario en los suelos depende fuertemente de su estado químico y es muy no homogénea: en suelos arenosos, la concentración de samario es de aproximadamente 200 veces mayor en la superficie de las partículas de suelo que en el agua atrapada entre ellos, y esta relación puede ser superior a 1000 en las arcillas.

El samario no se encuentra libre en la naturaleza, pero, al igual que otros elementos de tierras raras, figura en muchos minerales, incluyendo monacita, bastnäsite, cerite, gadolinita y samarskita; monacita (en el que el samario se produce a concentraciones de hasta 2,8%) y bastnäsite se utilizan principalmente como fuentes comerciales. Los recursos mundiales de samario se estiman en dos millones toneladas; que se encuentran principalmente en China, Estados Unidos, Brasil, India, Sri Lanka y Australia, y la producción anual es de alrededor de 700 toneladas. Informes de producción País se dan generalmente para todos los metales de las tierras raras combinados. Por el momento, China tiene la mayor producción con 120.000 toneladas minadas por año; es seguido por los EE.UU. (alrededor de 5.000 toneladas) y la India (2.700 toneladas). El samario se vende generalmente como óxido, que en el precio de alrededor de 30 USD / kg es uno de los óxidos de lantánidos más baratos. Mientras mischmetal - una mezcla de metales de tierras raras que contiene aproximadamente 1% de samario - ha sido utilizado durante mucho tiempo, samario relativamente puro se ha aislado recientemente, a través de los procesos de intercambio de iones, técnicas de extracción con disolvente, y deposición electroquímica. El metal se prepara a menudo por electrólisis de una mezcla fundida de samario (III) cloruro con cloruro de sodio o cloruro de calcio . El samario también se puede obtener mediante la reducción de su óxido con lantano . El producto se destila a continuación para separar el samario (punto de ebullición 1794 ° C) y lantano (pb 3464 ° C).

El samario-151 se produce en la fisión nuclear de uranio con un rendimiento de aproximadamente 0,4% del número total de eventos de fisión. También se sintetiza a captura de neutrones por samario-149, que se añade a la barras de control de reactores nucleares. En consecuencia, samario-151 está presente en pasado combustible nuclear y los residuos radiactivos.

Aplicaciones

Reacción de Barbier usando SmI ₂

Una de las aplicaciones más importantes de samario está en imanes de samario-cobalto, que tienen una composición nominal de SmCo ₅ o Sm ₂ Co _17. Tienen alta magnetización permanente, que es cerca de 10.000 veces mayor que la de hierro y sólo es superado por el de imanes de neodimio. Sin embargo, los imanes a base de samario tienen mayor resistencia a la desmagnetización, ya que son estables a temperaturas superiores a 700 ° C (cf. 300-400 ° C para imanes de neodimio). Estos imanes se encuentran en pequeños motores, auriculares de gama alta magnética pastillas para guitarras e instrumentos musicales relacionados. Por ejemplo, se utilizan en los motores de una con energía solar Aviones eléctricos Solar Challenger y en el Samario Cobalto silenciosos de la guitarra eléctrica y el bajo pickups.

Otra aplicación importante de samario y sus compuestos es como catalizador y reactivo químico. Catalizadores samario ayudan descomposición de los plásticos, decloración de contaminantes como bifenilos policlorados (PCB), así como la deshidratación y deshidrogenación de etanol. El samario (III) triflato (Sm (OTF) _3, que es Sm (CF ₃ SO _{3) 3)} es uno de los más eficientes Catalizadores de ácido de Lewis para un promovido halógeno- Reacción de Friedel-Crafts con alquenos. El samario (II) de yoduro es un agente muy común la reducción y acoplamiento en la síntesis orgánica, por ejemplo en el reacciones desulfonylation; anulación; Danishefsky, Kuwajima, Mukaiyama y Síntesis totales Holton Taxol; síntesis total estricnina; Reacción de Barbier y otra reducciones con samario (II) yoduro.

En su forma oxidada de costumbre, se añade el samario a la cerámica y vasos en los que aumenta la absorción de la luz infrarroja. Como parte de (menor) mischmetal, samario se encuentra en " pedernal "dispositivo de encendido de muchos encendedores y antorchas.

Estructura química de Sm-EDTMP

Radiactivos de samario-153 es un emisor beta con una vida media de 46,3 horas. Se utiliza para matar las células cancerosas en el tratamiento de cáncer de pulmón , cáncer prostático, cáncer de mama y osteosarcoma. Para este propósito, samario-153 es quelado con fosfonato de etilendiamina tetrametileno ( EDTMP) y se inyecta por vía intravenosa. La quelación previene la acumulación de samario radiactivo en el cuerpo que daría lugar a la irradiación excesiva y la generación de nuevas células cancerosas. El fármaco correspondiente tiene varios nombres, incluyendo samario (Sm ¹⁵³⁾ lexidronam y su nombre comercial es Quadramet.

El samario-149 tiene una sección transversal de alta para captura de neutrones (41.000 graneros) y por lo tanto se utiliza en las barras de control de reactores nucleares. Su ventaja en comparación con los materiales competidores, como el boro y el cadmio, es la estabilidad de la absorción - la mayor parte de los productos de fusión y de desintegración de samario-149 son otros isótopos de samario que también son buenos absorbentes de neutrones. Por ejemplo, las secciones transversales de samario-151 es 15.000 graneros, es del orden de cientos de graneros de samario-150, 152, 153, y 6800 es graneros para (mixta isótopos) samario natural. Entre los productos de desintegración en un reactor nuclear, samario-149 es considerado como el segundo más importante para el diseño del reactor y la operación después de xenon-135.

Las aplicaciones no comerciales y potenciales

Dopado con samario cristales de fluoruro de calcio se utilizan como un medio activo en una de la primera láseres de estado sólido diseñado y construido por Peter Sorokin (co-inventor de la láser de colorante) y Mirek Stevenson en IBM laboratorios de investigación a principios de 1961. Este láser samario emiten pulsos de luz roja a 708,5 nm. Se tuvo que ser enfriado por helio líquido y por lo tanto no se encontró aplicaciones prácticas.

Otro láser a base de samario se convirtió en la primera saturado Láser de rayos X que operan a longitudes de onda más cortas que 10 nanómetros. Proporcionó pulsos de 50 picosegundos en 7.3 y 6.8 nm adecuado para aplicaciones en holografía, de alta resolución microscopía de muestras biológicas, deflectometría, interferometría y radiografía de los plasmas densos relacionados con la fusión por confinamiento y la astrofísica . Operación saturado significa que el máximo de energía posible se extrajo a partir del medio emisor de láser, lo que resulta en el alto pico de energía de 0,3 mJ. El medio activo se plasma samario producido por la irradiación de vidrio de samario-revestido con un infrarroja pulsada Láser Nd-vidrio (longitud de onda ~ 1,05 micras).

El cambio en la resistividad eléctrica en monochalcogenides samario se pueden utilizar en un sensor de presión o en un dispositivo de memoria provocada entre una baja resistencia y estado de alta resistencia por la presión externa, y tales dispositivos se están desarrollando comercialmente. Samario monosulfuro también genera tensión eléctrica tras el calentamiento moderado a aproximadamente 150 ° C que se puede aplicar en convertidores de energía termoeléctrica.

El análisis de las concentraciones relativas de samario y neodimio isótopos ¹⁴⁷ Sm, Nd ¹⁴⁴ y ¹⁴³ Nd permite la determinación de la edad y el origen de las rocas y meteoritos en samario-neodimio de citas. Ambos elementos son lantánidos y tienen propiedades físicas y químicas muy similares. Por lo tanto, Sm-Nd citas es ya sea insensible a la compartimentación de los elementos marcadores durante diversos procesos geológicos, o tal partición puede así entenderse y modelado de la radios iónicos de los elementos involucrados.

Problemas de salud

Samario metal tiene ningún papel biológico en el cuerpo humano. Sus sales estimulan el metabolismo, pero no está claro si este es el efecto de samario o de otros lantánidos presentes con él. La cantidad total de samario en adultos es de aproximadamente 50 microgramos, principalmente en el hígado y los riñones y con alrededor de 8 microgramos por litro se disuelven en la sangre. El samario no es absorbida por las plantas para una concentración medible y, por tanto, normalmente no es una parte de la dieta humana. Sin embargo, algunas plantas y verduras pueden contener hasta 1 parte por millón de samario. Sales insolubles de samario no son tóxicos y las solubles son sólo ligeramente tóxico.

Cuando se ingiere, sólo alrededor del 0,05% de sales de samario se absorbe en el torrente sanguíneo y el resto se excreta. De la sangre, aproximadamente el 45% va al hígado y el 45% se deposita sobre la superficie de los huesos donde permanece durante unos 10 años; el saldo del 10% se excreta.