Samario
| Samario | ||||
|---|---|---|---|---|
| ← Prometio | europio → | ||||
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| Apariencia de una sustancia simple. | ||||
| espécimen de samario | ||||
| Propiedades del átomo | ||||
| Nombre, símbolo, número | Samaria / Samario (Sm), 62 | |||
| Grupo , período , bloque |
3 (obsoleto 3), 6, elemento f |
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| Masa atómica ( masa molar ) |
150.36(2) [1] a. m.e. ( g / mol ) | |||
| Configuración electrónica | [Xe] 6s 2 4f 6 | |||
| Radio del átomo | 181 horas | |||
| Propiedades químicas | ||||
| radio covalente | 162 horas | |||
| Radio de iones | (+3e) 96.4 h | |||
| Electronegatividad | 1.17 (escala de Pauling) | |||
| Potencial de electrodo |
Sm←Sm 3+ -2,30 V Sm←Sm 2+ -2,67 V |
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| Estados de oxidación | +2, +3 | |||
| Energía de ionización (primer electrón) |
540,1 (5,60) kJ / mol ( eV ) | |||
| Propiedades termodinámicas de una sustancia simple. | ||||
| Densidad (en n.a. ) | 7.520 g/cm³ | |||
| Temperatura de fusión | 1350K _ | |||
| Temperatura de ebullición | 2064K _ | |||
| Oud. calor de fusión | 8,9 kJ/mol | |||
| Oud. calor de evaporacion | 165 kJ/mol | |||
| Capacidad calorífica molar | 29,5 [2] J/(K mol) | |||
| Volumen molar | 19,9 cm³ / mol | |||
| La red cristalina de una sustancia simple. | ||||
| Estructura de celosía | romboédrico | |||
| Parámetros de celosía | a H = 3,621 c H = 26,25 Å | |||
| relación c / a | 7.25 | |||
| Debye temperatura | 166K _ | |||
| Otras características | ||||
| Conductividad térmica | (300 K) (13,3) W/(m·K) | |||
| número CAS | 7440-19-9 | |||
| 62 | Samario |
| SM150.36 | |
| 4f 6 6s 2 | |
Samario ( símbolo químico - Sm , del lat. Samario ) - un elemento químico del 3er grupo (según la clasificación obsoleta - un subgrupo lateral del tercer grupo, IIIB) del sexto período del sistema periódico de elementos químicos de D. I. Mendeleev , con número atómico 62.
Pertenece a la familia de los lantánidos .
La sustancia simple samario es un metal sólido de tierras raras de color plateado .
Historia y origen del nombre
El elemento se aisló del mineral samarskita ((Y,Ce,U,Fe) 3 (Nb,Ta,Ti) 5 O 16 ). Este mineral en 1847 recibió el nombre del ingeniero de minas ruso , el V.E.Coronel [3] . Un nuevo elemento previamente desconocido en la samarskita fue descubierto espectroscópicamente por los químicos franceses Delafontaine en 1878 y Lecoq de Boisbaudran en 1879 . En 1880, el descubrimiento fue confirmado por el químico suizo J. de Marignac . El elemento recibió su nombre del mineral samario; la primera vez en la historia que el nombre de un elemento químico reflejaba el nombre de una persona real, y no un personaje mitológico [4] [5] . El samario metálico puro se aisló químicamente por primera vez a principios del siglo XX.
Estar en la naturaleza
El contenido de samario en la corteza terrestre es de 8 g/t, en el agua del océano - 1,7⋅10 −6 mg/l [6] .
Depósitos
Samario es un miembro de los lantánidos cuyos depósitos se encuentran en China , EE . UU ., Kazajstán , Rusia , Ucrania , Australia , Brasil , India y Escandinavia .
Isótopos
El samario natural consta de cuatro isótopos estables 144 Sm ( abundancia de isótopos 3,07 %), 150 Sm (7,38 %), 152 Sm (26,75 %), 154 Sm (22,75 %) y tres isótopos débilmente radiactivos 147 Sm (14,99 %, vida media - 106 mil millones de años), 148 Sm (11,24%; 7⋅10 15 años), 149 Sm (13,82%; > 2⋅10 15 años, catalogado como estable en algunas fuentes) [7] . También hay isótopos de samario sintetizados artificialmente, los más longevos de los cuales son 146 Sm (vida media: 68 millones de años [8] o 103 millones de años [9] ) y 151 Sm (90 años).
La captura resonante de un neutrón térmico por el núcleo de 149 Sm con la formación de 150 Sm deja de ser posible incluso con un pequeño cambio en la constante de estructura fina α . La medición del contenido relativo de 149 Sm/ 150 Sm en los minerales del reactor nuclear natural de Oklo permitió establecer que, dentro del error experimental, el valor de la constante de estructura fina fue el mismo durante los últimos 2 mil millones de años que es hoy [10] [11] .
Precios
Los precios de los lingotes de samario con una pureza de 99-99,9% fluctúan alrededor de 50-60 dólares por 1 kilogramo.
En 2014 se podían comprar 25 gramos de samario puro al 99,9% por 75 euros.
Propiedades físicas
La configuración electrónica completa del átomo de samario es: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 6
El samario es un metal que se parece al plomo en apariencia y al zinc en propiedades mecánicas . No radiactivo . Es un paramagneto .
Propiedades químicas
El samario, al ser un lantánido típico, se caracteriza por la configuración electrónica 4f 6 5d 0 6s 2 . En consecuencia, al formar compuestos, este elemento, por regla general, actúa como un agente reductor, exhibiendo estados de oxidación característicos de los lantánidos , es decir, +2 y +3.
El samario es un metal altamente activo. En el aire, se oxida lentamente, primero se cubre con una película oscura de óxido trivalente Sm 2 O 3 y luego se desmorona por completo en un polvo amarillo .
El samario puede reaccionar con nitrógeno (formando nitruro ), carbono (formando carburos ), calcógenos (formando sulfuros mono y di-trivalentes , selenuros , telururos ), hidrógeno (formando hidruros ), silicio (formando siliciuros ), boro (formando boruros ) , con fósforo ( fosfuros ), arsénico ( arseniuros ), antimonio ( antimonuros ), bismuto (bismuturos) y todos los halógenos , formando compuestos trivalentes ( fluoruros , cloruros , bromuros , yoduros ).
El samario es soluble en ácidos. Por ejemplo, cuando reacciona con ácido sulfúrico , el samario forma cristales amarillo claro de sulfato de samario (III) ; la reacción de samario con ácido clorhídrico puede formar cristales de color amarillo claro de cloruro de samario (III) y, bajo ciertas condiciones, cloruro de samario (II) .
Conseguir
El samario metálico se obtiene por métodos metalotérmicos y electrolíticos, según la estructura de producción y los indicadores económicos. La producción mundial de samario se estima en varios cientos de toneladas, la mayor parte se aísla mediante métodos de intercambio iónico a partir de arena de monacita .
Aplicación
Materiales magnéticos
El samario se usa ampliamente para la producción de imanes permanentes de alta resistencia , en una aleación de samario con cobalto y otros elementos. Y aunque en este ámbito en los últimos años se ha producido un desplazamiento de los imanes de samario-cobalto por imanes basados en neodimio , sin embargo, las posibilidades de las aleaciones de samario están lejos de agotarse.
Al alear sus aleaciones con cobalto con elementos como zirconio , hafnio , cobre , hierro y rutenio , se lograba un valor muy alto de fuerza coercitiva e inducción residual . Además, los polvos ultrafinos de sus aleaciones de altas prestaciones, obtenidos por pulverización catódica en atmósfera de helio en descarga eléctrica, con posterior prensado y sinterizado, permiten obtener imanes permanentes con más de 3 veces mejores características de campo y energía magnética que otros aleaciones magnéticas a base de metales de tierras raras .
Materiales termoeléctricos
El efecto de la generación termoEMF en SmS de monosulfuro de samario descubierto en 2000 tiene una eficiencia muy alta de alrededor del 50% [12] . Incluso cuando el monocristal de SmS se calienta a 130 °C (lo que abre la posibilidad de utilizar calor de bajo grado), cuando dicho efecto se combina con la emisión termoiónica o los elementos térmicos clásicos, es fácil lograr una eficiencia de potencia generación al nivel de 67–85%, lo cual es muy importante debido a la disminución de las reservas de combustibles fósiles en el planeta. Ya hoy en día, los generadores experimentales son competitivos en comparación con cualquier motor térmico (incluidos los motores diésel y Stirling), lo que nos permite pensar en la introducción de este efecto como la principal fuente de energía en un automóvil. Dada la ultra alta resistencia a la radiación del samario, el monosulfuro de samario se puede utilizar para diseñar reactores nucleares que convierten directamente el calor y, en parte , la radiación ionizante en electricidad (reactores espaciales, reactores de espacio profundo). Por lo tanto, el monosulfuro de samario puede asumir un papel de liderazgo en el futuro cercano en la generación de energía pequeña y grande, la producción de plantas de energía nuclear basadas en el espacio y el transporte aéreo, en la producción de plantas de energía para automóviles del futuro, compactos y potentes. fuentes actuales para las necesidades internas y en los asuntos militares. Es interesante señalar el hecho de que, sobre la base del uso de monosulfuro de samario, el problema de crear una central nuclear para el transporte por carretera se resuelve con bastante facilidad y, además, es bastante seguro ( automóvil nuclear ).
El telururo de samario (II) (thermoEMF 320 μV/K) también se utiliza de forma limitada como material termoeléctrico .
Materiales sensibles a la deformación
El monosulfuro de samario es uno de los mejores materiales sensibles a la tensión. Se utiliza para la producción de sensores sensibles a la deformación (por ejemplo, para medir tensiones mecánicas en estructuras).
Energía nuclear
En la industria de la energía nuclear , el samario se utiliza para controlar los reactores nucleares , ya que la sección transversal de captura de neutrones térmicos para el samario natural supera los 6800 graneros . El samario, a diferencia de otros elementos con una sección transversal de captura alta ( boro , cadmio ), "no se quema" en un reactor, porque con una intensa irradiación de neutrones se forman isótopos hijos del samario, que también tienen una sección transversal de captura de neutrones muy alta. . Samario-149 (41.000 graneros) tiene la sección transversal de captura de neutrones térmicos más alta entre los isótopos de samario (en una mezcla natural). La industria nuclear utiliza óxido (esmaltes y vidrios especiales), hexaboruro y carburo (barras de control), borato de samario .
Efecto magnetocalórico gigante
Los manganatos de samario y estroncio tienen un efecto magnetocalórico gigantesco y pueden usarse para diseñar refrigeradores magnéticos.
Efecto magnetoeléctrico gigante
El molibdato de samario exhibe un efecto magnetoeléctrico mayor en un orden de magnitud que, por ejemplo, el molibdato de gadolinio , y se ha estudiado intensamente.
Producción de vidrio
El óxido de samario (III) se utiliza para obtener vidrios especiales luminiscentes y absorbentes de infrarrojos.
Materiales refractarios
El óxido de samario se distingue por una muy alta refractariedad , resistencia a las fusiones de metales activos y un alto punto de fusión (2270 ° C). En este sentido, se utiliza como un buen material refractario.
Otras aplicaciones
El samario se puede utilizar para excitar la radiación láser en medios líquidos y sólidos. El samario también se utiliza como activador de fósforo en la producción de televisores en color y teléfonos móviles.
El samario metálico se utiliza para la producción de electrodos de arranque de descarga luminiscente.
El óxido de samario ultrapuro se utiliza en microelectrónica como dieléctrico en la producción de varicaps MIS de silicio .
Rol biológico
El papel biológico del samario es poco conocido. Se sabe que estimula el metabolismo . La toxicidad del samario y sus compuestos, como la de otros elementos de tierras raras, es baja.
Notas
- ↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg , Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Pesos atómicos de los elementos 2011 (Informe Técnico IUPAC ) // Química Pura y Aplicada . - 2013. - Vol. 85 , núm. 5 . - P. 1047-1078 . -doi : 10.1351 / PAC-REP-13-03-02 . Archivado desde el original el 5 de febrero de 2014.
- ↑ Enciclopedia Química: en 5 vols. / Equipo editorial: Zefirov N. S. (editor en jefe). - Moscú: Enciclopedia soviética, 1995. - T. 4. - S. 289. - 639 p. — 20.000 copias. - ISBN 5-85270-039-8.
- ↑ Enrique Rosa . La composición de uranotantalio y columbita de las montañas Ilmensky. 4, pág. 108-126.
- ↑ Química en su elemento - Samario , Royal Society of Chemistry.
- ↑ Samario: historia y etimología Archivado el 23 de enero de 2010 en Wayback Machine .
- ↑ JP Riley y Skirrow G. Oceanografía química VI, 1965
- ↑ Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH La evaluación NUBASE de las propiedades nucleares y de descomposición // Física nuclear A . - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . -doi : 10.1016/ j.nuclphysa.2003.11.001 . - .
- ↑ Kinoshita M. et al. Una vida media más corta de 146 Sm medida e implicaciones para la cronología de 146 Sm - 142 Nd en el Sistema Solar // Ciencia . - 2012. - vol. 335 , núm. 6076 . - Pág. 1614-1617 . -doi : 10.1126 / ciencia.1215510 .
- ↑ VillaIM et al. Recomendación IUPAC-IUGS sobre las vidas medias de 147 Sm y 146 Sm // Geochimica et Cosmochimica Acta. - 2020. - Vol. 285 . - Pág. 70-77 . — ISSN 0016-7037 . -doi : 10.1016/ j.gca.2020.06.022 .
- ↑ New Scientist: Reactor Oklo y valor de estructura fina. 30 de junio de 2004. . Consultado el 4 de octubre de 2017. Archivado desde el original el 12 de julio de 2015.
- ↑ Petrov Yu. V et al. Reactor nuclear natural en Oklo y variación de las constantes fundamentales : Cálculo de la neutrónica de un núcleo fresco // Revisión física C. - 2006. - vol. 74 , núm. 6 _ — Pág. 064610 . -doi : 10.1103/ PHYSREVC.74.064610 . - . -arXiv : hep - ph/0506186 .
- ↑ journals.ioffe.ru/ftt/2001/03/p423-426.pdf - http://ru-tld.ru . Fecha de acceso: 19 de julio de 2006. Archivado desde el original el 1 de marzo de 2008.
Enlaces
- Samaria en Webelements
- Samario en la Biblioteca Popular de Elementos Químicos
- Una serie de propiedades del hexaboruro de samario
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