Szamárium

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
62 prométium ← szamárium → európium
-
↑
Sm
↓
Pu
Általános
Név, vegyjel, rendszám szamárium, Sm, 62
Elemi sorozat lantanoidák
Csoport, periódus, mező ?, 6, f
Megjelenés ezüstfehér
Sm,62.jpg
Atomtömeg 150,36(3) g/mol
Elektronszerkezet [Xe] 4f6 6s²
Elektronok héjanként 2, 8, 18, 24, 8, 2
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot szilárd
Sűrűség (szobahőm.) 7,52 g/cm³
Sűrűség (folyadék) az o.p.-on 7,16 g/cm³
Olvadáspont 1345 K
(1072 °C, 1962 °F)
Forráspont 2067 K
(1794 °C, 3261 °F)
Olvadáshő\Delta_{fus}{H}^\ominus 8,62 kJ/mol
Párolgáshő \Delta_{vap}{H}^\ominus 165 kJ/mol
Moláris hőkapacitás (25 °C) 29,54 J/(mol·K)
Gőznyomás
P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
T/K 1001 1106 1240 (1421) (1675) (2061)
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet romboéderes
Oxidációs szám 2, 3
Elektronegativitás 1,17 (Pauling-skála)
Ionizációs energia 1.: 544,5 kJ/mol
2.: 1070 kJ/mol
3.: 2260 kJ/mol
Atomsugár 185 pm
Atomsugár (számított) 238 pm
Egyebek
Mágnesség  ?
Elektromos ellenállás (sz.h.) (α, poly) 0,940 µΩ·m
Hőmérséklet-vezetési tényező (300 K) 13,3 W/(m·K)
Hőtágulási tényező (sz.h.) (α, poly)
12,7 µm/(m·K)
Hangsebesség (vékony rúd) (20 °C) 2130 m/s
Young-modulus (α form) 49,7 GPa
Nyírási modulus (α form) 19,5 GPa
Kompressziós modulusz (α form) 37,8 GPa
Poisson-arányszám (α form) 0,274
Vickers-keménység 412 MPa
Brinell-keménység 441 HB
CAS-szám 7440-19-9
Fontosabb izotópok
Fő cikk: A szamárium izotópjai
Izotóp t.e. felezési idő B.m. B.e. (MeV) B.t.
144Sm 3,07% Sm stabil 82 neutronnal
146Sm mest. 1,03E+8 y α 2,529 142Nd
147Sm 14,99% 1,06E+11 y α 2,310 143Nd
148Sm 11,24% 7E+15 y α 1,986 144Nd
149Sm 13,82% >2E+15 y α nincs adat 145Nd
150Sm 7,38% Sm stabil 88 neutronnal
152Sm 26,75% Sm stabil 90 neutronnal
154Sm 22,75% Sm stabil 92 neutronnal
Hivatkozások

A szamárium a lantanoidák közé tartozó ritkaföldfém. A periódusos rendszer 62-es rendszámú tagja, atomsúlya 150,36, vegyjele Sm. Fényes ezüstszürke enyhén kemény fém. Ahogy a legtöbb lantanoidának, a szamárium legstabilabb oxidációs száma +3. Léteznek szamárium(II) vegyületek is, ezek közül a legismertebb a szamárium-monoxid (SmO), a szamárium-jodid és a monokalkogenidjei: SmS, SmSe és SmTe. Élettani jelentősége kicsi. Enyhén mérgező.

Heinrich Rose német mineralógus a szamarszkit ásvány után nevezte el, ami Vaszilij Jevgrafovics Szamarszkij-Bihovec bányamérnökről kapta a nevét. Az első, a természetben is előforduló elem, amit személyről neveztek el, még ha közvetetten is.[1]

Habár a ritkaföldfémek csoportjához tartozik, a fém a negyvenedik leggyakoribb elem a földkéregben, gyakoribb, mint például az ón. Több ásvány is tartalmaz legfeljebb 2,8% szamáriumot. Ezek az ásványok megtalálhatók Kínában, az Amerikai Egyesült Államokban, Brazíliában, Srí Lankán, Indiában, és Ausztráliában. A vezető szamáriumtermelő Kína.

Leggyakoribb felhasználási formája az erős kobalt-szamárium mágnes. Bár a neodímiumos mágnesek erősebbek, a kobalt-szamárium mágnesek még magas hőmérsékleten is megőrzik mágnesességüket. A szamárium-153 radioaktív izotópot a tüdő-, a prosztata-, a mell- és a csontrák kezelésére használják. A szamárium-149 jó neutronnyelő, ezért atomreaktorok szabályzórúdjaiba teszik. További alkalmazásai: katalizátor, radioaktív kormeghatározás, és röntgenlézer.

Tartalomjegyzék

Története [szerkesztés]

Paul Émile Lecoq de Boisbaudran, aki először izolálta a szamáriumot

A szamáriumot először Jean Charles Galissard de Marignac svájci kémikus észlelte 1853-ban, didímia abszorpciós spektrumában. Paul Émile Lecoq de Boisbaudran francia kémikus izolált először szamáriumvegyületet szamarszkitból ((Y,Ce,U,Fe)3(Nb,Ta,Ti)5O16)kiindulva, 1879-ben. Szennyezett oxidot kapott, amiben az új elem jelenlétét Galissard de Marignac-hoz hasonlóan spektroszkópiailag azonosította, annak két kék, erőteljes abszorpciós vonala alapján.[2][3] Marc Delafontaine svájci kémikus 1878-ban jelentette be egy új elem felfedezését, amit decipium-nak nevezett el. 1881-ben azonban pontosította,[4] hogy az általa kapott anyag keverék, két elemből áll, és az egyik összetevő Lecoq de Boisbaudran szamáriumával egyezik meg. Később kiderült, hogy ez a szamárium is keverék, mert európiumot tartalmaz jelentős mennyiségben. A két oxidot 1901-ben Eugène-Anatole Demarçay francia kémikusnak sikerült szétválasztania. Elemi formában a fémet végül 1903-ban Wilhelm Muthmann német kémikus állította elő elektrolízissel.[5]

A szamarszkitot először az Uralban lelték fel, az 1870-es években más lelőhelyeket is felfedeztek, ami több kutató számára is hozzáférhetővé tette a fémet. V. J. Szamarszkij-Bihovec (1803–1870) az orosz Bányamérnöki Hadtest vezérkarának főnökeként engedélyezte a német Rose testvéreknek (Gustav és Heinrich) az Uralból származó minták tanulmányozását.[6][7][8] Boisbaudran az elemet szamáriának nevezte el, de a végződést később megváltoztatták, és a szamária nevet a szamárium-oxidokra használják az yttria, cirkónia, alumina, céria, holmia, és több más elnevezés analógjaként. Az Sm vegyjel mellett egészen az 1920-as évekig az Sa jelet is használták.[9][10]

Az ioncserés technika 1950-es évekbeli felfedezése előtt a szamárium tiszta formában nem került kereskedelmi forgalomba. A neodímium frakcionális kristályosításának melléktermékeként keletkezett gadolínium-szamárium keveréket a gyártó után Lindsay Mixnek nevezték. Ezt az anyagot többek között a korai atomreaktorok szabályzórúdjaiban használták. Ma a szamárium, az európium és a gadolínium keverékét használják (SEG).[11] Ez a bastnäsitből vagy monacitból kivont lantanoidakeverék oldószeres extrakciójával készítik. A technológia azon alapul, hogy a nehezebb lantanoidák jobban oldódnak az adott oldatban, így könnyen eltávolíthatók. Ezután nem mindegyik gyártó folytatja a szétválasztást, hiszen a SEG az ércnek mindössze a 2 %-át teszi ki. Az ilyen gyártók terméküket a specializálódott feldolgozóknak adják el. Az európiumtartalmat a fényporgyártáshoz használják el. A szamáriumot a maradékból vonják ki.[12]

Előfordulása [szerkesztés]

Szamárium

A természetben elemi formában nem fordul elő. Gyakoribb ásványai a monacit, bastnäsit, cerit, gadolinit és szamarszkit. Átlagos koncentrációja a földkéregben 8 ppm, ezzel a 40. helyen áll a gyakorisági listán. Lantanoidák között az ötödik leggyakoribb elem. A talaj szamáriumtartalma 2 és 23 ppm között változik, és az óceánok 0,5–0,8 trilliomodot tartalmaznak belőle.[13] Talajbeli előfordulása erősen összefügg az elem kémiai állapotával, és a talaj tulajdonságaival: a homokos földben 200-szor dúsabb, mint a talajvízben, és az agyagos föld 1000-szer többet tartalmaz a talajvíznél.[14]

Fizikai tulajdonságai [szerkesztés]

Fényes ezüstszínű fém a cinkhez hasonló sűrűséggel és keménységgel. 1794 Celsius-fokos forráspontjával a harmadik legillékonyabb ritkaföldfém az itterbium és az európium után; ez megkönnyíti elválasztását a többi lantanidától.[15]

A fémnek normál nyomáson három kristályos módosulata létezik. Szobahőmérsékleten a trigonális α-módosulat a stabil. 731  °C-ra hevítve szoros illeszkedésű hexagonális β-formát vesz fel, majd tovább hevítve 922 °C felett tércentrált köbös γ-módosulatba megy át. 300 °C-on és 40 kbar nyomáson bihexagonális szoros struktúrába rendeződik (dhcp). Több száz, vagy több ezer kilobáros nyomás újabb és újabb szerkezetek kialakulását eredményezi, például 900 kbar körül tetragonális szerkezet jön létre.[15]

Szobahőmérsékleten szeszkvioxidjával együtt paramágneses tulajdonságú, Néel-hőmérséklete 14,8 K, alatta antiferromágneses.[16] Korrespondáló effektív mágneses momentuma 2µB, a ritkaföldfémek között a harmadik legkisebb a lantán és a lutécium után.[16][17]

A szamáriumatomok egyenként fullerénmolekulákba zárhatók.[18] Szilárd C60 fullerénben szabadon átjárhatnak a molekulák között, szupravezetővé téve a fullerént 8 K alatt.[19] Vas alapú szupravezetőhöz adva annak szupravezetését 56 K-re emeli, ami eddig az egyik elérhető legjobb.[20]

Kémiai tulajdonságai [szerkesztés]

Száraz levegőn viszonylag stabil, felületén légzáró oxidréteg alakul ki, ami megakadályozza a további oxidációt. Hosszabb idő alatt még olajban tárolva is oxidálódni kezd, felületén szürkés-sárgás bevonat jelzi oxidok és hidroxidok kialakulását. A folyamat megelőzése érdekében inert gáz alatt kell tárolni. Levegőn hevítve öngyulladási hőmérséklete 150 °C.[13][21]

Jellemző oxidációs állapota a többi lantanoida elemhez hasonlóan +3. Az Sm3+ ion vizes oldatban [Sm(OH2)9]3+ komplex formában van jelen,[22] oldatának színe sárgától[23] halványzöldig terjed. Azon kevés lantanoidák egyike, amelyiknek Sm2+ ionja is létezik, ennek vizes oldata vérvörös.[24]

Hideg vízzel hidrogénfejlődés közben lassan, meleg vizzel hevesebben reagál, és szamárium-hidroxid keletkezik:[22]

2 Sm + 6 H2O → 2 Sm(OH)3 + 3 H2

Savak szintén oldják, vizes kénsavval az alabbiak szerint reagál:

2 Sm (s) + 3 H2SO4 (aq) → 2 Sm3+ (aq) + 3 SO2−4 (aq) + 3 H2 (g)[22]

A szamárium azon kevés ritkaföldfém egyike, amelyek előfordulnak +2-es oxidációs állapotban.Ezek az ionok vérvörös színűre festik az oldatot.[25]

Élettani hatásai [szerkesztés]

A szamáriumnak semmilyen szerepe nincs az emberi testben. Sói élénkítik az anyagcserét, bár vitatott, hogy ez mennyire a szamáriumnak, és mennyire a sóban jelenlevő többi lantanoidának köszönhető. Felnőttekben a teljes szamáriummennyiség 50 mikrogramm; ez főként a májban és a vesében fordul elő. A vérben literenként 8 mikrogramm található. A növények nem kötik meg a szamáriumot mérhető mennyiségben, így nem kerül be a táplálékláncba. Néhány növényben mégis feldúsul egy milliomod részre. A szamárium vízben nem oldódó sói nem mérgezőek, és az oldódók gyengén mérgezők.[13]

A tápcsatornába került szamáriumsók 0,05%-a szívódik fel a vérbe, a többi a bélsárral távozik. A szamárium 45%-a a májba jut; egy másik 45% a csontok felszínén rakódik le, ahol több, mint 10 évig marad. A maradék 10%-ot a vese kiválasztja.[14]

Vegyületei [szerkesztés]

Oxidjai [szerkesztés]

A szamárium legstabilabb oxidja az Sm2O3 szamárium-szeszkvioxid. Ahogy több más szamáriumvegyület, ez is többféleképpen kristályosodhat. A trigonális rács az olvadék lassú lehűlésével alakul ki. Olvadáspontja 2345 °C; ezt a hőmérsékletet csak indukciós hevítéssel tudják elérni. Lángfúziós módszerrel (Verneuil-folyamat) monoklin szimmetriájú kristályrács jön létre porából. A metastabil trigonális forma 1900 °C-ra hevítve a stabilabb monoklin formára alakul.[28] Emellett leírtak még köbös szamárium-szeszkvioxidot is.[29]

A szamárium egyike azoknak a kevés ritkaföldfémeknek, amik monoxidot alkotnak (SmO). Az aranysárga vegyületet úgy állítjják elő, hogy szamárium-szeszkvioxidot fémszamáriummal együtt 1000 °C-ra melegítenek, és legalább 50 kbar nyomás alá helyezik. Ha a nyomás alacsonyabb, akkor a reakció nem lesz teljes. Szerkezete köbös, kősószerű.[27][47]

Kalkogenidjei [szerkesztés]

A szamárium három értékű szulfidot, szelenidet és telluridot alkot, továbbá ismertek a két értékű, köbös szerkezetű SmS, SmSe és SmTe. Különlegességük, hogy szobahőmérsékleten a nyomástól függően fémek vagy félvezetők módjára vezetik az áramot. Az átmenet 20–30 kbar között folytonos SmSe-ben és SmTe-ban, míg a SmS hirtelen vált 6,5 kbarnál. Az átmenet a SmS színét is megváltoztatja: a filmre vitt kristályok súrolás hatására feketéből sárgává válnak. A térfogata ~15%-kal nő, vagy csökken, de a kristályrács szimmetriája nem változik.[48] A jelenség hiszterézist mutat; az így kezelt SmS csak 0,4 kbarig csökkentett nyomáson válik újra félvezetővé.[13][49]

Halogenidjei [szerkesztés]

A szamárium az X = F, Cl, Br vagy I halogénekkel trihalogenideket alkot: [50]

2 Sm (s) + 3 X2 (g) → 2 SmX3 (s)

Magasabb, 700–900 °C-os hőmérsékleten a további redukció szamáriummal, lítiummal vagy nátriummal dihalogenideket hoz létre. A dijodid SmI3 hevítésével, vagy szobahőmérsékleten, vízmentes tetrahidrofuránban a fémet 1,2-dijódetánnal reagáltatva is előállítható:[51]

Sm (s) + ICH2-CH2I → SmI2 + CH2=CH2.

Redukció hatására a dihalogenideken kívül jól meghatározott kristályszerkezetű nem sztöchiometrikus vegyületek is keletkeznek, mint:

Sm3F7, Sm14F33, Sm27F64,[39] Sm11Br24, Sm5Br11 és Sm6Br13[52]

A szamárium-halogenidek szerkezete megváltozik, ha egyik halogenid a másikat helyettesíti. Ez szokatlan viselkedés az elemek között. Sok halogenidnek két lehetséges kristályrácsa van, egy stabil és egy metastabil. Az utóbbi nyomás vagy magas hőmérséklet hatására jön létre. Például a monoklin szamárium-dijodid nyomás alá helyezve és a nyomást visszacsökkentve PbCl2-szerű ortorombos szerkezetet vesz fel 5,90 g/cm³ sűrűséggel.[53] Hasonló kezelés hatására a szamárium-trijodidnak is egy új fázisa alakul ki 5,97 g/cm³-es sűrűséggel.[54]

Boridjai [szerkesztés]

A szamárium-oxid vákuumbeli szinterezése bórral egy olyan keveréket ad, ami több szamárium-borid fázist tartalmaz. Ezek aránya a kezdeti keverék arányának megváltoztatásával szabályozható. Ívolvasztással vagy zónaolvasztással nagyobb szamárium-borid kristályok nyerhetők. Ezzel a különböző boridok is szétválogathatók a különböző olvadáspontok miatt: SmB6 (2580 °C), SmB4 (2300 °C körül) és SmB66 (2150 °C). Kemény, sötétszürke kristályos vegyületek, amelyek közül a több bórt tartalmazók keményebbek.[35] A szamárium-diborid illékonysága miatt csak 65 kbar körüli nyomáson és 1140 és 1240 °C közötti hőmérsékleten állítható elő. A hőmérséklet növelésével több SmB6 jön létre.[33]

A szamárium-hexaborid egy kevert vegyértékű vegyület, ami 3:7 arányban tartalmaz Sm2+ Sm3+ ionokat.[55] A Kondo-szigetelők közé tartozik, vagyis 50 K fölött Kondo-fémként viselkedik, míg ennél alacsonyabb hőmérsékleten vezetési sávja 4–14 meV-ra szűkül.[56] Az átmenetet a hővezetés ugrásszerű növekedése kíséri, ami 15 K-en éri el maximumát. Ennek az az oka, hogy alacsonyabb hőmérsékleten a fononok jobban vezetik a hőt, mint az elektronok, de az elektronkoncentráció csökkenése a fononok számát is érinti.[57]

Más szervetlen vegyületei [szerkesztés]

Szamárium-szulfát, Sm2(SO4)3

Inert atmoszféra alatt szamárium- és grafitpor keverékét hevítve szamárium-karbid nyerhető. A vegyület levegőn szétesik, ezért inert atmoszféra alatt kell tartani.[37] A szamárium-monofoszfid félvezető a szilíciumhoz hasonlóan 1,10 eV-os tiltott sávval, és jó n-típusú vezető. Üreges kvarcampullában foszfor és szamárium porának keverékét 1100 °C-ra hevítve állítják elő. A foszfor illékonysága és robbanásveszélye miatt a hevítés sebessége legfeljebb 1 °C/min lehet.[45] Hasonlóan készítik a szamárium-monarzenidet is, de ekkor az elérendő hőmérséklet 1800 °C.[46]

Ismertek továbbá vegyületei a négyes, az ötös és a hatos főcsoport elemeivel is, jelesül a szilíciummal, germániummal, ónnal, ólommal, antimonnal és a tellúrral. Egy másik nagy csoportot alkotnak a különféle ötvözetei. Mindezeket a vegyületeket a megfelelő anyagok porából alkotott keverék hevítésével nyerik. Az eljárás sokszor nem sztöchiometrikus vegyületet ad SmaXb névleges összegképlettel, ahol a b/a arány 0,5 és 3 között változik.[58][59][60]

Fémorganikus vegyületei [szerkesztés]

A szamárium ciklopentadiénnel alkotott vegyülete a Sm(C5H5)3 és klórszármazékai Sm(C5H5)2Cl és Sm(C5H5)Cl2. Tetrahidrofuránban szamárium-trikloridot NaC5H5-tel reagáltatva készítik. A legtöbb más lantanoidával ellentétben a Sm(C5H5)3-ban egyes C5H5 gyűrűk η1 vagy η² kötésekkel kapcsolódnak a szomszédos szamáriumatomhoz, polimerláncokat hozva létre.[25] Az Sm(C5H5)2Cl dimer szerkezeteket tartalmaz, ezért pontosabb jelölése (η5-C5H5)2Sm(µ-Cl)2(η5-C5H5)2. A klórhidakat jód, hidrogén vagy CN helyettesítheti.[61]

A szamárium-ciklopentadienidben a (C5H5)–-ion helyettesíthető a (C9H7)– indeniddel, vagy a (C8H8)2– ciklooktatetraenid gyűrűvel; így Sm(C9H7)3 vagy KSm(η8-C8H8)2 kapható. Az utóbbi szerkezete az uranocénhez hasonló. Létezik a két értékű szamárium Sm(C5H5)2 ciklopentadienidje is, aminek szublimációpontja 85 °C. A ferrocénnal ellentétben a Sm(C5H5)2-ben a C5H5-gyűrűk nem párhuzamosak, hanem 40°-kal elfordulnak.[61][62]

A szamárium alkiljai és ariljai metatézis reakcióval állíthatók elő éterben vagy tetrahidrofuránban:[61]

SmCl3 + 3 LiR → SmR3 + 3 LiCl
Sm(OR)3 + 3 LiCH(SiMe3)2 → Sm{CH(SiMe3)2}3 + 3 LiOR

ahol R szénhidrogén csoport, és Me a metilcsoportot jelöli.

Izotópjai [szerkesztés]

Négy stabil (144Sm, 150Sm, 152Sm és 154Sm) és 19 instabil, radioaktív izotópja van. A természetben előforduló leggyakoribb izotópjai a 152Sm (26,75 %), a 154Sm (22,7 %) és a 147Sm (15 %). Az extrém hosszú felezési idejű izotópok: 147Sm (felezési ideje t½ = 1,06·1011 év), 148Sm (7·1015 év) és 149Sm (>2·1015 év), amit egyes források stabilnak,[63][64] mások radioaktívnak tekintenek.[65] A természetben előforduló szamárium radioaktivitása 128 Bq/g.[63]

A hosszú életű 146Sm, 147Sm, és 148Sm izotópok alfa-sugárzással neodímiumizotópokká bomlanak. A könnyebbek elektronbefogással prométiummá, míg a nehezebbek béta-bomlással európiummá.[63]

A 147Sm bomlása 1,06·1011 felezési idejű bomlása143Nd-má a szamárium-neodímium kormeghatározás alapjául szolgál.

A 151Sm és a 145Sm felezési ideje rendre 90 év és 340 nap. A többi radioaktív izotóp felezési ideje 2 naposnál rövidebb, és ezek fele 48 másodpercen belüli. A magizomerek között a legstabilabb a 141mSm (felezési idő 22,6 perc), 143m1Sm (t½ = 66 másodperc) és 139mSm (t½ = 10,7 másodperc).[63]

Előállítása [szerkesztés]

A kitermelhető szamárium mennyiségét két millió tonnára teszik, ebből évi 700 tonnát termelnek ki évente.[13] Az egyes országok termelését a ritkaföldfémek összes mennyiségére szokták megadni. Kína 120000 tonnát, az Amerikai Egyesült Államok 5000 tonnát,[14] és India 2700 tonnát termel.[66] A kitermelők nem szamáriumot, hanem szamárium-oxidot adnak el, ami az egyik legolcsóbb ritkaföldfém-oxid.[12]

Az elegyfém 1% szamáriumot tartalmaz. Sokáig ezt használták; csak nemrég kezdtek viszonylag tiszta szamáriumot gyártani. Monacitból vagy bastnäsitből állítják elő. Az ásványok ritkaföldfém-tartalmát ioncserével, oldószer extrakcióval vagy elektrokémiai leválasztással különítik el. Az utolsó lépésben lantánnal redukálják a nagy tisztaságú szamárium-oxidot. A fémet gyakran a szamárium(III)-klorid nátrium-kloriddal vagy kalcium-kloriddal vett keverék olvadékából elektrolízissel vonják ki.[67] A szamárium-151-et az urán bomlástermékeiből szűrik ki; előfordulási gyakorisága 0,4%. A szabályozórudak szamárium-149-éből is keletkezhet neutronbefogással.[14]

Felhasználása [szerkesztés]

Az egyik legfontosabb felhasználási területe a kobalt-szamárium mágnesek, melyek névleges összetétele SmCo5 vagy Sm2Co17. Permanens mágnesességük 10 ezerszer nagyobb a vasénál, és csak a neodímium mágnesek előzik meg őket. Viszont jobban ellánállnak a lemágnesezésnek, és egészen 700 °C-ig stabil mágnesek, míg a neodímium mágnesek 300–400 °C-ig stabilak. Ezeket a mágneseket kismotorokba, fejhallgatóba és különféle hangszerekbe építik be.[13]

A szamáriumot és vegyületeit reagensként és katalizátorként is hasznosítják. Segítik a műanyagok lebontását, a klór eltávolítását többek között a poliklóros bifenilekből, és az etil-alkohol dehidratációját és dehidrogenizációját.[21] A szamárium(III)-triflát Sm(CF3SO3)3) az egyik leghatékonyabb Lewis-sav katalizátor az alkének halogénekkel irányított Friedel–Crafts-reakciójában.[68] A szamárium(II)-jodid gyakori redukálószer és polimerizálószer a szerves szintézisben.[69]

A szamárium-oxidot optikai üvegekhez és kerámiákhoz adják az infravörös fény elnyelésére. Az elegyfém részeként öngyújtókhoz, világítótestekhez és fáklyákhoz használják fel.[13][21] Egyes szamáriumvegyületekkel fényérzékenyebbé teszik a fényport.

A szamárium 153-as 46,3 órás felezési idejű, β-bomló izotópját sugárterápiában használják fel. A hatóanyag a radioaktív Sm3+-ion kelátkomplexének nátriumsója, amit intravénásan juttatnak a szervezetbe. Az izotópot tartalmazó vegyületet QuadrametTM néven forgalmazzák.[70][71] A kelátképzés a radioaktív szamárium felhalmozódásának megelőzésére szolgál, ami a sugárzás megnövelésével a rák kiújulásához vezetne.[13]

A szamárium-149 jó neutronbefogó (41000 barn), ezért atomreaktorok szabályozórúdjaiba teszik. A bórral és a kadmiummal szemben előnye az elnyelés stabilitása, hiszen a fúzióval és bomlással keletkező szamáriumizotópok szintén jó neutronbefogók: a szamárium-151 befogóképessége 15000 barn, a szamárium-150, 152, 153-é is több száz, és a természetes összetételű szamáriumé is 6800 barn.[14][21][72] A bomlástermékek közül a szamárium-149 a második legfontosabb az atomreaktorok tervezésében és üzemeltetésében a xenon-135 után.[73]

Nem kereskedelmi és lehetséges alkalmazásai [szerkesztés]

Az IBM kutatólaborjában 1961-ben Mirek Stevenson és Peter Sorokin szamáriummal szennyezett kalcium-fluorid kristályokkal épített elsőként szilárd kristállyal működő lézert. Ez a lézer 708,5 nm hullámhosszú vörös fényt bocsátott ki. Mivel folyékony héliummal hűtötték, azért kereskedelmi forgalomba nem került.[74][75]

Egy másik szamárium alapú lézer az első telített röntgenlézer lett, ami 7,3 és 6,8 nm hullámhosszú sugarakat bocsát ki 50 pikomásodperces impulzusokkal. A lézert a holográfiában, a biológiai mikroszkópiában, a deflektometriában, az interferometriában és a radiográfiában használták többek között sűrű ködök vizsgálatára és asztrofizikai célokra.[76]

A szamárium-monokalkogenidek elektromos ellenállásának változását nyomásérzékelőkben és memóriákban használják ki,[77] ahol is az ellenállást a külső nyomással szabályozzák. Ezeket az eszközöket még fejlesztik.[78] A szamárium-monoszulfidban enyhe melegítés hatására elektromos feszültség keletkezik, amivel termoelektromos konverterek készíthetők.[79]

A szamárium és a neodímium 147Sm, 144Nd és 143Nd izotópjainak elemzése segít a sziklák és a meteoritok származásának és keletkezési idejének meghatározásában. Ez a szamárium-neodímium kormeghatározás. A két ritkaföldfém fizikai és kémiai tulajdonságai hasonlók, így nehez válnak el egymástól a különféle geológiai folyamatok hatására. Elkülönülésük jól modellezhető az elemek ionsugarának méretének különbözőségével.[80]

Jegyzetek [szerkesztés]

  1. ↑ in Its Element – Samarium, Royal Society of Chemistry.
  2. ↑ http://www.britannica.com/EBchecked/topic/520309/samarium
  3. ↑ http://elements.vanderkrogt.net/element.php?sym=Sm
  4. ↑ http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k3049g.image.r=Decipium.f63.langEN
  5. ↑ http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Mineralienportrait/Seltene%20Erden/Samarium
  6. ↑ Samarskite, Great Soviet Encyclopedia (in Russian)
  7. ↑ Boisbaudran, Lecoq de (1879.). „Recherches sur le samarium, radical d'une terre nouvelle extraite de la samarskite”. Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences 89, 212–214. o.  
  8. ↑ Shipley, Joseph Twadell. The Origins of English Words: A Discursive Dictionary of Indo-European Roots, JHU Press, 2001, p.90. ISBN 0-8018-6784-3
  9. ↑ Samarium: History & Etymology
  10. ↑ (1998.) „History of the recommended atomic-weight values from 1882 to 1997: A comparison of differences from current values to the estimated uncertainties of earlier values (Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry 70, 237. o. DOI:10.1351/pac199870010237.  
  11. ↑ Chemistry in Its Element – Samarium, Royal Society of Chemistry
  12. ^ a b What are their prices?, Lynas corp.
  13. ^ a b c d e f g h Emsley, John. Samarium, Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford, England, UK: Oxford University Press, 371–374. o (2001). ISBN 0-19-850340-7 
  14. ^ a b c d e Human Health Fact Sheet on Samarium, Los Alamos National Laboratory
  15. ^ a b c d (1985.) „Preparation of samarium in the double hexagonal close packed form”. Journal of the Less Common Metals 113 (2), 21. o. DOI:10.1016/0022-5088(85)90294-2.  
  16. ^ a b (1983.) „Magnetism of the heavy 5f elements”. Journal of the Less Common Metals 93 (2), 293. o. DOI:10.1016/0022-5088(83)90175-3.  
  17. ↑ (1957.) „The Magnetic Susceptibilities of Lanthanum, Cerium, Praseodymium, Neodymium and Samarium, from 1.5 K to 300 K”. Proceedings of the Physical Society. Section B 70 (6), 566. o. DOI:10.1088/0370-1301/70/6/304.  
  18. ↑ Okazaki, T (2002.). „Electronic and geometric structures of metallofullerene peapods”. Physica B 323, 97. o. DOI:10.1016/S0921-4526(02)00991-2.  
  19. ↑ (1995.) „Superconductivity at 8 K in samarium-doped C60”. Physical Review B 52 (21), 15534. o. DOI:10.1103/PhysRevB.52.15534.  
  20. ↑ Wu, G. et al. (2008.). „Superconductivity at 56 K in Samarium-doped SrFeAsF”. Journal of Physics: Condensed Matter 21 (14), 142203. o. DOI:10.1088/0953-8984/21/14/142203.  
  21. ^ a b c d C. R. Hammond. The Elements, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition. CRC press. ISBN 0-8493-0485-7 
  22. ^ a b c Chemical reactions of Samarium. Webelements. (Hozzáférés: 2009. június 6.)
  23. ↑ Greenwood, p. 1243
  24. ↑ Greenwood, 1248. o.
  25. ^ a b Greenwood, p.1248
  26. ↑ (1991.) „A new ultra-high pressure phase in samarium”. Physics Letters A 158, 89. o. DOI:10.1016/0375-9601(91)90346-A.  
  27. ^ a b (1981.) „Synthesis of rare earth monoxides”. Journal of Solid State Chemistry 36 (3), 261. o. DOI:10.1016/0022-4596(81)90436-9.  
  28. ^ a b c (1981.) „Raman spectra of lanthanide sesquioxide single crystals: Correlation between A and B-type structures”. Journal of Solid State Chemistry 38 (3), 288. o. DOI:10.1016/0022-4596(81)90058-X.  
  29. ^ a b Taylor D. (1984.). „{{{title}}}”. Br. Ceram. Trans. J. 83, 92–98. o.  
  30. ↑ (1989.) „Low temperature thermal expansion in SmH2+x”. Solid State Communications 71 (12), 1145. o. DOI:10.1016/0038-1098(89)90728-X.  
  31. ↑ (1997.) „Synthesis of novel compounds by hydrogen combustion”. Journal of Alloys and Compounds 253–254, 10. o. DOI:10.1016/S0925-8388(96)03071-X.  
  32. ↑ (1990.) „Sm2B5 boride and its structure”. Soviet Powder Metallurgy and Metal Ceramics 29 (6), 471. o. DOI:10.1007/BF00795346.  
  33. ^ a b (1977.) „High pressure syntheses of SmB2 and GdB12”. Journal of the Less Common Metals 56, 83. o. DOI:10.1016/0022-5088(77)90221-1.  
  34. ↑ (1979.) „The magnetic and electrical properties of some rare earth tetraborides”. Journal of the Less Common Metals 67 (2), 531. o. DOI:10.1016/0022-5088(79)90038-9.  
  35. ^ a b (1972.) „Phase Behavior in the Sm-B System”. Journal of the American Ceramic Society 55 (9), 475. o. DOI:10.1111/j.1151-2916.1972.tb11344.x.  
  36. ↑ (1972.) „Über die Hektoboridphasen der Lanthaniden und Aktiniden”. Journal of the Less Common Metals 26, 99. o. DOI:10.1016/0022-5088(72)90012-4.  
  37. ^ a b c (1958.) „The Crystal Structures of Some of the Rare Earth Carbides”. Journal of the American Chemical Society 80 (17), 4499. o. DOI:10.1021/ja01550a017.  
  38. ^ a b c d e f g h Greenwood, p. 1241
  39. ^ a b c d (1978.) „Über neue Verbindungen im system SmF2_SmF3”. Journal of Solid State Chemistry 24 (2), 227. o. DOI:10.1016/0022-4596(78)90013-0.  
  40. ↑ (1986.) „The metallothermic reduction of several rare-earth trichlorides with lithium and sodium”. Journal of the Less Common Metals 116, 187. o. DOI:10.1016/0022-5088(86)90228-6.  
  41. ↑ Bärnighausen, H. (1973.). „{{{title}}}”. Rev. Chim. Miner. 10, 77–92. o.  
  42. ↑ (1948.) „Crystal chemical studies of the 5f-series of elements. I. New structure types”. Acta Crystallographica 1 (5), 265. o. DOI:10.1107/S0365110X48000703.  
  43. ↑ (1964.) „{{{title}}}”. Inorganic Chemistry 3 (8), 1137. o. DOI:10.1021/ic50018a015.  
  44. ↑ (1974.) „Composition limits and vaporization behaviour of rare earth nitrides”. Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry 36 (11), 2507. o. DOI:10.1016/0022-1902(74)80462-8.  
  45. ^ a b (1991.) „Studies on the electrical properties of rare earth monophosphides”. Journal of Solid State Chemistry 95 (2), 346. o. DOI:10.1016/0022-4596(91)90115-X.  
  46. ^ a b (1981.) „Intermediate valence in alloys of SmSe with SmAs”. Physical Review B 23 (8), 3620. o. DOI:10.1103/PhysRevB.23.3620.  
  47. ↑ Greenwood, p. 1239
  48. ↑ Beaurepaire, Eric (Ed.) Magnetism: a synchrotron radiation approach, Springer, 2006 ISBN 3-540-33241-3 p. 393
  49. ↑ (1970.) „Continuous and Discontinuous Semiconductor-Metal Transition in Samarium Monochalcogenides Under Pressure”. Physical Review Letters 25 (20), 1430. o. DOI:10.1103/PhysRevLett.25.1430.  
  50. ↑ Greenwood, pp. 1236, 1241
  51. ↑ Greenwood, p. 1240
  52. ↑ (1978.) „Compositions and crystal structures of the intermediate phases in the samarium-bromine system”. Inorganic Chemistry 17, 18. o. DOI:10.1021/ic50179a005.  
  53. ↑ (1979.) „Hochdruckmodifikationen der Diiodide von Sr, Sm und Eu. Eine neue PbCl2-Variante?”. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie 459, 81. o. DOI:10.1002/zaac.19794590108.  
  54. ↑ (1979.) „Zur Hochdruckpolymorphie der Seltenerd-Trihalogenide”. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie 453, 79. o. DOI:10.1002/zaac.19794530610.  
  55. ↑ (1971.) „Physical Properties of SmB6”. Physical Review B 3 (6), 2030. o. DOI:10.1103/PhysRevB.3.2030.  
  56. ↑ (1995.) „Light scattering from gap excitations and bound states in SmB6”. Physical Review B 52 (20), R14308. o. DOI:10.1103/PhysRevB.52.R14308.  
  57. ↑ (1996.) „Thermal conductivity of RB6 (R=Ce,Pr,Nd,Sm,Gd) single crystals”. Physical Review B 54 (8), R5207. o. DOI:10.1103/PhysRevB.54.R5207.  
  58. ↑ (1965.) „Monosilicides of rare earth metals and their crystal structures”. Journal of Structural Chemistry 5 (6), 789. o. DOI:10.1007/BF00744231.  
  59. ↑ (1967.) „Rare earth–germanium and –silicon compounds at 5:4 and 5:3 compositions”. Acta Crystallographica 22 (6), 940. o. DOI:10.1107/S0365110X67001902.  
  60. ↑ Yarembash E.I., Tyurin E.G., Reshchikova A.A., Karabekov A., Klinaeva N.N. (1971.). „{{{title}}}”. Inorg. Mater. 7, 661–665. o.  
  61. ^ a b c Greenwood, p. 1249
  62. ↑ (1986.) „Synthesis and x-ray crystal structure of bis(pentamethylcyclopentadienyl) complexes of samarium and europium: (C5Me5)2Sm and (C5Me5)2Eu”. Organometallics 5 (7), 1285. o. DOI:10.1021/om00138a001.  
  63. ^ a b c d (2003.) „The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties”. Nuclear Physics A 729, 3. o. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.  
  64. ↑ Chart of the nuclides, Brookhaven National Laboratory
  65. ↑ Holden, Norman E. "Table of the isotopes" in Sablon:RubberBible86th
  66. ↑ Rare Earths. United States Geological Surves, 2010. január 1. (Hozzáférés: 2010. december 10.)
  67. ↑ Samarium, Encyclopædia Britannica on-line
  68. ↑ S. Hajra, B. Maji and S. Bar (2007.). „Samarium Triflate-Catalyzed Halogen-Promoted Friedel-Crafts Alkylation with Alkenes”. Org. Lett. 9 (15), 2783–2786. o. DOI:10.1021/ol070813t.  
  69. ↑ Cotton. Advanced inorganic chemistry, 6th ed. Wiley-India (2007). ISBN 81-265-1338-1 
  70. ↑ Centerwatch leírása a Quadrametről. (Hozzáférés: 2012. február 9.)
  71. ↑ (2005.) „Radioisotopes for the palliation of metastatic bone cancer: a systematic review”. The lancet oncology 6 (6), 392–400. o. DOI:10.1016/S1470-2045(05)70206-0. PMID 15925817.  
  72. ↑ Thermal neutron capture cross sections and resonance integrals – Fission product nuclear data
  73. ↑ DOE Fundamentals Handbook: Nuclear Physics and Reactor Theory. U.S. Department of Energy, 34, 67. o (1993. január 1.) 
  74. ↑ Robert Bud, Philip Gummett Cold War, Hot Science: Applied Research in Britain's Defence Laboratories, 1945–1990, NMSI Trading Ltd, 2002 ISBN 1-900747-47-2 p. 268
  75. ↑ (1979.) „Contributions of IBM to Laser Science—1960 to the Present”. IBM Journal of Research and Development 23 (5), 476. o. DOI:10.1147/rd.235.0476.  
  76. ↑ (1997.) „A Saturated X-ray Laser Beam at 7 Nanometers”. Science 276 (5315), 1097. o. DOI:10.1126/science.276.5315.1097.  
  77. ↑ Elmegreen, Bruce G. et al. Piezo-driven non-volatile memory cell with hysteretic resistance US patent application 12/234100, 09/19/2008
  78. ↑ SmS Tenzo
  79. ↑ (2002.) „Electromotive Force Generation in Homogeneously Heated Semiconducting Samarium Monosulfide”. Technical Physics Letters 28 (3), 229. o. DOI:10.1134/1.1467284.   other articles on this topic
  80. ↑ Robert Bowen, H -G Attendorn Isotopes in the Earth Sciences, Springer, 1988, ISBN 0-412-53710-9, pp. 270 ff

Források [szerkesztés]

Commons
A Wikimédia Commons tartalmaz Szamárium témájú médiaállományokat.
  • Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419.

Külső linkek [szerkesztés]

Commons
A Wikimédia Commons tartalmaz Szamárium témájú médiaállományokat.
Wiktionary-logo-hu.png
Keress rá samarium szamárium címszóra a Wikiszótárban!
A lap eredeti címe: „http://hu.wikipedia.org/w/index.php?title=Szamárium&oldid=13117649”