Samarium: Het element

Samarium is een scheikundig element met symbool Sm en atoomnummer 62. Het is een middelmatig hard zilverkleurig metaal dat gemakkelijk oxideert in de lucht. Het is een lid van de lanthanidereeks. Men veronderstelt dat de oxidatietoestand +3 (driewaardig) het meest voorkomt. Verbindingen van tweewaardig samarium (II) zijn bekend, waaronder samarium monoxide , samarium monochalcogenide, evenals samarium(II)jodide. Samarium heeft geen duidelijke biologische rol en is weinig toxisch.

Samarium in het periodiek systeem

Samarium werd ontdekt in 1879 door de Franse chemicus Paul Emile Lecoq de Boisbaudran en vernoemd naar het mineraal samarskite. Samarium is de 40e meest voorkomende element in de aardkorst. Het komt voor in concentratie tot circa 2,5% in mineralen zoals cerita, Gadoliniet, samarskite, monaziet en bastnasite. De mineralen worden gevonden in China, Verenigde Staten, Brazilië, India, Sri Lanka en Australië. China is de grootste producent van samarium.

Algemene eigenschappen van samarium

Fysische eigenschappen van samarium

Eigenschappen van het samarium atoom

Mechanische eigenschappen van samarium

Isotopen van samarium

Natuurlijk voorkomend samarium bestaat uit de stabiele isotopen 144Sm, 150Sm, 152Sm en 154Sm, en drie zeer langlevende radioactieve isotopen, 147Sm (halfwaardetijd = 10↑11 jaar), 148Sm met 10↑15 jaar) en 149Sm met 10↑15 jaar; 152Sm is de meest voorkomende (26.75%).

De langlevende isotopen, 146Sm, 147Sm, 148Sm, ontstaan voornamelijk door verval via alfa-deeltjes van isotopen van neodymium. Lichtere instabiele isotopen van samarium vervallen v.n.l. door electronen vangst van de isotopen van promethium, en de zware samarium isotopen vervallen via bèta-verval naar isotopen van europium.

De alfa-verval van 147Sm tot 143Nd met een halfwaardetijd van 1,06 × 1011 jaar wordt gebruikt voor samarium-neodymium dating.(ouderdoms vaststelling). De halfwaardetijden van 151Sm en 145Sm zijn respectievelijk 90 jaar en 340 dagen. Overige halveringstijden zijn minder dan 2 dagen.

Toelichting op de fysische eigenschappen

Samarium is de derde meest vluchtige Lanthanide na europium en ytterbium; deze eigenschap vergemakkelijkt scheiding van samarium uit het erts. Bij normale omgevingsomstandigheden heeft samarium een rhombohedral structuur (alfa vorm). Bij verhitting tot 731 ° C, verandering in hexagonaal close-verpakt (hcp), deze overgangstemperatuur hangt af van de metaalzuiverheid. Bij verdere verhitting tot 922 ° C transformeert het metaal in een body-centered cubic (bcc) structuur. Samarium is paramagnetisch bij kamertemperatuur.

Toelichting op de chemische Eigenschappen

Pas bereide samarium: heeft een zilveren glans. In lucht oxideert het bij kamertemperatuur langzaam en bij 150 °C ontbrandt het spontaan, zelfs onder olie oxideert samarium geleidelijk. Het metallieke uiterlijk van samarium kan worden bewaard door de houder te vullen met een inert gas.

Samarium is sterk elektropositief en reageert met koud water langzaam en heel snel met warm water om samariumhydroxide te vormen:

• Sm 2 (s) + 6 H2O (l) → 2 Sm (OH) 3 (aq) + 3 H2 (g)

Samarium lost gemakkelijk op in verdund zwavelzuur:

• Sm 2 (s) + 3 H2SO4 (aq) → 2 Sm3 + (aq) + 3 SO 2; (4 (aq) + 3 H2 (g))

Samarium is een van de weinige die lanthaniden die tweewaardig kan zijn. De Sm 2 + ionen kleuren een waterige oplossing rood.

Vóórkomen en Productie van samarium

Met de gemiddelde concentratie van ongeveer 8 aandelen per miljoen (ppm), samarium is de 40e meest voorkomende element in de aardkorst. Het is de vijfde meest voorkomende lanthanide.

Samarium komt niet vrij in de natuur voor maar is opgenomen in mineralen, waaronder monaziet bastnasite, Ceriet, Gadoliniet en samarskite. De wereldvoorraad samarium wordt geschat op twee miljoen ton. Het metaal wordt voornamelijk gevonden in China, de VS, Brazilië, India, Sri Lanka en Australië. De jaarlijkse productie is ongeveer 700 ton waarbij China de grootste producent is.

Toepassingen van Samarium

• Toepassing van samarium bij de katalyse van chemische reacties, bij radioactieve datering en in röntgenlasers.
• Eén van de belangrijkste toepassingen van samarium is in de samarium-kobalt magneten. Deze magneten zijn te vinden in kleine motoren, een koptelefoon, en high-end magnetische pickups voor gitaren en aanverwante muziekinstrumenten. Ze worden ze gebruikt in de motoren van een zonne-energie aangedreven elektrische toestellen.
• In geoxideerde vorm, wordt samarium toegevoegd aan keramiek en glazen om de absorptie van infrarood licht te verhogen.
• Samarium is te vinden in "vuursteen", ontstekingsmechanisme van aanstekers en fakkels.
• Radioactieve samarium-153 is een bèta emitter met een halfwaardetijd van 46,3 uur. Het wordt gebruikt om kankercellen te doden in de behandeling van longkanker, prostaatkanker, borstkanker, andosteosarcoma.
• Samarium-149 heeft een hoge doorsnede voor neutron vangst en wordt daarom toegepast in de controle staven van kernreactoren.

Samarium en gezondheid

• Samarium metaal heeft geen biologische rol in het menselijk lichaam. Zijn zouten stimuleren de stofwisseling. De totale hoeveelheid samarium bij volwassenen is ongeveer 50 microgram, voornamelijk in de lever en nieren en met ongeveer 8 microgram per liter opgelost in het bloed.
• Samarium wordt niet opgenomen door planten tot meetbare concentraties en is daarom normaal gesproken niet of minimaal aanwezig in menselijke voedsel.
• Onoplosbare zouten samarium zijn niet-toxisch en oplosbare zouten slechts weinig toxisch.
• Bij opname van samarium wordt ongeveer 0,05% wordt geabsorbeerd in de bloedbaan en de rest wordt uitgescheiden. van samarium in het bloed gaat ongeveer 45% naar de lever en 45% naar het oppervlak van de botten, waar blijft ongeveer 10 jaar blijft; de resterende 10% wordt uitgescheiden.