Samarium

Samarium
Atomové číslo	62
Relativní atomová hmotnost	150,36(2) amu
Elektronová konfigurace	[Xe] 4f6 6s2
Skupenství	Pevné
Teplota tání	1072 °C, (1345 K)
Teplota varu	1794 °C, (2067 K)
Elektronegativita (Pauling)	1,17
Hustota	7,52 g/cm3
Hustota při teplotě tání	7,16 g/cm3
Registrační číslo CAS	7440-19-9
Vzhled
Atomový poloměr	1,85 Å (185 pm)
Výparné teplo	165 kJ/mol
Skupenské teplo tání	8,62 kJ/mol
Tepelná kapacita	29,54 J.mol-1.K-1 (25 °C)
Ionisační energie Pm→Pm+	544,5 kJ/mol
Ionisační energie Pm+→Pm2+	1070 kJ/mol
Ionisační energie Pm2+→Pm3+	2260 kJ/mol

Samarium, chemická značka Sm, (lat. Samarium) je měkký stříbřitě bílý, přechodný kovový prvek, šestý člen skupiny lanthanoidů. Hlavní uplatnění nalézá ve výrobě mimořádně silných permanentních magnetů a slouží také k výrobě speciálních skel a keramiky .

[editovat] Základní fyzikálně-chemické vlastnosti

Samarium je stříbřitě bílý, měkký přechodný kov.

Chemicky je samarium méně reaktivní než předchozí prvky ze skupina lanthanoidů. Na vzduch je relativně stálé a ke vzplanutí dochází až při teplotě nad 150 °C. S vodou reaguje samarium za vzniku plynného vodíku, snadno se rozpouští v běžných minerálních kyselinách. Ve sloučeninách se vyskytuje prakticky pouze v mocenství Sm⁺³.

Chemické vlastnosti jeho solí jsou značně podobné sloučeninám hliníku a ostatních lanthanoidů. Všechny tyto prvky tvoří například vysoce stabilní oxidy, které nereagují s vodou a jen velmi obtížně se redukují. Ze solí anorganických kyselin jsou důležité především fluoridy a fosforečnany, jejich nerozpustnost ve vodě se používá k separaci lanthanoidů od jiných kovových iontů. Další nerozpustnou sloučeninou je šťavelan, který je možno použít ke gravimetrickému stanovení těchto prvků po jejich vzájemné separaci.

[editovat] Historie objevu

Roku 1853 objevil švýcarský chemik Jean Charles Galissard de Marignac neznámé emisní linie ve spektru didymia a přiřadil je doposud neobjevenému prvku z řady lanthanoidů.

Izolaci čistého prvku provedl teprve roku 1879 francouzský chemik Paul Émile Lecoq de Boisbaudran. Vycházel přitom z minerálu samarskitu o složení ((Y,Ce,U,Fe)₃(Nb,Ta,Ti)₅O₁₆). Prvek byl poté pojmenován podle tohoto minerálu, který nesl jméno ruského důlního specialisty, plukovníka Samarského.

[editovat] Výskyt a výroba

Samarium je v zemské kůře obsaženo v koncentraci asi 6 mg/kg, o jeho obsahu v mořské vodě údaje chybí. Ve vesmíru připadá jeden atom samaria na 100 miliard atomů vodíku.

V přírodě se samarium vyskytuje pouze ve formě sloučenin. Neexistují však ani minerály, v nichž by se některé lanthanoidy (prvky vzácných zemin) vyskytovaly samostatně, ale vždy se jedná o minerály směsné, které obsahují prakticky všechny prvky této skupiny. Mezi nejznámější patří monazity (Ce, La, Th, Nd, Y)PO₄ a xenotim, chemicky fosforečnany lanthanoidů a dále bastnäsity (Ce, La, Y)CO₃F– směsné flourouhličitany prvků vzácných zemin. Pro samarium je typický již výše uvedený minerál samarskit ((Y,Ce,U,Fe)₃(Nb,Ta,Ti)₅O₁₆).

Velká ložiska těchto rud se nalézají ve Skandinávii, USA, Číně a Vietnamu. Významným zdrojem jsou i fosfátové suroviny - apatity z poloostrova Kola v Rusku

Při průmyslové výrobě prvků vzácných se jejich rudy nejprve louží směsí kyseliny sírové a chlorovodíkové a ze vzniklého roztoku solí se přídavkem hydroxidu sodného vysráží hydroxidy.

Separace jednotlivých prvků se provádí řadou různých postupů – kapalinovou extrakcí, za použití ionexových kolon nebo selektivním srážením nerozpustných komplexních solí.

Příprava čistého kovu se obvykle provádí elektrolýzou směsi roztavených chloridů samaritého SmCl₃, vápenatého CaCl₂ a sodného NaCl. V některých postupech se využívá i redukce oxidu samaritého Sm₂O₃ elementárním lanthanem.

Sm₂O₃ + 2 La → 2 Sm + La₂O₃

[editovat] Použití a sloučeniny

Malá množství samaria jsou obsažena v didymu, směsi praseodymu a neodymu, požívané pro odkysličování tavenin kovů díky vysoké afinitě lanthanoidů ke kyslíku.

Ve sklářském průmyslu slouží přídavky samaria do skloviny ke zvýšení absorpce skla pro světlo v infračervené oblasti spektra.

Při výrobě optických laserů a maserů se často uplatňují samariem dopované krystaly fluoridu vápenatého CaF₂.

Katalyzátory na bázi oxidu samaria se v chemickém průmyslu používají pro dehydrataci a dehydrogenaci ethanolu.

V jaderné energetice se slitiny s obsahem samaria uplatňují pro zachycování neutronů.

Obloukové lampy, sloužící především jako světelné zdroje při natáčení filmů používají elektrody ze slitin s obsahem samaria.

[editovat] Permanentní magnety

Přestože v současné době jsou nejsilnějšími známými permanentní magnety materiály na bázi neodymu o složení Nd₂Fe₁₄B, jsou magnety složené z samaria a kobaltu stále prakticky nejvíce vyráběnými extrémně silnými permanentními magnety.

Složení těchto magnetů je obvykle uváděno jako SmCo₅, ale v literatuře se uvádí i materiál Sm₂Co₁₇, který by měl mít ještě lepší magnetické vlastnosti. Hlavní předností Sm-Co magnetů je jejich použitelnost v širokém oboru teplot, prakticky jsou bez problémů účinné i za teplot kolem 300 °C, Curieův bod leží až v oblasti 700 – 800 °C.

Praktická výroba těchto magnetů započala v 70. letech 20. století. V současné době jsou tyto magnety prakticky používány v počítačové technice v záznamových hlavách harddisků nebo při výrobě malých mikrofonů a reproduktorů ve sluchátkách a mnoha dalších aplikacích.

Nevýhody a rizika:

• Výrobní cena samariových magnetů je vyšší než u neodymových a to jak pro vyšší cenu samaria i kobaltu ve srovnání s neodymem a železem.
• Materiál těchto magnetů je poměrně křehký a mohou se snadno rozbít nejen mechanickým úderem, ale i při náhlém vystavení silnému magnetickému poli.
• Jejich vysoká magnetická síla může způsobit vymazání dat na záznamových mediích počítačů (disketa, CD), ale i na bankovních kartách nebo počítačových monitorech.
• Přitažlivá síla je tak vysoká, že při náhlém přiblížení magnetu k ferromagnetickému materiálu dokáže způsobit citlivá poranění pokožky nebo svalové tkáně, pokud stojí v mezi magnetem a přitahovaným předmětem.

[editovat] Literatura a webové stránky

1. Cotton F.A., Wilkinson J.:Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, ACADEMIA, Praha 1973
2. Holzbecher Z.:Analytická chemie, SNTL, Praha 1974
3. Dr. Heinrich Remy, Anorganická chemie 1. díl, 1. vydání 1961
4. N. N. Greenwood - A. Earnshaw, Chemie prvků 1. díl, 1. vydání 1993 ISBN 80-85427-38-9
5. Periodická soustava a tabulka vlastností prvků [1]
6. Chemický vzdělávací portál [2]
7. WebElements (anglicky) [3]
8. Periodická tabulka prvků [4]

Wikimedia Commons nabízí obrázky, zvuky či videa k tématu

Samarium

Wikislovník obsahuje slovníkovou definici slova samarium.