Samarium

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Samarium
Samarium
Atomové číslo 62
Relativní atomová hmotnost 150,36(2)
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
Samarium
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 .

Základní fyzikálně-chemické vlastnosti[editovat | editovat zdroj]

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.

Historie objevu[editovat | editovat zdroj]

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.

Výskyt a výroba[editovat | editovat zdroj]

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

Použití a sloučeniny[editovat | editovat zdroj]

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.

Permanentní magnety[editovat | editovat zdroj]

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 magnetických záznamových mediích.
  • 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.

Literatura[editovat | editovat zdroj]

  • Cotton F.A., Wilkinson J.:Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, ACADEMIA, Praha 1973
  • Holzbecher Z.:Analytická chemie, SNTL, Praha 1974
  • Dr. Heinrich Remy, Anorganická chemie 1. díl, 1. vydání 1961
  • N. N. Greenwood – A. Earnshaw, Chemie prvků 1. díl, 1. vydání 1993 ISBN 80-85427-38-9

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]

  • Slovníkové heslo samarium ve Wikislovníku
Logo Wikimedia Commons
Wikimedia Commons nabízí obrázky, zvuky či videa k tématu



Periodická tabulka chemických prvků
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
H (přehled) He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo
 
*Lanthanoidy  La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
**Aktinoidy  Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
 
Skupiny prvků: Kovy · Nekovy · Polokovy | Blok s · Blok p · Blok d · Blok f