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.in Its Element – Samarium, Royal Society of Chemistry.
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.
Története thumb|upright|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.http://www.britannica.com/EBchecked/topic/520309/samariumhttp://elements.vanderkrogt.net/element.php?sym=Sm Marc Delafontaine svájci kémikus 1878-ban jelentette be egy új elem felfedezését, amit decipiumnak nevezett el. 1881-ben azonban pontosította,http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k3049g.image.r=Decipium.f63.langEN 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.http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Mineralienportrait/Seltene%20Erden/Samarium
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.Samarskite, Great Soviet Encyclopedia (in Russian)Shipley, Joseph Twadell. The Origins of English Words: A Discursive Dictionary of Indo-European Roots, JHU Press, 2001, p.90. 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.Samarium: History & Etymology
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).Chemistry in Its Element – Samarium , Royal Society of Chemistry 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.What are their prices? , Lynas corp.
Előfordulása bélyegkép|balra|150px|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. 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.
Fizikai tulajdonságai 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 lantanoidától.
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.
Szobahőmérsékleten szeszkvioxidjával együtt paramágneses tulajdonságú, Néel-hőmérséklete 14,8 K, alatta antiferromágneses. Korrespondáló effektív mágneses momentuma 2µB, a ritkaföldfémek között a harmadik legkisebb a lantán és a lutécium után.
A szamáriumatomok egyenként fullerénmolekulákba zárhatók. Szilárd C60 fullerénben szabadon átjárhatnak a molekulák között, szupravezetővé téve a fullerént 8 K alatt. Vas alapú szupravezetőhöz adva annak szupravezetését 56 K-re emeli, ami eddig az egyik elérhető legjobb.
Kémiai tulajdonságai 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.
Jellemző oxidációs állapota a többi lantanoida elemhez hasonlóan +3. Az Sm3+ ion vizes oldatban [Sm(OH2)9]3+ komplex formában van jelen, oldatának színe sárgátólGreenwood, p. 1243 halványzöldig terjed. Azon kevés lantanoidák egyike, amelyiknek Sm2+ ionja is létezik, ennek vizes oldata vérvörös.Greenwood, 1248. o.
Hideg vízzel hidrogénfejlődés közben lassan, meleg vizzel hevesebben reagál, és szamárium-hidroxid keletkezik: 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 SO (aq) + 3 H2 (g)
A szamárium azon kevés ritkaföldfém egyike, amelyek előfordulnak +2-es oxidációs állapotban. Ezek az ionok vérvörös színűre festik az oldatot.Greenwood, p.1248 Élettani hatásai 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. Egy nátrium-szamárium vegyület igazoltan gyulladáscsökkentő, bőr- és nyálkahártyaregeneráló hatású. 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.
A tápcsatornába került szamáriumsók 0,05%-a szívódik fel a vérbe, a többi a bélsárral távozik. A szamárium 45%-a a májba jut; újabb 45% a csontok felszínén rakódik le, ahol több, mint 10 évig marad. A maradék 10%-ot a vese kiválasztja.Human Health Fact Sheet on Samarium, Los Alamos National Laboratory
A nátrium-szamárium-diszulfoszalicilát szamárium vegyület, különböző gyógyszerkészítményekben alkalmazzák. Gyulladáscsökkentő hatású, valamint gátolja egyes vírusok szaporodását (Herpesz, Afta). Elsősorban szájnyálkahártyabetegségek (fogíny-gyulladás, szájnyálkahártya sérülések gyulladásai, torokgyulladás stb.) és bőrbetegségek kezelésére (bőrregeneráló hatású, bőrgyulladásokra, ekcémára, I. és II. fokú égési sérülésekre stb.) alkalmazzák. Magyarországon a PannonPharma Kft. gyártja és Phlogosam kenőcs, hab, valamint Phlogosol oldat formájában hozza forgalomba.
Vegyületei Szamárium(III)-oxid Sm2O3 Szamárium(III)-fluorid SmF3 Szamárium(III)-klorid SmCl3 Szamárium(II)-bromid SmBr2 Szamárium(III)-bromid SmBr3 Szamárium(II)-jodid SmI2 Szamárium(III)-jodid SmI3 Szamárium(III)-szulfát Sm2(SO4)3 Szamárium-kobalt Sm2Co7 Szamárium-153-EDTMP Nátrium-szamárium-diszulfoszalicilát
Szamárium és vegyületeinek jellemzői Összegképlet Szín Szimmetria Tércsoport No Pearson-szimbólum a (pm) b (pm) c (pm) Z Sűrűség g/cm³-ben Sm ezüstfehér trigonális Rm 166 hR9 362,9 362,9 2621,3 9 7,52 Sm ezüstfehér hexagonális P63/mmc 194 hP4 362 362 1168 4 7,54 Sm ezüstfehér tetragonális I4/mmm 139 tI2 240,2 240,2 423,1 2 20,46 SmO arany köbös Fmm 225 cF8 494,3 494,3 494,3 4 9,15 Sm2O3 trigonális Pm1 164 hP5 377,8 377,8 594 1 7,89 Sm2O3 monoklin C2/m 12 mS30 1418 362,4 885,5 6 7,76 Sm2O3 köbös Ia 206 cI80 1093 1093 1093 16 7,1 SmH2 köbös Fmm 225 cF12 537,73 537,73 537,73 4 6,51 SmH3 hexagonális Pc1 165 hP24 377,1 377,1 667,2 6 Sm2B5 szürke monoklin P21/c 14 mP28 717,9 718 720,5 4 6,49 SmB2 hexagonális P6/mmm 191 hP3 331 331 401,9 1 7,49 SmB4 tetragonális P4/mbm 127 tP20 717,9 717,9 406,7 4 6,14 SmB6 köbös Pmm 221 cP7 413,4 413,4 413,4 1 5,06 SmB66 köbös Fmc 226 cF1936 2348,7 2348,7 2348,7 24 2,66 Sm2C3 köbös I3d 220 cI40 839,89 839,89 839,89 8 7,55 SmC2 tetragonális I4/mmm 139 tI6 377 377 633,1 2 6,44 SmF2 lila köbös Fmm 225 cF12 587,1 587,1 587,1 4 6,18 SmF3 fehér ortorombos Pnma 62 oP16 667,22 705,85 440,43 4 6,64 SmCl2 barna ortorombos Pnma 62 oP12 756,28 450,77 901,09 4 4,79 SmCl3 sárga hexagonális P63/m 176 hP8 737,33 737,33 416,84 2 4,35 SmBr2 barna ortorombos Pnma 62 oP12 797,7 475,4 950,6 4 5,72 SmBr3 sárga ortorombos Cmcm 63 oS16 404 1265 908 2 5,58 SmI2 zöldGreenwood, p. 1241 monoklin P21/c 14 mP12 SmI3 narancssárga trigonális R 63 hR24 749 749 2080 6 5,24 SmN köbös Fmm 225 cF8 357 357 357 4 8,48 SmP köbös Fmm 225 cF8 576 576 576 4 6,3 SmAs köbös Fmm 225 cF8 591,5 591,5 591,5 4 7,23
Oxidjai 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. Emellett leírtak még köbös szamárium-szeszkvioxidot is.