Самаријум (-{Sm}-, ), је хемијски елемент из групе лантаноида са атомским бројем 62. Име је добио по минералу -{(Y,Ce,U,Fe)3(Nb,Ta,Ti)5O16}-. То је осредње тврди, сребрнасти метал, који лако оксидује стањем на ваздуху. Он је типични члан серије елемената лантаноида, те као и они, обично има оксидационо стање +3. Позната су и једињења самаријумa(-{II}-), међу којим су најпознатији моноксид -{SmO}-, монохалкогениди -{SmS}-, -{SmSe}- и -{SmTe}-, као и самаријум(-{II}-) jodid. Наведени јодид је врло уобичајено редукционо средство у многим реакцијама хемијске синтезе. Самаријум нема никакву значајну биолошку улогу, али је незнатно отрован.
Открио га је француски хемичар Пол Емил Лекок де Буабодран 1879. године а име је добио по минералу самарскиту из којег је и издвојен. Међутим, тај минерал је раније добио име по руском управнику рудника, пуковнику Василију Самарски-Биховецу, те је он постао и прва особа по којем је неки хемијски елемент добио име, мада посредно. Иако је самаријум класификован као ретки земни елемент, по заступљености је 40. најзаступљенији у Земљиној кори те га има више него на пример калаја. Јавља се у концентрацији и до 2,8% у неким релативно ретким минералима попут церита, гадолинита, самарскита, монацита и бастнесита. Последња два минерала су најчешћи индустријски извори овог елемента. Ових минерала највише је нађено у Кини, САД, Бразилу, Индији, Шри Ланки и Аустралији. Према количини ископане руде и производњи самаријума, убједљиво прво мјесто заузима Кина.
Најзначајнији вид употребе самаријума је у самаријум-кобалт магнетима који имају другу по јачини сталну магнетизираност, одмах након неодијских магнета. Међутим, за разлику од неодијума, једињења самаријума могу издржати знатно више температуре и до 700 °-{C}- не губећи своје магнетне особине, јер је код његових легура Киријева тачка знатно виша. Радиоактивни изотоп самаријум-153 је активни састојак лека „самаријум (153-{Sm}-) лексидронам” (трговачко име „квадрамет”), који се користи за уништавање ћелија рака при лечењу тумора на плућима, простати и тумору дојке, те остеосаркома. Други изотоп, самаријум-149, је врло јак апсорбер неутрона па се због тога додаје контролним шипкама у нуклеарним реакторима. Такође, он настаје као производ распада током рада реактора те је један од врло важних фактора када се разматра дизајн и рад неког реактора. Други начини примене самаријума су, између осталих, као катализатор за хемијске реакције, радиоактивно датирање и рендгенски ласери.
Историја
Откриће самарија и елемената који га обично прате у рудама објавило је неколико научника током друге половине 19. века. Међутим, већина извора част за његово откриће приписује француском хемичару Полу Емилу Лекок де Буабодрану. Буабодран је 1879. у Паризу издвојио самаријум-оксид и/или самаријум-хидроксид из минерала самарскита (-{(Y,Ce,U,Fe)3(Nb,Ta,Ti)5O16}-) те га идентифицирао као нови елемента помоћу његових врло оштрих, оптичких апсорпцијских линија. Švајcarski hemičar Марк Делафонтен новом елементу дао је назив -{decipium}- (од у значењу „варљив, збуњујући”) 1878. године, али је касније у периоду 1880–1881. показао да се радило о смеши неколико хемијских елемената, међу којим је један био идентичанБуабодрановом „самаријуму”. Мада је самарскит најпре пронађен у удаљеној руској регији у подручју Уралу, већ крајем 1870-их пронађена су његова налазишта у другим крајевима света, што га је учинило доступним многим истраживачима. Конкретно, откривено је да је самаријум којег је издвојио Буабодран био загађен и да је садржавао значајну количину елемента европијума. Чисти елементарни самаријум добио је 1901. године Ежен Анатол Демарс.
Буабодран је елементу који је открио дао име -{samaria}- према називу минерала самарскита, а који је опет добио име према Василију Самарски-Биховецу (1803–1870). Самарски-Биховец је био шеф штаба руског „корпуса рударских инжењера”, који је двојици немачких минералога, браћи Густаву и Хајнриху Розеу омогућио да проучавају узорке минерала са Урала. У том смислу, самаријум је постао први хемијски елемент назван по имену неке особе. Касније је појам који је користио Буабодран претворен у самаријум, како би се ускладио са именима других елемената, да би стари назив данас понекад користило за самаријум-оксид, аналогно с називима итрије, цирконије, алумине, церије, холмије и тако даље. Симбол -{Sm}- је усвојен за самаријум, а алтернативно се користила и ознака -{Sa}- све до 1920-их.
Особине Физичке Самаријум је ретки земни метал, који има тврдоћу и густину упоредиву оном код цинка. Са тачком кључања од 1900 °-{C}-, самаријум је трећи најлакше испарљиви лантаноид, након итербијума и европијума. Ова особина долази до изражаја при издвајању овог елемента из минералних руда. При стандардним условима температуре и притиска, самаријум има ромбоедарску кристалну структуру (α форма). При загрејавању изнад 731 °-{C}-, његова кристална симетрија се мења у хексагонску густо паковану решетку (-{hcp}-), мада тачна температура прелаза доста зависи од чистоће метала односно узорка. Даљњим загрејавањем до 922 °-{C}- метал се трансформише у кубну просторно центрирану (-{bcc}-) фазу. Загрејавањем до 300 °-{C}- са истовременим растом притиска до 40 -{kbara}- добија се двоструко хексагонска густо пакована структура (-{dhcp}-). Применом много снажнијег притиска реда неколико стотина или хиљада килобара покреће се серија фазних трансформација, при чему се тетрагонална фаза јавља при притиску од око 900 -{kbar}-. У једној студији, -{dhcp}- фаза је добијена без примене високог притиска, користећи режим неравнотежног жарења уз брзу промену температуре у распону од 400 до 700 °-{C}-, чиме је потврђен прелазни карактер ове фазе самаријума. Такође, танки слојеви самаријума добијени путем депозиције паре могу садржавати -{hcp}- или -{dhcp}- фазе у стандардним условима температуре и притиска.
Самаријум (и његов сесквиоксид) су парамагнетични при собној температури. Њихови одговарајући ефективни магнетни моменти су испод 2-{µB}-, што је трећа најнижа вредност међу свим лантаноидима (укључујући и њихове оксиде), а само лантан и лутецијум имају више вредности. Метал прелази у антиферомагнетично стање након хлађења до 14,8 -{K}-. Појединачни атоми овог елемента се могу изолирати тако што се „убаце” (односно уграде) у молекулу фулерена. Они се такође могу допирати између молекула -{C}-60 у чврстом фулерену, дајући му особину суперпроводљивости на температури испод 8 -{K}-. Допирање самаријумом супророводника на бази жељеза, који представљају најновију класу високотемпературних суперпроводника, омогућава им побољшавање њихове температуре транзиције до 56 -{K}-, што је до данас највиша остварена вредност за ову серију суперпроводника.
Хемијске Свеже добијени самаријум има сребрнасти сјај. Стајањем у присуству ваздуха споро се оксидира при собној температури а спонтано се запали при температури од 150 °-{C}-. Чак и када се ускладишти потопљен у минералном уљу, постепено оксидира и на његовој површини настаје сиво-жути прах састављен из смеше оксида и хидроксида. Метални изглед узорка самаријума може бити сачуван тако што се затвори у херметичку посуду испуњену неким инертним гасом као што је аргон.
Самаријум је доста електропозитиван те споро реагује у хладној води, а у врелој знатно брже, чиме настаје самаријум-хидроксид: -{2 Sm (č) + 6 H2O (t) → 2 Sm(OH)3 (aq) + 3 H2 (g)}-
Врло лако се раствара у разблаженој сумпорној киселини градећи растворе који садрже жуте до светло зелених -{Sm(III)}- јона, а који постоје у облику комплекса -{[Sm(OH2)9]3+}-:
-{2 Sm (č) + 3 H2SO4 (aq) → 2 Sm3+ (aq) + 3 SO (aq) + 3 H2 (g)}-
Самаријум је један од ретких лантаноида који исказују оксидационо стање +2. Јони -{Sm}-2+ су крваво црвене боје у воденим растворима.
Изотопи Самаријум у природи је незнатно радиоактиван, приближно 128 -{Bq/g}-. Састоји се из четири стабилна изотопа: -{144Sm, 150Sm, 152Sm}- и 154-{Sm}-, као и три екстремно дугоживућа радиоактивна изотопа, 147-{Sm}- (време полураспада -{t}-1/2 = 1,06 година), 148-{Sm}- (7 година) и 149-{Sm}- (више од 2 година). Од свих изотопа, 152-{Sm}- је најраспрострањенији (удео од 26,75%). 149-{Sm}- у многим изворима се спомиње као стабилан док га други извори убрајају у радиоактивне изотопе.
Дугоживући изотопи,146-{Sm}-, 147-{Sm}- и 148-{Sm}-, претежно се распадају емисијом алфа честица до изотопа елемента неодијума. Лакши нестабилни изотопи самаријума углавном се распадају електронским захватом на изотопе прометијума, док се они тежи претварају у изотопе европијума путем бета распада.
Алфа распад изотопа 147-{Sm}- на 143-{Nd}- са временом полураспада од 1,06 година служи за геолошко датирање (-{Sm-Nd}- датирање).
Времена полураспада изотопа 151-{Sm}- и 145-{Sm}- износе 90 година и 340 дана. Сви остали радиоизотопи имају времена полураспада краћа од два дана, а већина од њих распада се за краће од 48 секунди. Самаријум такође има и пет нуклеарних изомера од којих је најстабилнији -{141mSm}- (време полураспада 22,6 минуте), -{143m1Sm}- (-{t}-1/2 = 66 секунди) и -{139mSm}- (-{t}-1/2 = 10,7 секунди).
Референце
Литература
Спољашње везе
-{It's Elemental – Samarium }- -{Reducing Agents > Samarium low valent}-
Категорија:Редукујући агенси