Samarijum

Uredi veze
S Vikipedije, slobodne enciklopedije

Samarijum
Opšta svojstva
Ime, simbolsamarijum, Sm
Izgledsrebrnasto beo
U periodnom sistemu
Vodonik Helijum
Litijum Berilijum Bor Ugljenik Azot Kiseonik Fluor Neon
Natrijum Magnezijum Aluminijum Silicijum Fosfor Sumpor Hlor Argon
Kalijum Kalcijum Skandijum Titanijum Vanadijum Hrom Mangan Gvožđe Kobalt Nikl Bakar Cink Galijum Germanijum Arsen Selen Brom Kripton
Rubidijum Stroncijum Itrijum Cirkonijum Niobijum Molibden Tehnecijum Rutenijum Rodijum Paladijum Srebro Kadmijum Indijum Kalaj Antimon Telur Jod Ksenon
Cezijum Barijum Lantan Cerijum Prazeodijum Neodijum Prometijum Samarijum Evropijum Gadolinijum Terbijum Disprozijum Holmijum Erbijum Tulijum Iterbijum Lutecijum Hafnijum Tantal Volfram Renijum Osmijum Iridijum Platina Zlato Živa Talijum Olovo Bizmut Polonijum Astat Radon
Francijum Radijum Aktinijum Torijum Protaktinijum Uranijum Neptunijum Plutonijum Americijum Kirijum Berklijum Kalifornijum Ajnštajnijum Fermijum Mendeljevijum Nobelijum Lorencijum Raderfordijum Dubnijum Siborgijum Borijum Hasijum Majtnerijum Darmštatijum Rendgenijum Kopernicijum Nihonijum Flerovijum Moskovijum Livermorijum Tenesin Oganeson
–
↑
Sm
↓
Pu
prometijum ← samarijum → evropijum ‍
Atomski broj (Z)62
Grupa, periodagrupa N/D, perioda 6
Blokf-blok
Kategorija  lantanoid
Rel. at. masa (Ar)150,36(2)[1]
El. konfiguracija
po ljuskama
2, 8, 18, 24, 8, 2
Fizička svojstva
Tačka topljenja1345 K ​(1072 °‍C, ​1962 °F)
Tačka ključanja2173 K ​(1900 °‍C, ​3452 °F)
Gustina pri s.t.7,52 g/cm3
tečno st., na t.t.7,16 g/cm3
Toplota fuzije8,62 kJ/mol
Toplota isparavanja192 kJ/mol
Mol. topl. kapacitet29,54 J/(mol·K)
Napon pare
P (Pa) 100 101 102
na T (K) 1001 1106 1240
P (Pa) 103 104 105
na T (K) (1421) (1675) (2061)
Atomska svojstva
Elektronegativnost1,17
Energije jonizacije1: 544,5 kJ/mol
2: 1070 kJ/mol
3: 2260 kJ/mol
Atomski radijus180 pm
Kovalentni radijus198±8 pm
Linije boje u spektralnom rasponu
Spektralne linije
Ostalo
Kristalna struktura ​romboedarska
Romboedarska kristalna struktura za samarijum
Brzina zvuka tanak štap2130 m/s (na 20 °‍C)
Topl. širenje(na s.t.) (α, poli) 12,7 µm/(m·K)
Topl. vodljivost13,3 W/(m·K)
Električna otpornost(na s.t.) (α, poli) 0,940 µΩ·m
Magnetni rasporedparamagnetičan[2]
Magnetna susceptibilnost (χmol)+1860,0·10−6 cm3/mol (291 K)[3]
Jangov modulα forma: 49,7 GPa
Modul smicanjaα forma: 19,5 GPa
Modul stišljivostiα forma: 37,8 GPa
Poasonov koeficijentα forma: 0,274
Vikersova tvrdoća410–440 MPa
Brinelova tvrdoća440–600 MPa
CAS broj7440-19-9
Istorija
Imenovanjepo mineralu samarskitu (koji je nazvan po Vasiliju Samarski-Bihovecu)
Otkriće i prva izolacijaPol Emil Lekok de Buabodran (1879)
Glavni izotopi
izotop rasp. pž. (t1/2) TR PR
144Sm 3,08% stabilni
145Sm syn 340 d ε 145Pm
146Sm syn 6,8×107 y α 142Nd
147Sm 15,00% 1,06×1011 y α 143Nd
148Sm 11,25% 7×1015 y α 144Nd
149Sm 13,82% stabilni
150Sm 7,37% stabilni
151Sm syn 90 y β− 151Eu
152Sm 26,74% stabilni
153Sm syn 46,284 h β− 153Eu
154Sm 22,74% stabilni
reference • Vikipodaci

Samarijum (Sm, lat. samarium), je hemijski element iz grupe lantanoida sa atomskim brojem 62.[4][5] Ime je dobio po mineralu (Y,Ce,U,Fe)3(Nb,Ta,Ti)5O16. To je osrednje tvrdi, srebrnasti metal, koji lako oksiduje stanjem na vazduhu. On je tipični član serije elemenata lantanoida, te kao i oni, obično ima oksidaciono stanje +3. Poznata su i jedinjenja samarijuma(II), među kojim su najpoznatiji monoksid SmO, monohalkogenidi SmS, SmSe i SmTe, kao i samarijum(II) jodid. Navedeni jodid je vrlo uobičajeno redukciono sredstvo u mnogim reakcijama hemijske sinteze. Samarijum nema nikakvu značajnu biološku ulogu, ali je neznatno otrovan.

Otkrio ga je francuski hemičar Pol Emil Lekok de Buabodran 1879. godine a ime je dobio po mineralu samarskitu iz kojeg je i izdvojen. Međutim, taj mineral je ranije dobio ime po ruskom upravniku rudnika, pukovniku Vasiliju Samarski-Bihovecu, te je on postao i prva osoba po kojem je neki hemijski element dobio ime, mada posredno. Iako je samarijum klasifikovan kao retki zemni element, po zastupljenosti je 40. najzastupljeniji u Zemljinoj kori te ga ima više nego na primer kalaja. Javlja se u koncentraciji i do 2,8% u nekim relativno retkim mineralima poput cerita, gadolinita, samarskita, monacita i bastnesita. Poslednja dva minerala su najčešći industrijski izvori ovog elementa. Ovih minerala najviše je nađeno u Kini, SAD, Brazilu, Indiji, Šri Lanki i Australiji. Prema količini iskopane rude i proizvodnji samarijuma, ubjedljivo prvo mjesto zauzima Kina.

Najznačajniji vid upotrebe samarijuma je u samarijum-kobalt magnetima koji imaju drugu po jačini stalnu magnetiziranost, odmah nakon neodijskih magneta. Međutim, za razliku od neodijuma, jedinjenja samarijuma mogu izdržati znatno više temperature i do 700 °C ne gubeći svoje magnetne osobine, jer je kod njegovih legura Kirijeva tačka znatno viša. Radioaktivni izotop samarijum-153 je aktivni sastojak leka „samarijum (153Sm) leksidronam” (trgovačko ime „kvadramet”), koji se koristi za uništavanje ćelija raka pri lečenju tumora na plućima, prostati i tumoru dojke, te osteosarkoma. Drugi izotop, samarijum-149, je vrlo jak apsorber neutrona pa se zbog toga dodaje kontrolnim šipkama u nuklearnim reaktorima. Takođe, on nastaje kao proizvod raspada tokom rada reaktora te je jedan od vrlo važnih faktora kada se razmatra dizajn i rad nekog reaktora. Drugi načini primene samarijuma su, između ostalih, kao katalizator za hemijske reakcije, radioaktivno datiranje i rendgenski laseri.

Istorija[uredi | uredi izvor]

Otkriće samarija i elemenata koji ga obično prate u rudama objavilo je nekoliko naučnika tokom druge polovine 19. veka. Međutim, većina izvora čast za njegovo otkriće pripisuje francuskom hemičaru Polu Emilu Lekok de Buabodranu.[6][7] Buabodran je 1879. u Parizu izdvojio samarijum-oksid i/ili samarijum-hidroksid iz minerala samarskita ((Y,Ce,U,Fe)3(Nb,Ta,Ti)5O16) te ga identificirao kao novi elementa pomoću njegovih vrlo oštrih, optičkih apsorpcijskih linija.[8] Švajcarski hemičar Mark Delafonten novom elementu dao je naziv decipium (od lat. decipiens u značenju „varljiv, zbunjujući”) 1878. godine,[9][10] ali je kasnije u periodu 1880–1881. pokazao da se radilo o smeši nekoliko hemijskih elemenata, među kojim je jedan bio identičanBuabodranovom „samarijumu”.[11][12] Mada je samarskit najpre pronađen u udaljenoj ruskoj regiji u području Uralu, već krajem 1870-ih pronađena su njegova nalazišta u drugim krajevima sveta, što ga je učinilo dostupnim mnogim istraživačima. Konkretno, otkriveno je da je samarijum kojeg je izdvojio Buabodran bio zagađen i da je sadržavao značajnu količinu elementa evropijuma. Čisti elementarni samarijum dobio je 1901. godine Ežen Anatol Demars.[13]

Buabodran je elementu koji je otkrio dao ime samaria prema nazivu minerala samarskita, a koji je opet dobio ime prema Vasiliju Samarski-Bihovecu (1803–1870). Samarski-Bihovec je bio šef štaba ruskog „korpusa rudarskih inženjera”, koji je dvojici nemačkih mineraloga, braći Gustavu i Hajnrihu Rozeu omogućio da proučavaju uzorke minerala sa Urala.[14][15][16] U tom smislu, samarijum je postao prvi hemijski element nazvan po imenu neke osobe.[13][17] Kasnije je pojam koji je koristio Buabodran pretvoren u samarijum, kako bi se uskladio sa imenima drugih elemenata, da bi stari naziv danas ponekad koristilo za samarijum-oksid, analogno s nazivima itrije, cirkonije, alumine, cerije, holmije i tako dalje. Simbol Sm je usvojen za samarijum, a alternativno se koristila i oznaka Sa sve do 1920-ih.[13][18]

Osobine[uredi | uredi izvor]

Fizičke[uredi | uredi izvor]

Samarijum je retki zemni metal, koji ima tvrdoću i gustinu uporedivu onom kod cinka. Sa tačkom ključanja od 1900 °C, samarijum je treći najlakše isparljivi lantanoid, nakon iterbijuma i evropijuma. Ova osobina dolazi do izražaja pri izdvajanju ovog elementa iz mineralnih ruda. Pri standardnim uslovima temperature i pritiska, samarijum ima romboedarsku kristalnu strukturu (α forma). Pri zagrejavanju iznad 731 °C, njegova kristalna simetrija se menja u heksagonsku gusto pakovanu rešetku (hcp), mada tačna temperatura prelaza dosta zavisi od čistoće metala odnosno uzorka. Daljnjim zagrejavanjem do 922 °C metal se transformiše u kubnu prostorno centriranu (bcc) fazu. Zagrejavanjem do 300 °C sa istovremenim rastom pritiska do 40 kbara dobija se dvostruko heksagonska gusto pakovana struktura (dhcp). Primenom mnogo snažnijeg pritiska reda nekoliko stotina ili hiljada kilobara pokreće se serija faznih transformacija, pri čemu se tetragonalna faza javlja pri pritisku od oko 900 kbar.[19] U jednoj studiji, dhcp faza je dobijena bez primene visokog pritiska, koristeći režim neravnotežnog žarenja uz brzu promenu temperature u rasponu od 400 do 700 °C, čime je potvrđen prelazni karakter ove faze samarijuma. Takođe, tanki slojevi samarijuma dobijeni putem depozicije pare mogu sadržavati hcp ili dhcp faze u standardnim uslovima temperature i pritiska.[19]

Samarijum (i njegov seskvioksid) su paramagnetični pri sobnoj temperaturi. Njihovi odgovarajući efektivni magnetni momenti su ispod 2µB, što je treća najniža vrednost među svim lantanoidima (uključujući i njihove okside), a samo lantan i lutecijum imaju više vrednosti. Metal prelazi u antiferomagnetično stanje nakon hlađenja do 14,8 K.[20][21] Pojedinačni atomi ovog elementa se mogu izolirati tako što se „ubace” (odnosno ugrade) u molekulu fulerena.[22] Oni se takođe mogu dopirati između molekula C60 u čvrstom fulerenu, dajući mu osobinu superprovodljivosti na temperaturi ispod 8 K.[23] Dopiranje samarijumom suprorovodnika na bazi željeza, koji predstavljaju najnoviju klasu visokotemperaturnih superprovodnika, omogućava im poboljšavanje njihove temperature tranzicije do 56 K, što je do danas najviša ostvarena vrednost za ovu seriju superprovodnika.[24]

Hemijske[uredi | uredi izvor]

Sveže dobijeni samarijum ima srebrnasti sjaj. Stajanjem u prisustvu vazduha sporo se oksidira pri sobnoj temperaturi a spontano se zapali pri temperaturi od 150 °C.[8][25] Čak i kada se uskladišti potopljen u mineralnom ulju, postepeno oksidira i na njegovoj površini nastaje sivo-žuti prah sastavljen iz smeše oksida i hidroksida. Metalni izgled uzorka samarijuma može biti sačuvan tako što se zatvori u hermetičku posudu ispunjenu nekim inertnim gasom kao što je argon.

Samarijum je dosta elektropozitivan te sporo reaguje u hladnoj vodi, a u vreloj znatno brže, čime nastaje samarijum-hidroksid:[26]

2 Sm (č) + 6 H2O (t) → 2 Sm(OH)3 (aq) + 3 H2 (g)

Vrlo lako se rastvara u razblaženoj sumpornoj kiselini gradeći rastvore koji sadrže žute[6] do svetlo zelenih Sm(III) jona, a koji postoje u obliku kompleksa [Sm(OH2)9]3+:[26]

2 Sm (č) + 3 H2SO4 (aq) → 2 Sm3+ (aq) + 3 SO2−
4 (aq) + 3 H2 (g)

Samarijum je jedan od retkih lantanoida koji iskazuju oksidaciono stanje +2. Joni Sm2+ su krvavo crvene boje u vodenim rastvorima.[6]

Izotopi[uredi | uredi izvor]

Samarijum u prirodi je neznatno radioaktivan, približno 128 Bq/g. Sastoji se iz četiri stabilna izotopa: 144Sm, 150Sm, 152Sm i 154Sm, kao i tri ekstremno dugoživuća radioaktivna izotopa, 147Sm (vreme poluraspada t1/2 = 1,06×1011 godina), 148Sm (7×1015 godina) i 149Sm (više od 2×1015 godina). Od svih izotopa, 152Sm je najrasprostranjeniji (udeo od 26,75%).[27] 149Sm u mnogim izvorima se spominje kao stabilan[27][28] dok ga drugi izvori ubrajaju u radioaktivne izotope.[8]

Dugoživući izotopi,146Sm, 147Sm i 148Sm, pretežno se raspadaju emisijom alfa čestica do izotopa elementa neodijuma. Lakši nestabilni izotopi samarijuma uglavnom se raspadaju elektronskim zahvatom na izotope prometijuma, dok se oni teži pretvaraju u izotope evropijuma putem beta raspada.[27]

Alfa raspad izotopa 147Sm na 143Nd sa vremenom poluraspada od 1,06×1011 godina služi za geološko datiranje (Sm-Nd datiranje).

Vremena poluraspada izotopa 151Sm i 145Sm iznose 90 godina i 340 dana, respektivno. Svi ostali radioizotopi imaju vremena poluraspada kraća od dva dana, a većina od njih raspada se za kraće od 48 sekundi. Samarijum takođe ima i pet nuklearnih izomera od kojih je najstabilniji 141mSm (vreme poluraspada 22,6 minute), 143m1Sm (t1/2 = 66 sekundi) i 139mSm (t1/2 = 10,7 sekundi).[27]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  2. ^ Lide, D. R., ur. (2005). „Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds”. CRC Handbook of Chemistry and Physics (PDF) (86th izd.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5. Arhivirano iz originala 03. 03. 2011. g. Pristupljeno 12. 01. 2021. 
  3. ^ Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. str. E110. ISBN 0-8493-0464-4. 
  4. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 
  5. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. izd.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  6. ^ a b v N. N. Greenwood; A. Earnshaw (1988). Chemie der Elemente (1 izd.). Weinheim: VCH. str. 1579. ISBN 3-527-26169-9. 
  7. ^ Samarium, Encyclopædia Britannica on-line
  8. ^ a b v C. R. Hammond (2004). „The Elements”. Handbook of Chemistry and Physics (85 izd.). CRC press. ISBN 0-8493-0485-7. 
  9. ^ Marc Delafontaine (1878). „Sur le décepium, métal nouveau de la samarskite”. Journal de pharmacie et de chimie. 28: 540. 
  10. ^ Marc Delafontaine (1878). „Sur le décepium, métal nouveau de la samarskite”. Comptes rendus hebdomadaires. 87: 632. 
  11. ^ De Laeter J. R.; Böhlke J. K.; De Bièvre P.; Hidaka H. (2003). „Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. IUPAC. 75 (6): 683—800. doi:10.1351/pac200375060683. 
  12. ^ Marc Delafontaine (1881). „Sur le décipium et le samarium”. Comptes rendus hebdomadaires. 93: 63. 
  13. ^ a b v Samarium: History & Etymology. Elements.vanderkrogt.net. Pristupljeno 10. oktobra 2017.
  14. ^ Samarskite, Bolьšoй Sovetskoй Эnciklopedii (na ruskom), pristupljeno 10. oktobra 2017.
  15. ^ Lecoq de Boisbaudran (1879). „Recherches sur le samarium, radical d'une terre nouvelle extraite de la samarskite”. Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences. 89: 212—214. 
  16. ^ Shipley, Joseph Twadell (2001). The Origins of English Words: A Discursive Dictionary of Indo-European Roots. JHU Press. str. 90. ISBN 0-8018-6784-3. 
  17. ^ Chemistry in Its Element – Samarium Arhivirano 2011-04-08 na sajtu Wayback Machine, Royal Society of Chemistry
  18. ^ Coplen T. B.; Peiser H. S. (1998). „History of the recommended atomic-weight values from 1882 to 1997: A comparison of differences from current values to the estimated uncertainties of earlier values (Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 70: 237. doi:10.1351/pac199870010237. 
  19. ^ a b Shi N.; Fort D. (1985). „Preparation of samarium in the double hexagonal close packed form”. Journal of the Less Common Metals. 113 (2): 21. doi:10.1016/0022-5088(85)90294-2. 
  20. ^ Lock J. M. (1957). „The Magnetic Susceptibilities of Lanthanum, Cerium, Praseodymium, Neodymium and Samarium, from 1.5 K to 300 K”. Proceedings of the Physical Society. Series B. 70 (6): 566. Bibcode:1957PPSB...70..566L. doi:10.1088/0370-1301/70/6/304. 
  21. ^ Huray P.; Nave S.; Haire R. (1983). „Magnetism of the heavy 5f elements”. Journal of the Less Common Metals. 93 (2): 293. doi:10.1016/0022-5088(83)90175-3. 
  22. ^ Okazaki T.; Suenaga Kazutomo; Hirahara Kaori; Bandow Shunji (2002). „Electronic and geometric structures of metallofullerene peapods”. Physica B. 323: 97. Bibcode:2002PhyB..323...97O. doi:10.1016/S0921-4526(02)00991-2. 
  23. ^ Chen X.; Roth G. (1995). „Superconductivity at 8 K in samarium-doped C60”. Physical Review B. 52 (21): 15534. Bibcode:1995PhRvB..5215534C. doi:10.1103/PhysRevB.52.15534. 
  24. ^ Wu G.; Xie Y. L.; Chen H; Zhong M.; Liu R. H. (2008). „Superconductivity at 56 K in Samarium-doped SrFeAsF”. Journal of Physics: Condensed Matter. 21 (14): 142203. Bibcode:2009JPCM...21n2203W. arXiv:0811.0761 Slobodan pristup. doi:10.1088/0953-8984/21/14/142203. 
  25. ^ Emsley John (2001). „Samarium”. Nature's Building Blocks: An A–Z Guide to the Elements. Oxford, Engleska, UK: Oxford University Press. str. 371—374. ISBN 0-19-850340-7. 
  26. ^ a b „Chemical reactions of Samarium”. Webelements. Pristupljeno 6. 6. 2009. 
  27. ^ a b v g Audi G.; Bersillon O.; Blachot J.; Wapstra A. H. (2003). „The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties” (PDF). Nuclear Physics A. 729: 3. Bibcode:2003NuPhA.729....3A. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. Arhivirano iz originala (PDF) 24. 07. 2013. g. Pristupljeno 12. 01. 2021. 
  28. ^ Chart of the nuclides Arhivirano na sajtu Wayback Machine (29. jul 2017), Brookhaven National Laboratory, (jezik: engleski), pristupljeno 12. oktobra 2017.

Literatura[uredi | uredi izvor]

  • Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd izd.). Butterworth–Heinemann. ISBN 0080379419. 

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]

Samarijum na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Самаријум&oldid=27548729”