Samari

element químic amb nombre atòmic 62

El samari és un element químic el símbol del qual és Sm i el seu nombre atòmic és 62. Pertany al 6è període de la taula periòdica; a la sèrie dels lantanoides; i, amb ells, al conjunt de les terres rares. Fou descobert espectroscòpicament el 1879 pel químic francès Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran a partir del mineral samarskita-(Y), i l'anomenà a partir de la mateixa arrel, això és el llinatge del coronel rus V.Y. von Samarski-Bykhovets, cap del cos de mines rus, que havia aportat el mineral. És el primer element químic anomenat a partir del nom d'una persona.

Samari
62Sm
prometisamarieuropi
-

Sm

Pu
Aspecte
Blanc platejat



Línies espectrals del samari
Propietats generals
Nom, símbol, nombre Samari, Sm, 62
Categoria d'elements Lantànids
Grup, període, bloc n/d6, f
Pes atòmic estàndard 150,36
Configuració electrònica [Xe] 6s2 4f6
2, 8, 18, 24, 8, 2
Configuració electrònica de Samari
Propietats físiques
Fase Sòlid
Densitat
(prop de la t. a.)
7,52 g·cm−3
Densitat del
líquid en el p. f.
7,16 g·cm−3
Punt de fusió 1.345 K, 1.072 °C
Punt d'ebullició 2.067 K, 1.794 °C
Entalpia de fusió 8,62 kJ·mol−1
Entalpia de vaporització 165 kJ·mol−1
Capacitat calorífica molar 29,54 J·mol−1·K−1
Pressió de vapor
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
a T (K) 1.001 1.106 1.240 (1.421) (1.675) (2.061)
Propietats atòmiques
Estats d'oxidació 4, 3, 2, 1

(òxid bàsic feble)

Electronegativitat 1,17 (escala de Pauling)
Energies d'ionització 1a: 544,5 kJ·mol−1
2a: 1.070 kJ·mol−1
3a: 2.260 kJ·mol−1
Radi atòmic 180 pm
Radi covalent 198±8 pm
Miscel·lània
Estructura cristal·lina Romboèdrica
Samari té una estructura cristal·lina romboèdrica
Ordenació magnètica Paramagnètic[1]
Resistivitat elèctrica (t. a.) (α, poli) 0,940 µΩ·m
Conductivitat tèrmica 13,3 W·m−1·K−1
Dilatació tèrmica (t. a.) (α, poli) 12,7 µm/(m·K)
Velocitat del so (barra prima) (20 °C) 2.130 m·s−1
Mòdul d'elasticitat (forma α) 49,7 GPa
Mòdul de cisallament (forma α) 19,5 GPa
Mòdul de compressibilitat (forma α) 37,8 GPa
Coeficient de Poisson (forma α) 0,274
Duresa de Vickers 412 MPa
Duresa de Brinell 441 MPa
Nombre CAS 7440-19-9
Isòtops més estables
Article principal: Isòtops del samari
Iso AN Semivida MD ED (MeV) PD
144Sm 3,07% 144Sm és estable amb 82 neutrons
146Sm sin 1,03×108 a α 2,529 142Nd
147Sm 14,99% 1,06×1011 a α 2,310 143Nd
148Sm 11,24% 7×1015 a α 1,986 144Nd
149Sm 13,82% 149Sm és estable amb 87 neutrons
150Sm 7,38% 150Sm és estable amb 88 neutrons
152Sm 26,75% 152Sm és estable amb 90 neutrons
154Sm 22,75% 154Sm és estable amb 92 neutrons

HistòriaModifica

 
Samarskita-(Y)

El samari fou un dels lantanoides que més desconcertà als químics de la dècada del 1800. La seva història començà amb el descobriment d'un altre lantanoide, el ceri, el 1803. Aviat es sospità que no era un element pur i que en contenia d'altres. El 1839 el químic suec Carl Mosander afirmà haver obtingut dos nous elements lantani i didimi. Si bé tenia raó sobre el lantani, s'equivocà amb el didimi que donava espectres atòmics lleugerament diferents en funció del mineral d'on se'l obtenia. El 1879, el químic francès Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran extragué el didimi de la samarskita-(Y). Després realitzà una solució de nitrat de didimi i hi afegí hidròxid d'amoni. Observà que el precipitat que es formava baixava en dues etapes. Concentrà l’atenció en el primer precipitat i en determinà l’espectre atòmic que revelà que era un nou element, l'anomenà samari a partir de la mateixa arrel que el mineral, això és el llinatge del coronel Vasilii Yefrafovich von Samarski-Bykhovets (1803-1870), cap del cos d'enginyers de mines rus que havia aportat el mineral, que també havia sigut batejat amb el seu nom.[2][3] És el primer element químic anomenat a partir del nom d'una persona.[4]

Estat natural i obtencióModifica

 
Monazita

El samari és el cinquè lantanoide per ordre d'abundància i quatre vegades més abundant que l'estany.[3] Hom pot trobar-lo en varies desenes de minerals. Els que el contenen en un percentatge superior al 3 % són: monazita-(Sm) 13,59 %, shabaïta-(Nd) 7,75 %, churchita-(Dy) 5,30 %, fergusonita-beta-(Nd) 5,27 %, schuilingita-(Nd) 4,32 %, aluminocerita-(Ce) 3,83 % i kozoïta-(Nd) 3,66 %.[5]

Actualment, el samari és obtingut principalment a través d'un procés de bescanvi d'ions de la sorra dels minerals del grup de la monazita que en contenen al voltant d'un 3 % de mitjana. També s'obté de la bastnäsita i de les argiles iòniques riques en lantanoides de la Xina. Els principals jaciments de samari són a la Xina, EUA, Brasil, Índia, Sri Lanka i Austràlia. Es calcula que les reserves mundials són al voltant de 2 milions de tones. La producció anual mundial és d'unes 700 tones d'òxid de samari(III). El metall s'obté escalfant l'òxid mesclat amb bari o lantani a altes temperatures.[3]

PropietatsModifica

Propietats físiquesModifica

El samari és un metall de densitat 7,520 g/cm³, punt de fusió 1 072 °C i punt d'ebullició 1 794 °C. Es moderadament tou amb una lluïssor platejada.[6] El samari existeix en tres formes al·lotròpiques. La fase α (o estructura del tipus Sm) és una disposició romboèdrica única entre els elements, a temperatura ambient. Aquesta fase canvia a la fase β a 734 °C, és hexagonal tancada. A 922 °C la fase β es transforma en la fase γ, que és cúbica centrada en el cos. L'estructura electrònica del samari és [Xe]4f 66s2.[6]

Propietats químiquesModifica

El samari s'oxida lentament exposat a l’aire i es crema fàcilment per formar òxid de samari(III), groc, l'únic òxid conegut:[7]

 
És força electropositiu i actua com a divalent i, majoritàriament, com a trivalent. Reacciona lentament amb aigua freda i força ràpidament amb aigua calenta per formar hidròxid de samari(III):[7]

 
 
Clorur de samari(III)—aigua(1/6)  

Reacciona amb tots els halògens donant els corresponents halogenurs de samari(3+):[7]

 
 
 
 

Es dissol fàcilment en àcid sulfúric diluït per formar solucions que contenen els ions samari(3+), que existeixen com a complexos  .[7]

 
Nitrat de samari(III)—aigua(1/6)  

Altres composts de samari(3+) són: el nitrat de samari(III)  , el nitrat de samari(III)—aigua(1/6)  , l'acetat de samari(III)—aigua(1/3)  , el bromat de samari(III)—aigua(1/9)  , el carbonat de samari(III)  , el sulfur de samari(III)  , el tel·lurur de samari(III)  , l'hexaborur de samari  , o el silicur de samari  .[6]

La majoria de composts del samari són compostos de samari(3+), però també n'hi ha uns pocs de samari(2+) com el bromur de samari(II)  , el clorur de samari(II)   i el fluorur de samari(II)  .[6]

IsòtopsModifica

Article principal: Isòtops del samari

A la natura hom pot trobar set isòtops del samari: samari 144 (3,1 %), samari 147 (15,0 %), samari 148 (11,2 %), samari 149 (13,8 %), samari 150 (7,4 %), samari 152 (26,8 %) i samari 154 (22,0 %). Són estables el samari 144, el samari 150, el samari 152 i el samari 154. Els altres tres isòtops naturals es desintegren amb emissió de partícules alfa. Aquest són part d'un total de 34 isòtops radioactius (excepte els isòmers nuclears) que s'han identificat. El seu nombre màssic oscil·la entre 128 i 165 i la seva semivida va de 0,55 segons per al samari 129 fins a 7×1015 anys per al samari 148.[8]

AplicacionsModifica

Fabricació d'imantsModifica

 
Guitarra elèctrica on s'observen les pastilles electromagnètiques sota les cordes

Els imants dels aliatges de samari-cobalt (  i  )[3] són molt potents (els més potents després dels de neodimi), tenen una alta resistència a la desimantació i treballen perfectament a temperatures de fins a 700 °C (millor que els de neodimi). Això els fa molt útils en els motors dels cotxes elèctrics i dels híbrids, i en els dels helicòpters militars.[9]

També s'utilitza en la fabricació dels imants de les pastilles electromagnètiques de les guitarres elèctriques i els instruments de música electrònics.[9]

MedicinaModifica

 
Lexidronam de samari 153 o Quadramet

El samari 153 és un radioisòtop que es desintegra amb emissió de partícules β amb una semivida de 2 dies,[3] s'empra per a tractar el dolor intens en el càncer d'ossos. El nom comercial del medicament és Quadramet.[9]

DatacióModifica

El radioisòtop samari 147 s'empra en la datació samari-neodimi (147Sm/143Nd) per a determinar l'edat de les roques ígnies i metamòrfiques i també pels meteorits. Amb aquest mètode es pogué estimar l'edat de la Lluna en 4 367 ± 11 milions d'anys, a partir d'una mostra de roca recollida per les missions Apol·lo.[4]

Indústria del vidre i la ceràmicaModifica

S'afegeix al vidre per a absorbir les radiacions infraroges.[9]

Generació d'energiaModifica

Té una gran capacitat d'absorció de neutrons, raó per la qual s'utilitza en la fabricació de les barres de control dels reactors nuclears, que tenen com a missió regular la reacció nuclear en cadena que produeix calor.[9]

Indústria químicaModifica

El samari com a catalitzador en la deshidratació i en la deshidrogenació d'etanol.

ReferènciesModifica

  1. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, a Handbook of Chemistry and Physics, 81a edició, CRC press (anglès)
  2. Lecoq de Boisbaudran, P.E. «Recherches sur le samarium, radical d'une terre nouvelle extraite de la samarskite». Compt. Rend., 1879, pàg. 212-214.
  3. 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 Emsley, John.. Nature's building blocks : an A-Z guide to the elements. Oxford: Oxford University Press, 2001. ISBN 0-19-850341-5. 
  4. 4,0 4,1 Chiara, J.L. «Z = 62, samario, Sm. El primer elemento químico con nombre de persona». An. Quím., 115, 2, 2019, pàg. 125.
  5. «Mineral Species sorted by the element Sm Samarium». [Consulta: 13 gener 2020].
  6. 6,0 6,1 6,2 6,3 William M. Haynes. CRC handbook of chemistry and physics : a ready-reference book of chemical and physical data. 94th edition. Boca Raton, Florida: CRC Press, 2016. ISBN 978-1-4665-7114-3. 
  7. 7,0 7,1 7,2 7,3 «WebElements Periodic Table » samarium » reactions of elements». [Consulta: 12 gener 2020].
  8. «Samarium | chemical element» (en anglès). Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, inc., 24-01-2018. [Consulta: 13 gener 2020].
  9. 9,0 9,1 9,2 9,3 9,4 Sanz Balagué, J.; Tomasa Guix, O. Elements i recursos minerals : aplicacions i reciclatge. 3a. Iniciativa Digital Politècnica, 2017. ISBN 978-84-9880-666-3. 

Enllaços externsModifica