62 Sm ساماريوم 150.36
لانثانيد f-block Period 6

ساماريوم

Sm · Element 62

A rare earth whose magnets keep working at temperatures that destroy neodymium.

الحالة عند 20°C صلب
الكتلة الذرية 150.36 u
ELECTRON CONFIGURATION [Xe] 4f⁶ 6s²

البنية

ذرة ساماريوم

ليست رسماً تخطيطياً لنقاط على حلقات — بل عينة مونت كارلو لكثافة الاحتمال الفعلية |ψ|² لكل مستوى فرعي مشغول. اسحب للتدوير. يشير اللونان الأزرق والبنفسجي إلى الإشارتين المتعاكستين للدالة الموجية، وهو ما يجعل الترابط ممكناً.

سحابة المدارات

القيم المقيسة

ورقة الخصائص

يوضح كل شريط موضع ساماريوم بين العناصر الـ118 جميعها بالنسبة إلى تلك الخاصية.

فيزيائية

الكثافة 7.52 g/cm³ 49%
نقطة الانصهار 1345 K 61%
نقطة الغليان 2067 K 45%
الحرارة النوعية 0.197 J/g·K
التوصيل الحراري 13.3 W/m·K 34%

ذرية

نصف القطر الذري 180 pm 66%
نصف القطر التساهمي 198 pm
نصف قطر فان دير فالس 229 pm

إلكترونية

السالبية الكهربائية 1.17 18%
طاقة التأين 544.2 kJ/mol 15%
الألفة الإلكترونية

الوفرة

الوفرة في القشرة 7.05 mg/kg 67%

الهوية

الرمزSm
العدد الذري62
الكتلة الذرية150.36 u
الفئةلانثانيد
المستوى الفرعيf
البنية البلوريةمعيني السطوح
حالات الأكسدة+2, +3
الاكتشاف1879
اكتشفهLecoq de Boisbaudran

المصادر: الأوزان الذرية القياسية لـ IUPAC لعام 2021 · دليل CRC للكيمياء والفيزياء · NIST. القيم المعلّمة بـ ~ متوقعة وليست مقاسة.

الحجم، وفق مقياس

How big is a ساماريوم atom?

Radius 180 pm — that is 0.18 nm, so about 2778 million of them side by side would span a millimetre.

النطاق الحراري

Solid, liquid, gas — and when

ساماريوم is liquid over a 722 K window, from 1345 K to 2067 K.

موضعه

موضعه في الجدول

ساماريوم sits in the lanthanide series, printed below the main grid.

OTHER اللانثانيدات

All اللانثانيدات

القصة

ما هو ساماريوم، وكيف اكتشفناه

A rare earth whose magnets keep working at temperatures that destroy neodymium.

The discovery of ساماريوم

🔬 إنجاز علمي فرنسي

Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran (1879)

اكتشف الكيميائي الفرنسي Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran الساماريوم أثناء دراسة معدن السمارسكيت من ولاية كارولاينا الشمالية. وباستخدام تقنياته الرائدة في التحليل الطيفي، رصد خطوطًا طيفية جديدة لم يكن من الممكن نسبها إلى العناصر المعروفة.

الكشف التحليلي الطيفي

استخدم Boisbaudran التحليل الطيفي باللهب لتحليل مركزات العناصر الأرضية النادرة، ولاحظ خطوط انبعاث برتقالية-حمراء مميزة عند أطوال موجية لم تُسجل من قبل. وقد أثبتت ملاحظاته الدقيقة ونهجه المنهجي أن الساماريوم أول عنصر أرضي نادر يُكتشف من خلال التحليل الطيفي.

أصل التسمية

سُمّي العنصر باسم معدن السمارسكيت، الذي كُرّم به مهندس التعدين الروسي العقيد Vasili Samarsky-Bykhovets. وبذلك أصبح الساماريوم أول عنصر يُسمّى باسم شخص على قيد الحياة، وإن كان ذلك بصورة غير مباشرة من خلال اسم المعدن.

تحديات العزل

لم يُعزل فلز الساماريوم النقي حتى عام 1901 على يد Eugène-Anatole Demarçay، الذي استخدم الاختزال الكهروكيميائي لكلوريد الساماريوم. وتُظهر الفترة البالغة 22 عامًا بين الاكتشاف والعزل التحديات التقنية لتنقية العناصر الأرضية النادرة.

التطوير الصناعي

بدأ الإنتاج التجاري للساماريوم في الستينيات مع تطوير تقنيات الفصل بالتبادل الأيوني. وقد أدى اكتشاف مغناطيسات الساماريوم-الكوبالت على يد Albert Daane وKenneth Strnat في 1966 إلى تحويل الساماريوم من مادة محط اهتمام مختبري إلى مادة استراتيجية مهمة.

الأثر العلمي

أسهم اكتشاف الساماريوم في:

  • فهم كيمياء العناصر الأرضية النادرة
  • تطوير تقنيات التحليل الطيفي
  • استكمال الجدول الدوري
  • توصيف سلسلة اللانثانيدات
🏆 الإرث العلمي: أرست أساليب Boisbaudran في الاكتشاف التحليل الطيفي بوصفه الأداة الرئيسية لتحديد العناصر الجديدة، مما أحدث ثورة في الكيمياء التحليلية.

الاستخدامات

فيما يُستخدم ساماريوم

🧲 ثورة التكنولوجيا المغناطيسية

يُعدّ الساماريوم أحد العناصر الأرضية النادرة الأكثر أهمية من الناحية الاستراتيجية، إذ يقود الابتكارات في المغناطيسات عالية الأداء، والتكنولوجيا النووية، وعلوم المواد المتقدمة. وتجعله خصائصه المغناطيسية الفريدة وقدرته على امتصاص النيوترونات عنصرًا لا غنى عنه في التكنولوجيا الحديثة.

مغناطيسات دائمة فائقة القوة

تمثل مغناطيسات الساماريوم-الكوبالت (SmCo) قمة تكنولوجيا المغناطيسات الدائمة، إذ تحافظ على قوتها المغناطيسية عند درجات حرارة تصل إلى 350°C، حيث تفشل مغناطيسات النيوديميوم. وتُشغّل هذه المغناطيسات محركات دقيقة في الأقمار الصناعية، وأنظمة التوجيه العسكرية، ومعدات الصوت عالية الجودة.

التحكم في المفاعلات النووية

يمتلك الساماريوم-149 أعلى مقطع عرضي لامتصاص النيوترونات الحرارية بين جميع النوى المستقرة، مما يجعله مهمًا لقضبان التحكم في المفاعلات النووية. ويتراكم هذا النظير طبيعيًا في قلوب المفاعلات بوصفه ناتجًا من نواتج الانشطار، مما يتطلب إدارة دقيقة في حسابات فيزياء المفاعلات.

العلاج المتقدم للسرطان

يُستخدم الساماريوم-153 بوصفه مستحضرًا صيدلانيًا إشعاعيًا لعلاج نقائل سرطان العظام. ويوفر تراكم النظير الموجّه في النسيج العظمي وانبعاث بيتا المتحكم فيه إشعاعًا علاجيًا دقيقًا مع تقليل الضرر الذي يلحق بالأعضاء السليمة.

البصريات والليزر الدقيقان

تُنتج الزجاجات المطعّمة بالساماريوم مكوّنات بصرية متخصصة لتطبيقات الأشعة تحت الحمراء، بما في ذلك أنظمة الرؤية الليلية، وأجهزة تحديد مدى الليزر، واتصالات الألياف الضوئية. وتتيح خطوط الامتصاص الحادة للعنصر ترشيحًا دقيقًا للأطوال الموجية.

العمليات التحفيزية

تسهّل محفزات الساماريوم تكوين روابط كربون-كربون في الاصطناع العضوي، ولا سيما في تصنيع المستحضرات الصيدلانية. ويتيح يوديد الساماريوم (SmI₂) تفاعلات اختزال فريدة يستحيل إجراؤها باستخدام المحفزات التقليدية.

محرك الابتكار: تتيح مغناطيسات الساماريوم-الكوبالت تصغير حجم المحركات عالية الأداء، مما يجعل كل شيء ممكنًا، من الروبوتات الدقيقة إلى توربينات الرياح فائقة الكفاءة.

⚙️ تطبيقات التكنولوجيا اليومية

محركات المركبات الكهربائية

تستخدم المركبات الكهربائية عالية الأداء مغناطيسات الساماريوم-الكوبالت في محركات الدفع الخاصة بها، بفضل ثباتها الاستثنائي عند درجات الحرارة وكثافة قدرتها. وتحافظ هذه المغناطيسات على كفاءتها أثناء التسارع السريع والتشغيل بسرعات عالية.

تطبيقات الطيران والفضاء

تعتمد الطائرات التجارية والعسكرية على مغناطيسات الساماريوم-الكوبالت في المشغلات، وأجهزة الاستشعار، ومعدات الملاحة. وتضمن مقاومة المغناطيسات لإزالة المغنطة عند الارتفاعات والظروف الحرارية القصوى تشغيلًا موثوقًا في بيئات الطيران والفضاء.

الأجهزة الطبية

تدمج أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي مركبات الساماريوم في عوامل التباين لتحسين تصوير أنسجة محددة. وتعمل الخصائص المغناطيسية للساماريوم على تحسين دقة الصور والدقة التشخيصية لبعض الحالات الطبية.

معدات الصوت

تحتوي مكبرات الصوت وسماعات الرأس عالية الجودة على مغناطيسات الساماريوم-الكوبالت في مشغلاتها، مما ينتج جودة صوت فائقة مع أقل قدر من التشويه. ويقدّر عشاق الصوت هذه المكونات بسبب ثباتها المغناطيسي الاستثنائي وأدائها الصوتي.

المحركات الصناعية

تستخدم معدات التصنيع محركات مغناطيسية دائمة قائمة على الساماريوم لتحديد المواضع بدقة، والتشغيل الآلي عالي السرعة، وأنظمة التجميع الآلية. وتوفر هذه المحركات كفاءة استثنائية وقابلية عالية للتحكم.

الإلكترونيات الاستهلاكية

تحتوي الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية والحواسيب المحمولة على محركات دقيقة مزودة بمغناطيسات الساماريوم للضبط البؤري التلقائي للكاميرا، والتغذية اللمسية الراجعة، ومراوح التبريد. ويتيح التصغير الذي توفره هذه المغناطيسات القوية تصميم أجهزة أنحف وأكثر كفاءة.

📈 الطلب المتزايد

  • أنظمة توليد الطاقة المتجددة
  • البنية التحتية لشحن المركبات الكهربائية
  • الروبوتات المتقدمة والأتمتة
  • معدات الاتصالات من الجيل التالي

مصدره

وجوده الطبيعي

7.05 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 67% of elements

🌍 رواسب الأرض النادرة العالمية

المصادر المعدنية الرئيسية

يوجد الساماريوم أساسًا في رواسب المونازيت والبستناسايت، حيث يشكّل عادةً 1-8% من محتوى العناصر الأرضية النادرة. وتقع أكبر الرواسب القابلة للاستغلال اقتصاديًا في الصين (بايان أوبو)، والولايات المتحدة (ماونتن باس، كاليفورنيا)، وأستراليا (ماونت ويلد).

التكوّن الجيولوجي

يتركز الساماريوم في الصخور النارية القلوية والبغماتيتات المرتبطة بها من خلال عمليات التمايز الصهاري. وتحتوي معقدات الكربوناتيت، التي تتشكل من صهارات غنية بثاني أكسيد الكربون، على أعلى تركيزات الساماريوم بسبب التجزؤ التفضيلي أثناء التبلور.

التوزيع الجغرافي

توجد موارد مهمة من الساماريوم في:

  • الصين: رواسب منغوليا الداخلية (60% من الإنتاج العالمي)
  • الولايات المتحدة: مناجم العناصر الأرضية النادرة في كاليفورنيا وألاسكا
  • أستراليا: رواسب اللاتريت في غرب أستراليا
  • الهند: رمال الشواطئ المونازيتية على طول ساحل كيرالا
  • البرازيل: معقدات المعادن في ولاية ميناس جيرايس

تحديات الاستخراج

يتطلب فصل الساماريوم عمليات معقدة متعددة المراحل تشمل التبادل الأيوني، والاستخلاص بالمذيبات، والتبلور التجزيئي. وتجعل أوجه التشابه بين الخصائص الكيميائية لللانثانيدات عملية التنقية مستهلكة للطاقة ومتطلبة تقنيًا.

الاعتبارات البيئية

غالبًا ما ينطوي تعدين العناصر الأرضية النادرة على استخراج الثوريوم واليورانيوم المشعين بصورة مشتركة، مما يتطلب إدارة متخصصة للنفايات. وتشمل تدابير حماية البيئة مراقبة المياه الجوفية، وإدارة أحواض المخلفات، وأنظمة التحكم في جودة الهواء.

أمن سلسلة الإمداد

يؤدي تركّز إمدادات الساماريوم العالمية في عدد قليل من البلدان إلى إثارة مخاوف بشأن المواد الاستراتيجية لدى الدول المعتمدة على التكنولوجيا. وتزداد أهمية برامج إعادة التدوير وتطوير مصادر بديلة لأمن الإمدادات.

📊 الوفرة في القشرة الأرضية: يوجد الساماريوم بكمية تقارب 6 أجزاء في المليون في قشرة الأرض، مما يجعله أوفر من القصدير لكنه أندر من النحاس.

التعامل

السلامة

⚠️ التعامل مع الخطر المتوسط

المخاطر الفيزيائية

يشكل فلز الساماريوم مخاطر نشوب حريق عند تقسيمه إلى جزيئات دقيقة، إذ يشتعل تلقائيًا في الهواء فوق 150°C. ويتطلب تخزين رقائق الفلز ومسحوقه في جو خامل لمنع الأكسدة والاحتراق المحتمل.

التفاعلية الكيميائية

يتفاعل الساماريوم ببطء مع الماء والأحماض، منتجًا غاز الهيدروجين والحرارة. تجنب ملامسته للعوامل المؤكسدة القوية، التي قد تسبب تفاعلات عنيفة. وقد تسبب مركبات الساماريوم تهيج الجلد والعينين عند التلامس المباشر.

الحماية الشخصية

  • نظارات السلامة وواقي الوجه عند التعامل مع المسحوق
  • قفازات مقاومة للمواد الكيميائية (من النتريل أو النيوبرين)
  • معطف مختبر وأحذية مغلقة المقدمة
  • قناع غبار أو جهاز تنفس عند توليد الجسيمات

ممارسات التداول الآمن

اعمل في مناطق جيدة التهوية أو خزانات شفط الأبخرة عند التعامل مع مركبات الساماريوم. استخدم أشرطة التأريض وإجراءات مقاومة الكهرباء الساكنة عند العمل مع المساحيق. أبقِ المواد غير المتوافقة منفصلة وموسومة بوضوح.

متطلبات التخزين

خزّن فلز الساماريوم تحت زيت معدني أو غاز خامل لمنع الأكسدة. وينبغي حفظ المركبات في حاويات محكمة الإغلاق في أماكن باردة وجافة بعيدًا عن الأحماض والعوامل المؤكسدة. حافظ على درجة الحرارة تحت 25°C لتحقيق الثبات الأمثل.

إجراءات الطوارئ

حوادث الحريق: استخدم الرمل الجاف، أو كلوريد الصوديوم، أو طفايات حرائق الفئة D. لا تستخدم الماء مطلقًا في حرائق فلز الساماريوم. انسكابات المواد الكيميائية: عادلها بحمض ضعيف، وامتصصها بمادة خاملة، وتخلّص منها وفقًا للوائح.

سمية منخفضة: يتمتع الساماريوم بسمية حادة منخفضة نسبيًا، لكن ينبغي التعامل معه وفق احتياطات السلامة المختبرية القياسية لمنع التعرض التراكمي.

إجابات سريعة

ساماريوم: أسئلة شائعة

What is ساماريوم?

ساماريوم (symbol Sm) is element 62 on the periodic table, a لانثانيد in period 6. A rare earth whose magnets keep working at temperatures that destroy neodymium. At room temperature it is a solid.

What is the electron configuration of ساماريوم?

ساماريوم's ground-state electron configuration is [Xe] 4f⁶ 6s², giving 6 occupied shells holding 2, 8, 18, 24, 8, 2 electrons respectively.

What are the melting and boiling points of ساماريوم?

ساماريوم melts at 1345 K (1071.9 °C) and boils at 2067 K (1793.9 °C).

What is the atomic mass of ساماريوم?

The standard atomic weight of ساماريوم is 150.36 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.

How dense is ساماريوم?

ساماريوم has a density of 7.52 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of ساماريوم is about 7.5× heavier.

What is the electronegativity of ساماريوم?

ساماريوم has a Pauling electronegativity of 1.17. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). A value this low means it readily gives its outer electrons away, forming positive ions.

Who discovered ساماريوم, and when?

ساماريوم was discovered in 1879 by Lecoq de Boisbaudran. It is named after the mineral samarskite.

How common is ساماريوم on Earth?

ساماريوم makes up about 7.1 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.