Structure
Il ne s’agit pas d’un diagramme de points sur des anneaux — mais d’un échantillon de Monte-Carlo de la véritable densité de probabilité |ψ|² pour chaque sous-couche occupée. Faites glisser pour faire pivoter. Le bleu et le violet indiquent les signes opposés de la fonction d’onde, ce qui rend la liaison possible.
Valeurs mesurées
Chaque barre indique où se situe samarium parmi les 118 éléments pour cette propriété.
Sources : masses atomiques standard de l’IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Les valeurs marquées ~ sont prédites plutôt que mesurées.
Taille, à l’échelle
Rayon de 180 pm — soit 0,18 nm ; il en faudrait donc environ 2,78 millions côte à côte pour couvrir un millimètre.
Plage thermique
Samarium est liquide dans une plage de 722 K, de 1345 K à 2067 K.
L’histoire
Une terre rare dont les aimants continuent de fonctionner à des températures qui détruisent le néodyme.
Le chimiste français Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran a découvert le samarium en étudiant le minéral samarskite provenant de Caroline du Nord. Grâce à ses techniques pionnières de spectroscopie, il a détecté de nouvelles raies spectrales qui ne pouvaient pas être attribuées aux éléments connus.
Boisbaudran a utilisé la spectroscopie de flamme pour analyser des concentrés de terres rares, observant des raies d’émission orange-rouge caractéristiques à des longueurs d’onde jamais enregistrées auparavant. Ses observations minutieuses et son approche systématique ont établi le samarium comme le premier élément des terres rares découvert par analyse spectroscopique.
L’élément a été nommé d’après le minéral samarskite, lui-même nommé en l’honneur de l’ingénieur des mines russe, le colonel Vasili Samarsky-Bykhovets. Le samarium est ainsi devenu le premier élément nommé d’après une personne vivante, bien qu’indirectement, par l’intermédiaire du nom du minéral.
Le samarium métallique pur n’a été isolé qu’en 1901 par Eugène-Anatole Demarçay, qui a utilisé la réduction électrochimique du chlorure de samarium. L’écart de 22 ans entre la découverte et l’isolement illustre les difficultés techniques de la purification des éléments des terres rares.
La production commerciale de samarium a commencé dans les années 1960 avec le développement des techniques de séparation par échange d’ions. La découverte des aimants samarium-cobalt par Albert Daane et Kenneth Strnat en 1966 a transformé le samarium, qui est passé du statut de curiosité de laboratoire à celui de matériau d’importance stratégique.
La découverte du samarium a contribué aux avancées suivantes :
Applications
Le samarium est l’un des éléments des terres rares les plus importants sur le plan stratégique. Il stimule les innovations dans les aimants haute performance, la technologie nucléaire et la science des matériaux avancés. Ses propriétés magnétiques et d’absorption des neutrons uniques le rendent central à la technologie moderne.
Les aimants samarium-cobalt (SmCo) représentent le sommet de la technologie des aimants permanents : ils conservent leur puissance magnétique jusqu’à 350°C, là où les aimants au néodyme échouent. Ces aimants alimentent les moteurs de précision des satellites, les systèmes de guidage militaires et les équipements audio haut de gamme.
Le samarium-149 possède la section efficace d’absorption des neutrons thermiques la plus élevée de tous les noyaux stables, ce qui le rend essentiel aux barres de contrôle des réacteurs nucléaires. Cet isotope s’accumule naturellement dans les cœurs des réacteurs comme produit de fission, ce qui exige une gestion rigoureuse dans les calculs de physique des réacteurs.
Le samarium-153 sert de radiopharmaceutique pour traiter les métastases du cancer des os. L’accumulation ciblée de l’isotope dans les tissus osseux et son émission bêta contrôlée fournissent un rayonnement thérapeutique précis tout en limitant les dommages aux organes sains.
Les verres dopés au samarium créent des composants optiques spécialisés pour les applications infrarouges, notamment les systèmes de vision nocturne, les télémètres laser et les communications par fibre optique. Les raies d’absorption nettes de l’élément permettent un filtrage précis des longueurs d’onde.
Les catalyseurs au samarium facilitent la formation de liaisons carbone-carbone en synthèse organique, notamment dans la fabrication de produits pharmaceutiques. Le diiodure de samarium (SmI₂) permet des réactions de réduction uniques, impossibles avec les catalyseurs classiques.
⚡ Facteur d’innovation : les aimants samarium-cobalt permettent de miniaturiser les moteurs haute performance, rendant possibles des applications allant de la robotique de précision aux éoliennes à très haut rendement.Les véhicules électriques haute performance utilisent des aimants samarium-cobalt dans leurs moteurs de traction en raison de leur stabilité exceptionnelle à la température et de leur densité de puissance. Ces aimants conservent leur efficacité pendant les accélérations rapides et le fonctionnement à grande vitesse.
Les avions commerciaux et militaires utilisent des aimants samarium-cobalt dans les actionneurs, les capteurs et les équipements de navigation. La résistance des aimants à la démagnétisation en altitude et lors de températures extrêmes garantit un fonctionnement fiable dans les environnements aéronautiques et spatiaux.
Les appareils d’IRM intègrent des composés de samarium dans des agents de contraste pour améliorer l’imagerie de certains tissus. Les propriétés magnétiques du samarium améliorent la résolution des images et la précision du diagnostic pour certaines affections.
Les haut-parleurs et casques haut de gamme intègrent des aimants samarium-cobalt dans leurs transducteurs, produisant une qualité sonore supérieure avec une distorsion minimale. Les audiophiles apprécient ces composants pour leur stabilité magnétique et leurs performances acoustiques exceptionnelles.
Les équipements de fabrication utilisent des moteurs à aimants permanents à base de samarium pour le positionnement de précision, l’usinage à grande vitesse et les systèmes d’assemblage automatisés. Ces moteurs offrent une efficacité et une contrôlabilité exceptionnelles.
Les smartphones, tablettes et ordinateurs portables contiennent des micromoteurs à aimants de samarium pour la mise au point automatique des appareils photo, le retour haptique et les ventilateurs de refroidissement. La miniaturisation permise par ces aimants puissants permet de concevoir des appareils plus fins et plus efficaces.
D’où il vient
7,05 mg/kg de la croûte terrestre · plus abondant que 67 % des éléments
Le samarium se trouve principalement dans les gisements de monazite et de bastnäsite, qui représentent généralement 1-8% de la teneur en éléments des terres rares. Les plus grands gisements économiquement exploitables se situent en Chine (Bayan Obo), aux États-Unis (Mountain Pass, Californie) et en Australie (Mount Weld).
Le samarium se concentre dans les roches magmatiques alcalines et les pegmatites associées par des processus de différenciation magmatique. Les complexes de carbonatites, formés par des magmas riches en dioxyde de carbone, contiennent les plus fortes concentrations de samarium en raison d’un fractionnement préférentiel lors de la cristallisation.
Des ressources importantes en samarium existent dans les régions suivantes :
La séparation du samarium nécessite des procédés complexes en plusieurs étapes, faisant intervenir l’échange d’ions, l’extraction par solvant et la cristallisation fractionnée. La similitude des propriétés chimiques des lanthanides rend la purification énergivore et techniquement exigeante.
L’exploitation des terres rares implique souvent la co-extraction de thorium et d’uranium radioactifs, ce qui exige une gestion spécialisée des déchets. Les mesures de protection de l’environnement comprennent la surveillance des eaux souterraines, la gestion des bassins de résidus et des systèmes de contrôle de la qualité de l’air.
La concentration de l’approvisionnement mondial en samarium dans quelques pays crée des préoccupations concernant les matériaux stratégiques pour les nations dépendantes de la technologie. Les programmes de recyclage et le développement de sources alternatives sont de plus en plus importants pour garantir la sécurité de l’approvisionnement.
📊 Abondance dans la croûte terrestre : le samarium est présent à raison d’environ 6 parties par million dans la croûte terrestre, ce qui le rend plus abondant que l’étain mais plus rare que le cuivre.Manipulation
Le samarium métallique présente un risque d’incendie lorsqu’il est finement divisé : il s’enflamme spontanément dans l’air au-dessus de 150°C. Les copeaux et la poudre métalliques doivent être stockés sous atmosphère inerte afin d’empêcher l’oxydation et une éventuelle combustion.
Le samarium réagit lentement avec l’eau et les acides, en produisant de l’hydrogène gazeux et de la chaleur. Éviter tout contact avec les agents oxydants forts, qui peuvent provoquer des réactions violentes. Les composés du samarium peuvent provoquer une irritation de la peau et des yeux en cas de contact direct.
Travailler dans des zones bien ventilées ou sous hotte lors de la manipulation de composés du samarium. Utiliser des bracelets de mise à la terre et des procédures antistatiques lors du travail avec des poudres. Maintenir les matériaux incompatibles séparés et clairement étiquetés.
Stocker le samarium métallique sous huile minérale ou gaz inerte pour empêcher l’oxydation. Les composés doivent être conservés dans des récipients hermétiquement fermés, dans des endroits frais et secs, à l’écart des acides et des oxydants. Maintenir la température en dessous de 25°C pour une stabilité optimale.
Incendies : utiliser du sable sec, du chlorure de sodium ou des extincteurs de classe D. Ne jamais utiliser d’eau sur les incendies de samarium métallique. Déversements de produits chimiques : neutraliser avec un acide doux, absorber avec un matériau inerte et éliminer conformément à la réglementation.
✅ Faible toxicité : le samarium présente une toxicité aiguë relativement faible, mais doit être manipulé conformément aux précautions de sécurité standard en laboratoire afin d’éviter une exposition cumulative.Réponses rapides
Samarium (symbole Sm) est l’élément 62 du tableau périodique, un lanthanide de la période 6. Une terre rare dont les aimants continuent de fonctionner à des températures qui détruisent le néodyme. À température ambiante, c’est un solide.
[Xe] 4f⁶ 6s² ; elle comporte 6 couches occupées, avec la répartition 2, 8, 18, 24, 8, 2.Samarium fond à 1345 K (1071.9 °C) et bout à 2067 K (1793.9 °C).
La masse atomique standard de Samarium est de 150.36 u. Il s’agit d’une moyenne pondérée de ses isotopes présents naturellement, ce qui explique qu’elle soit rarement un nombre entier.
Samarium a une masse volumique de 7.52 g/cm³. L’eau a une masse volumique de 1.0 g/cm³ ; un bloc de Samarium est donc environ 7.5× plus lourd.
Samarium a une électronégativité de Pauling de 1.17. L’échelle va de 0.70 (le francium, le moins attiré par les électrons) à 3.98 (le fluor, le plus attiré). Une valeur aussi faible signifie qu’il cède facilement ses électrons externes, formant des ions positifs.
Samarium a été découvert en 1879 par Lecoq de Boisbaudran. Il porte le nom de le minéral samarskite.
Samarium constitue environ 7.1 mg/kg de la croûte terrestre — peu courant, mais pas rare.