Sm · Elemento 62 · Lantanoide
Una terra rara i cui magneti continuano a funzionare a temperature che distruggono il neodimio.
Struttura
Non è un diagramma di punti su gusci — è un campione Monte Carlo dell'effettiva densità di probabilità |ψ|² per ogni sottoguscio occupato. Trascinate per ruotare. Il blu e il violetto indicano i segni opposti della funzione d'onda, che rendono possibile la formazione dei legami.
Valori misurati
Ogni barra mostra dove si colloca samario tra tutti i 118 elementi per quella proprietà.
Fonti: masse atomiche standard IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. I valori contrassegnati con ~ sono previsti anziché misurati.
Dimensioni, in scala
Raggio 180 pm — cioè 0,18 nm, quindi ne servirebbero circa 2,78 milioni affiancati per coprire un millimetro.
Intervallo termico
Samario è liquido in un intervallo di 722 K, da 1345 K a 2067 K.
La storia
Una terra rara i cui magneti continuano a funzionare a temperature che distruggono il neodimio.
Il chimico francese Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran scoprì il samario studiando il minerale samarskite proveniente dalla Carolina del Nord. Utilizzando le sue pionieristiche tecniche spettroscopiche, rilevò nuove righe spettrali che non potevano essere attribuite a elementi conosciuti.
Boisbaudran utilizzò la spettroscopia a fiamma per analizzare concentrati di terre rare, osservando caratteristiche righe di emissione arancio-rosse a lunghezze d'onda mai registrate prima. Le sue osservazioni meticolose e il suo approccio sistematico stabilirono il samario come il primo elemento delle terre rare scoperto attraverso l'analisi spettroscopica.
L'elemento prese il nome dal minerale samarskite, a sua volta dedicato all'ingegnere minerario russo Colonnello Vasili Samarsky-Bykhovets. Il samario divenne così il primo elemento a essere intitolato a una persona vivente, seppure indirettamente attraverso il nome del minerale.
Il samario metallico puro non fu isolato fino al 1901 da Eugène-Anatole Demarçay, che utilizzò la riduzione elettrochimica del cloruro di samario. L'intervallo di 22 anni tra la scoperta e l'isolamento dimostra le difficoltà tecniche della purificazione degli elementi delle terre rare.
La produzione commerciale di samario iniziò negli anni Sessanta con lo sviluppo delle tecniche di separazione mediante scambio ionico. La scoperta dei magneti al samario-cobalto da parte di Albert Daane e Kenneth Strnat nel 1966 trasformò il samario da curiosità di laboratorio in un materiale strategicamente importante.
La scoperta del samario contribuì a:
Applicazioni
Il samario è uno degli elementi delle terre rare più importanti dal punto di vista strategico e favorisce innovazioni nei magneti ad alte prestazioni, nella tecnologia nucleare e nella scienza dei materiali avanzati. Le sue proprietà magnetiche e di assorbimento dei neutroni lo rendono indispensabile per la tecnologia moderna.
I magneti al samario-cobalto (SmCo) rappresentano il vertice della tecnologia dei magneti permanenti e mantengono la propria forza magnetica a temperature fino a 350°C, alle quali i magneti al neodimio non funzionano più. Questi magneti alimentano motori di precisione nei satelliti, nei sistemi di guida militare e nelle apparecchiature audio di alta gamma.
Il samario-149 possiede la più alta sezione d'urto di assorbimento dei neutroni termici tra tutti i nuclei stabili, rendendolo fondamentale per le barre di controllo dei reattori nucleari. Questo isotopo si accumula naturalmente nei nuclei dei reattori come prodotto di fissione e richiede una gestione accurata nei calcoli di fisica dei reattori.
Il samario-153 viene utilizzato come radiofarmaco per trattare le metastasi del tumore osseo. L'accumulo mirato dell'isotopo nel tessuto osseo e la sua emissione beta controllata forniscono radiazioni terapeutiche precise, riducendo al minimo i danni agli organi sani.
I vetri drogati con samario creano componenti ottici specializzati per applicazioni a infrarossi, tra cui sistemi di visione notturna, telemetri laser e comunicazioni in fibra ottica. Le linee di assorbimento nette dell'elemento consentono un filtraggio preciso delle lunghezze d'onda.
I catalizzatori al samario facilitano la formazione di legami carbonio-carbonio nella sintesi organica, in particolare nella produzione farmaceutica. Il samario diioduro (SmI₂) consente reazioni di riduzione uniche, impossibili con i catalizzatori convenzionali.
⚡ Motore dell'innovazione: i magneti al samario-cobalto permettono la miniaturizzazione dei motori ad alte prestazioni, rendendo possibili applicazioni che vanno dalla robotica di precisione alle turbine eoliche ultraefficienti.I veicoli elettrici ad alte prestazioni utilizzano magneti al samario-cobalto nei motori di trazione grazie all'eccezionale stabilità alle alte temperature e all'elevata densità di potenza. Questi magneti mantengono l'efficienza durante l'accelerazione rapida e il funzionamento ad alta velocità.
Gli aeromobili commerciali e militari si affidano ai magneti al samario-cobalto negli attuatori, nei sensori e nelle apparecchiature di navigazione. La resistenza dei magneti alla smagnetizzazione in quota e a temperature estreme garantisce un funzionamento affidabile negli ambienti aerospaziali.
Le macchine per la risonanza magnetica incorporano composti di samario negli agenti di contrasto per migliorare l'imaging di tessuti specifici. Le proprietà magnetiche del samario migliorano la risoluzione delle immagini e l'accuratezza diagnostica per alcune condizioni mediche.
Gli altoparlanti e le cuffie di alta gamma integrano magneti al samario-cobalto nei loro trasduttori, producendo una qualità del suono superiore con distorsione minima. Gli audiofili apprezzano questi componenti per la loro eccezionale stabilità magnetica e le prestazioni acustiche.
Le apparecchiature di produzione utilizzano motori a magneti permanenti a base di samario per il posizionamento di precisione, la lavorazione ad alta velocità e i sistemi di assemblaggio automatizzati. Questi motori offrono efficienza e controllabilità eccezionali.
Smartphone, tablet e laptop contengono micromotori con magneti al samario per la messa a fuoco automatica delle fotocamere, il feedback aptico e le ventole di raffreddamento. La miniaturizzazione resa possibile da questi potenti magneti consente di realizzare dispositivi più sottili ed efficienti.
Da dove proviene
7,05 mg/kg della crosta terrestre · più abbondante del 67% degli elementi
Il samario si trova principalmente nei giacimenti di monazite e bastnäsite, dove costituisce in genere l'1-8% del contenuto di elementi delle terre rare. I maggiori giacimenti economicamente sfruttabili si trovano in Cina (Bayan Obo), negli Stati Uniti (Mountain Pass, California) e in Australia (Mount Weld).
Il samario si concentra nelle rocce ignee alcaline e nelle pegmatiti associate attraverso processi di differenziazione magmatica. I complessi carbonatitici, formati da magmi ricchi di diossido di carbonio, contengono le concentrazioni più elevate di samario a causa del frazionamento preferenziale durante la cristallizzazione.
Risorse significative di samario si trovano in:
La separazione del samario richiede processi complessi in più fasi che comprendono scambio ionico, estrazione con solvente e cristallizzazione frazionata. La somiglianza delle proprietà chimiche dei lantanoidi rende la purificazione ad alta intensità energetica e tecnicamente impegnativa.
L'estrazione delle terre rare comporta spesso la coestrazione di torio e uranio radioattivi, che richiede una gestione specializzata dei rifiuti. Le misure di protezione ambientale comprendono il monitoraggio delle acque sotterranee, la gestione dei bacini di decantazione e i sistemi di controllo della qualità dell'aria.
La concentrazione dell'approvvigionamento globale di samario in pochi Paesi crea preoccupazioni relative ai materiali strategici per le nazioni dipendenti dalla tecnologia. I programmi di riciclaggio e lo sviluppo di fonti alternative sono sempre più importanti per la sicurezza dell'approvvigionamento.
📊 Abbondanza nella crosta terrestre: il samario è presente in quantità di circa 6 parti per milione nella crosta terrestre, risultando più abbondante dello stagno ma più raro del rame.Manipolazione
Il samario metallico presenta rischi di incendio quando è finemente suddiviso e si infiamma spontaneamente all'aria sopra i 150°C. Trucioli e polvere metallica devono essere conservati in atmosfera inerte per prevenire l'ossidazione e una possibile combustione.
Il samario reagisce lentamente con acqua e acidi, producendo gas idrogeno e calore. Evitare il contatto con forti agenti ossidanti, che possono causare reazioni violente. I composti di samario possono provocare irritazione cutanea e oculare in caso di contatto diretto.
Lavorare in aree ben ventilate o sotto cappe aspiranti quando si manipolano composti di samario. Utilizzare braccialetti di messa a terra e procedure antistatiche quando si lavora con le polveri. Tenere separati e chiaramente etichettati i materiali incompatibili.
Conservare il samario metallico sotto olio minerale o gas inerte per prevenire l'ossidazione. Conservare i composti in contenitori ben chiusi, in luoghi freschi e asciutti, lontano da acidi e ossidanti. Mantenere la temperatura al di sotto di 25°C per una stabilità ottimale.
Incendi: utilizzare sabbia asciutta, cloruro di sodio o estintori di classe D. Non usare mai acqua sugli incendi di samario metallico. Fuoriuscite di sostanze chimiche: neutralizzare con un acido debole, assorbire con materiale inerte e smaltire secondo le normative.
✅ Bassa tossicità: il samario ha una tossicità acuta relativamente bassa, ma deve essere manipolato adottando le normali precauzioni di sicurezza di laboratorio per prevenire l'esposizione cumulativa.Risposte rapide
Samario (simbolo Sm) è l'elemento 62 nella tavola periodica, appartenente a Lantanoide nel periodo 6. Una terra rara i cui magneti continuano a funzionare a temperature che distruggono il neodimio. A temperatura ambiente è un solido.
[Xe] 4f⁶ 6s², con 6 gusci occupati e la distribuzione 2, 8, 18, 24, 8, 2.Samario fonde a 1345 K (1071.9 °C) ed entra in ebollizione a 2067 K (1793.9 °C).
La massa atomica standard di Samario è 150.36 u. Si tratta di una media ponderata dei suoi isotopi presenti in natura, per questo raramente è un numero intero.
Samario ha una densità di 7.52 g/cm³. L'acqua ha una densità di 1.0 g/cm³, quindi un blocco di Samario è circa 7.5× più pesante.
Samario ha un'elettronegatività di Pauling pari a 1.17. La scala va da 0.70 (francio, il meno incline ad attirare elettroni) a 3.98 (fluoro, il più incline). Un valore così basso significa che cede facilmente i suoi elettroni esterni, formando ioni positivi.
Samario è stato scoperto nel 1879 da Lecoq de Boisbaudran. Prende il nome da il minerale samarskite.
Samario costituisce informazioni 7.1 mg/kg della crosta terrestre: è poco comune, ma non raro.