62 Sm サマリウム 150.36
ランタノイド f-block Period 6

サマリウム

Sm · Element 62

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

20°Cでの状態 固体
原子量 150.36 u
ELECTRON CONFIGURATION [Xe] 4f⁶ 6s²
61Pm All 118 63Eu

構造

サマリウム原子

環の上の点を示す図ではありません。占有された各副殻の実際の確率密度|ψ|²をモンテカルロ法でサンプリングしたものです。ドラッグして回転できます。青と紫は波動関数の反対の符号を示しており、それによって結合が可能になります。

軌道雲

測定値

性質一覧

各バーは、その性質についてサマリウムが118元素の中でどこに位置するかを示しています。

物理的

密度 7.52 g/cm³ 49%
融点 1345 K 61%
沸点 2067 K 45%
比熱 0.197 J/g·K
熱伝導率 13.3 W/m·K 34%

原子

原子半径 180 pm 66%
共有結合半径 198 pm
ファンデルワールス半径 229 pm

電子

電気陰性度 1.17 18%
イオン化エネルギー 544.2 kJ/mol 15%
電子親和力 —

存在

地殻中の存在度 7.05 mg/kg 67%

同定

元素記号Sm
原子番号62
原子量150.36 u
分類ランタノイド
ブロックf
結晶構造菱面体
酸化数+2, +3
発見年1879
発見者Lecoq de Boisbaudran

出典：IUPAC 2021標準原子量 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST。~が付いた値は、測定値ではなく予測値です。

縮尺どおりの大きさ

How big is a サマリウム atom?

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

熱範囲

Solid, liquid, gas — and when

サマリウム is liquid over a 722 K window, from 1345 K to 2067 K.

位置

表での位置

サマリウム sits in the lanthanide series, printed below the main grid.

OTHER ランタノイド

57La 58Ce 59Pr 60Nd 61Pm 63Eu 64Gd 65Tb 66Dy 67Ho 68Er 69Tm 70Yb 71Lu
All ランタノイド

物語

サマリウムとは何か、そしてどのように発見されたか

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

The discovery of サマリウム

🔬 フランスの科学的偉業

Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran（1879年）

フランスの化学者Paul-Émile Lecoq de Boisbaudranは、ノースカロライナ産の鉱物サマルスカイトを研究中にサマリウムを発見しました。先駆的な分光技術を用いて、既知の元素では説明できない新しいスペクトル線を検出しました。

分光学的検出

Boisbaudranは希土類濃縮物の分析に炎光分光法を用い、それまで記録されたことのない波長に特徴的な橙赤色の発光線を観察しました。綿密な観察と体系的な手法により、サマリウムは分光分析によって発見された最初の希土類元素となりました。

命名の由来

この元素はサマルスカイト鉱物にちなんで命名されました。サマルスカイト自体は、ロシアの鉱山技師Colonel Vasili Samarsky-Bykhovetsを称えて名付けられたものです。これによりサマリウムは、間接的に鉱物名を通じてではあるものの、生存する人物にちなんで名付けられた最初の元素となりました。

単離の課題

純粋なサマリウム金属が単離されたのは、1901年にEugène-Anatole Demarçayによってでした。彼は塩化サマリウムの電気化学的還元を用いました。発見から単離まで22年を要したことは、希土類元素の精製における技術的な難しさを示しています。

工業的発展

商業的なサマリウム生産は、イオン交換分離技術の発展に伴い1960年代に始まりました。Albert DaaneとKenneth Strnatが1966年にサマリウム・コバルト磁石を発見したことで、サマリウムは実験室での珍しい物質から戦略的に重要な材料へと変わりました。

科学的影響

サマリウムの発見は、次の分野に貢献しました。

  • 希土類化学の理解
  • 分光技術の発展
  • 周期表の完成
  • ランタノイド系列の特性解明
🏆 科学的遺産：Boisbaudranの発見方法は、新元素を同定する主要な手段として分光学を確立し、分析化学に革命をもたらしました。

用途

サマリウムの用途

🧲 磁気技術の革命

サマリウムは、先端磁石、核技術、高度材料科学の革新を推進する、最も戦略的重要性の高い希土類元素の一つです。その独特な磁気特性と中性子吸収特性により、現代技術に不可欠です。

超強力永久磁石

サマリウム・コバルト（SmCo）磁石は永久磁石技術の頂点に位置し、ネオジム磁石が機能しなくなる350°Cまで磁力を維持します。これらの磁石は、人工衛星、軍用誘導システム、高級オーディオ機器の精密モーターを駆動します。

原子炉の制御

サマリウム149は、安定な原子核の中で熱中性子吸収断面積が最大であり、原子炉の制御棒に不可欠です。この同位体は核分裂生成物として原子炉心に自然に蓄積するため、原子炉物理の計算では慎重な管理が必要です。

先進的ながん治療

サマリウム153は、骨がんの転移を治療する放射性医薬品として使用されます。この同位体は骨組織に選択的に蓄積し、ベータ線を制御して放出するため、健康な臓器への損傷を最小限に抑えながら、精密な治療放射線を照射できます。

精密光学とレーザー

サマリウムを添加したガラスは、暗視システム、レーザー距離計、光ファイバー通信など、赤外線用途向けの特殊光学部品を作ります。この元素の鋭い吸収線により、正確な波長フィルタリングが可能になります。

触媒プロセス

サマリウム触媒は、特に医薬品製造における有機合成で炭素-炭素結合の形成を促進します。ヨウ化サマリウム（SmI₂）は、従来の触媒では不可能な独特の還元反応を可能にします。

⚡ イノベーションの推進役：サマリウム・コバルト磁石は高性能モーターの小型化を可能にし、精密ロボットから超高効率風力タービンまで、さまざまな技術を実現します。

⚙️ 日常技術への応用

電気自動車のモーター

高性能電気自動車は、優れた温度安定性と出力密度を持つサマリウム・コバルト磁石を駆動モーターに使用します。これらの磁石は、急加速時や高速運転時にも効率を維持します。

航空宇宙用途

民間航空機や軍用航空機は、アクチュエーター、センサー、航法機器にサマリウム・コバルト磁石を使用しています。高度や極端な温度でも消磁しにくいため、航空宇宙環境で信頼性の高い動作が保証されます。

医療機器

MRI装置は、特定の組織をより鮮明に撮像するため、造影剤にサマリウム化合物を組み込みます。サマリウムの磁気特性は、特定の病状における画像の解像度と診断精度を向上させます。

オーディオ機器

高級スピーカーやヘッドホンは、ドライバーにサマリウム・コバルト磁石を採用し、歪みを最小限に抑えながら優れた音質を実現します。オーディオ愛好家は、その卓越した磁気安定性と音響性能を高く評価しています。

産業用モーター

製造装置では、精密位置決め、高速加工、自動組立システムにサマリウム系永久磁石モーターを使用します。これらのモーターは、優れた効率と制御性を備えています。

民生用電子機器

スマートフォン、タブレット、ノートパソコンには、カメラのオートフォーカス、触覚フィードバック、冷却ファン用にサマリウム磁石を使ったマイクロモーターが搭載されています。これらの強力な磁石による小型化によって、より薄く効率的な機器が実現します。

📈 需要の拡大

  • 再生可能エネルギー発電システム
  • 電気自動車の充電インフラ
  • 先進ロボットと自動化
  • 次世代通信機器

由来

天然での存在

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

🌍 世界の希土類鉱床

主な鉱物資源

サマリウムは主にモナズ石とバストネサイトの鉱床に存在し、通常、希土類元素の含有量の1～8%を占めます。経済的に採掘可能な最大規模の鉱床は、中国（白雲鄂博）、米国（カリフォルニア州マウンテンパス）、オーストラリア（マウント・ウェルド）にあります。

地質学的形成

サマリウムは、マグマ分化の過程でアルカリ性火成岩やそれに伴うペグマタイトに濃集します。二酸化炭素に富むマグマから形成されたカーボナタイト複合岩体は、結晶化中の選択的な分別により、最も高濃度のサマリウムを含みます。

地理的分布

重要なサマリウム資源は次の地域に存在します。

  • 中国：内モンゴルの鉱床（世界生産量の60%）
  • 米国：カリフォルニア州とアラスカ州の希土類鉱山
  • オーストラリア：西オーストラリア州のラテライト鉱床
  • インド：ケーララ沿岸のモナズ石を含む海浜砂
  • ブラジル：ミナスジェライス州の鉱物複合岩体

抽出の課題

サマリウムの分離には、イオン交換、溶媒抽出、分別結晶化を含む複雑な多段階プロセスが必要です。ランタノイドの化学的性質が似ているため、精製には多くのエネルギーと高度な技術が必要です。

環境面での考慮事項

希土類の採掘では、放射性のトリウムとウランが共抽出されることが多く、専門的な廃棄物管理が必要です。環境保護対策には、地下水の監視、鉱滓池の管理、大気質制御システムなどがあります。

サプライチェーンの安全保障

世界のサマリウム供給が少数の国に集中しているため、技術に依存する国々では戦略物資に関する懸念が生じています。供給の安全性を確保するには、リサイクル計画と代替供給源の開発がますます重要です。

📊 地殻中の存在度：サマリウムは地殻中に約6ppm存在し、スズより多い一方、銅より少ない元素です。

取り扱い

安全性

⚠️ 中程度の危険性に対する取り扱い

物理的危険性

サマリウム金属は、細かく分割された状態では火災の危険性があり、150°Cを超える空気中で自然発火します。金属片や粉末は、酸化や燃焼の可能性を防ぐため、不活性雰囲気下で保管する必要があります。

化学反応性

サマリウムは水や酸とゆっくり反応し、水素ガスと熱を発生します。激しい反応を引き起こす可能性があるため、強い酸化剤との接触を避けてください。サマリウム化合物は、直接接触すると皮膚や眼を刺激することがあります。

個人用保護具

  • 粉末を扱う際の保護メガネとフェイスシールド
  • 耐薬品性手袋（ニトリルまたはネオプレン）
  • 白衣とつま先が覆われた靴
  • 粒子が発生する場合の防じんマスクまたは呼吸用保護具

安全な取り扱い方法

サマリウム化合物を扱う際は、十分に換気された場所またはドラフト内で作業してください。粉末を扱う際は、接地ストラップと静電気防止手順を使用してください。不適合物質は分離し、明確にラベルを付けてください。

保管要件

酸化を防ぐため、サマリウム金属は鉱油または不活性ガスの下で保管してください。化合物は、酸や酸化剤から離れた涼しく乾燥した場所で、密閉容器に保管してください。安定性を最適に保つため、温度は25°C未満に維持してください。

緊急時の手順

火災：乾燥砂、塩化ナトリウム、またはD種火災用消火器を使用してください。サマリウム金属の火災には決して水を使用しないでください。化学物質の流出：弱い酸で中和し、不活性物質で吸収したうえで、規則に従って廃棄してください。

✅ 低毒性：サマリウムの急性毒性は比較的低いものの、蓄積ばく露を防ぐため、標準的なラボの安全対策に従って取り扱う必要があります。

簡単な回答

サマリウム：よくある質問

What is サマリウム?

サマリウム (symbol Sm) is element 62 on the periodic table, a ランタノイド 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 サマリウム?

サマリウム'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 サマリウム?

サマリウム melts at 1345 K (1071.9 °C) and boils at 2067 K (1793.9 °C).

What is the atomic mass of サマリウム?

The standard atomic weight of サマリウム 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 サマリウム?

サマリウム has a density of 7.52 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of サマリウム is about 7.5× heavier.

What is the electronegativity of サマリウム?

サマリウム 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 サマリウム, and when?

サマリウム was discovered in 1879 by Lecoq de Boisbaudran. It is named after the mineral samarskite.

How common is サマリウム on Earth?

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

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