Samário (Sm) — Elemento 62: propriedades e factos

Estrutura

O átomo de samário

Não é um diagrama de pontos em anéis — é uma amostra de Monte-Carlo da densidade de probabilidade real |ψ|² para cada subcamada ocupada. Arraste para rodar. O azul e o violeta indicam sinais opostos da função de onda, o que torna possível a ligação química.

Nuvem orbital

Subcamadas — escolha uma para renderizar

Eletrões por camada

n=1 2
n=2 8
n=3 18
n=4 24
n=5 8
n=6 2

Samário tem 6 camadas ocupadas que contêm 62 eletrões no total. A camada mais externa contém 2, e são esses os eletrões que participam na química.

Prótons: 62
Elétrons: 62
Neutrões (isótopo mais comum): 88
Estados de oxidação: +2, +3

Valores medidos

Ficha de propriedades

Cada barra mostra onde samário se situa entre todos os 118 elementos para essa propriedade.

Física

Densidade 7,52 g/cm³ 49%

Ponto de fusão 1345 K 61%

Ponto de ebulição 2067 K 45%

Calor específico 0,197 J/g·K

Condutividade térmica 13,3 W/m·K 34%

Atômica

Raio atómico 180 pm 66%

Raio covalente 198 pm

Raio de Van der Waals 229 pm

Eletrônica

Eletronegatividade 1,17 18%

Energia de ionização 544,2 kJ/mol 15%

Afinidade eletrónica —

Ocorrência

Abundância na crosta 7,05 mg/kg 67%

Identidade

SímboloSm

Número atómico62

Massa atómica150,36 u

CategoriaLantanídeo

Blocof

Estrutura cristalinaromboédrica

Estados de oxidação+2, +3

Descoberto em1879

Descoberto porLecoq de Boisbaudran

Fontes: massas atómicas padrão da IUPAC de 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Os valores marcados com ~ são previstos, e não medidos.

Tamanho, em escala

Qual é o tamanho do átomo de samário?

Raio de 180 pm — isso corresponde a 0,18 nm, portanto cerca de 2,78 milhões deles lado a lado cobririam um milímetro.

Faixa térmica

Sólido, líquido, gás — e quando

Samário permanece líquido em uma faixa de 722 K, de 1345 K a 2067 K.

Onde está localizado

Posição na tabela

Samário está na série lantanídeo, exibida abaixo da grade principal.

Outro Lantanídeos

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

Todos os lantanídeos

A história

O que samário é e como o encontramos

Uma terra rara cujos ímãs continuam funcionando em temperaturas que destroem o neodímio.

A descoberta de samário

🔬 Triunfo Científico Francês

Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran (1879)

O químico francês Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran descobriu o samário enquanto investigava o mineral samarskita da Carolina do Norte. Usando suas técnicas pioneiras de espectroscopia, detectou novas linhas espectrais que não podiam ser atribuídas a elementos conhecidos.

Detecção Espectroscópica

Boisbaudran empregou espectroscopia de chama para analisar concentrados de terras raras, observando linhas de emissão laranja-avermelhadas características em comprimentos de onda nunca antes registrados. Suas observações meticulosas e abordagem sistemática estabeleceram o samário como o primeiro elemento de terras raras descoberto por meio de análise espectroscópica.

Origem do Nome

O elemento recebeu esse nome do mineral samarskita, que homenageava o engenheiro de mineração russo Coronel Vasili Samarsky-Bykhovets. Isso tornou o samário o primeiro elemento nomeado em homenagem a uma pessoa viva, embora indiretamente, por meio do nome do mineral.

Desafios do Isolamento

O metal samário puro só foi isolado em 1901 por Eugène-Anatole Demarçay, que utilizou a redução eletroquímica do cloreto de samário. O intervalo de 22 anos entre a descoberta e o isolamento demonstra os desafios técnicos da purificação de elementos de terras raras.

Desenvolvimento Industrial

A produção comercial de samário começou na década de 1960 com o desenvolvimento de técnicas de separação por troca iônica. A descoberta dos ímãs de samário-cobalto por Albert Daane e Kenneth Strnat em 1966 transformou o samário de uma curiosidade de laboratório em um material estrategicamente importante.

Impacto Científico

A descoberta do samário contribuiu para:

Compreensão da química das terras raras
Desenvolvimento de técnicas espectroscópicas
Conclusão da tabela periódica
Caracterização da série dos lantanídeos

🏆 Legado Científico: Os métodos de descoberta de Boisbaudran estabeleceram a espectroscopia como a principal ferramenta para identificar novos elementos, revolucionando a química analítica.

Aplicações

Para que samário é usado

🧲 Revolução da Tecnologia Magnética

O samário é um dos elementos de terras raras mais importantes estrategicamente, impulsionando inovações em ímãs de alto desempenho, tecnologia nuclear e ciência de materiais avançados. Suas propriedades magnéticas e de absorção de neutrões únicas o tornam indispensável para a tecnologia moderna.

Ímãs Permanentes Superfortes

Ímãs de samário-cobalto (SmCo) representam o auge da tecnologia de ímãs permanentes, mantendo sua força magnética em temperaturas de até 350°C, nas quais os ímãs de neodímio falham. Esses ímãs alimentam motores de precisão em satélites, sistemas de orientação militar e equipamentos de áudio de alta qualidade.

Controle de Reatores Nucleares

O samário-149 possui a maior seção de choque de absorção de neutrões térmicos entre todos os núcleos estáveis, tornando-o crucial para as barras de controle de reatores nucleares. Esse isótopo se acumula naturalmente nos núcleos dos reatores como produto de fissão, exigindo um gerenciamento cuidadoso nos cálculos de física de reatores.

Tratamento Avançado do Câncer

O samário-153 atua como um radiofármaco para tratar metástases de câncer ósseo. O acúmulo direcionado do isótopo no tecido ósseo e sua emissão beta controlada fornecem radiação terapêutica precisa, minimizando os danos aos órgãos saudáveis.

Óptica e Lasers de Precisão

Vidros dopados com samário criam componentes ópticos especializados para aplicações infravermelhas, incluindo sistemas de visão noturna, telémetros a laser e comunicações por fibra óptica. As linhas de absorção nítidas do elemento permitem uma filtragem precisa de comprimentos de onda.

Processos Catalíticos

Catalisadores de samário facilitam a formação de ligações carbono-carbono na síntese orgânica, especialmente na fabricação de produtos farmacêuticos. O diiodeto de samário (SmI₂) possibilita reações de redução únicas, impossíveis com catalisadores convencionais.

⚡ Impulsionador da Inovação: Ímãs de samário-cobalto permitem a miniaturização de motores de alto desempenho, tornando possível tudo, desde robótica de precisão até turbinas eólicas ultr eficientes.

⚙️ Aplicações na Tecnologia Cotidiana

Motores de Veículos Elétricos

Veículos elétricos de alto desempenho utilizam ímãs de samário-cobalto em seus motores de tração devido à excepcional estabilidade térmica e densidade de potência. Esses ímãs mantêm a eficiência durante acelerações rápidas e operações em alta velocidade.

Aplicações Aeroespaciais

Aeronaves comerciais e militares dependem de ímãs de samário-cobalto em atuadores, sensores e equipamentos de navegação. A resistência dos ímãs à desmagnetização em altitude e em temperaturas extremas garante uma operação confiável em ambientes aeroespaciais.

Dispositivos Médicos

Máquinas de ressonância magnética incorporam compostos de samário em agentes de contraste para melhorar a obtenção de imagens de tecidos específicos. As propriedades magnéticas do samário melhoram a resolução das imagens e a precisão diagnóstica em determinadas condições médicas.

Equipamentos de Áudio

Alto-falantes e fones de ouvido de alta qualidade apresentam ímãs de samário-cobalto em seus drivers, produzindo qualidade sonora superior com distorção mínima. Os audiófilos valorizam esses componentes por sua excepcional estabilidade magnética e desempenho acústico.

Motores Industriais

Equipamentos de fabricação usam motores de ímãs permanentes à base de samário para posicionamento de precisão, usinagem em alta velocidade e sistemas de montagem automatizada. Esses motores oferecem eficiência e controlabilidade excepcionais.

Eletrônicos de Consumo

Smartphones, tablets e laptops contêm micromotores com ímãs de samário para foco automático de câmeras, feedback tátil e ventiladores de resfriamento. A miniaturização possibilitada por esses ímãs potentes permite dispositivos mais finos e eficientes.

📈 Demanda Crescente

Sistemas de geração de energia renovável
Infraestrutura de recarga de veículos elétricos
Robótica e automação avançadas
Equipamentos de telecomunicações de próxima geração

De onde vem

Ocorrência natural

7,05 mg/kg da crosta terrestre · mais abundante do que 67% dos elementos

🌍 Depósitos Globais de Terras Raras

Principais Fontes Minerais

O samário ocorre principalmente em depósitos de monazita e bastnasita, normalmente constituindo de 1 a 8% do conteúdo de elementos de terras raras. Os maiores depósitos economicamente viáveis estão localizados na China (Bayan Obo), nos Estados Unidos (Mountain Pass, Califórnia) e na Austrália (Mount Weld).

Formação Geológica

O samário se concentra em rochas ígneas alcalinas e pegmatitos associados por meio de processos de diferenciação magmática. Complexos de carbonatito, formados por magmas ricos em dióxido de carbono, contêm as maiores concentrações de samário devido ao fracionamento preferencial durante a cristalização.

Distribuição Geográfica

Existem recursos significativos de samário em:

China: depósitos da Mongólia Interior (60% da produção global)
Estados Unidos: minas de terras raras da Califórnia e do Alasca
Austrália: depósitos lateríticos da Austrália Ocidental
Índia: areias monazíticas de praia ao longo da costa de Kerala
Brasil: complexos minerais do estado de Minas Gerais

Desafios da Extração

A separação do samário exige processos complexos em várias etapas, envolvendo troca iônica, extração por solventes e cristalização fracionada. A semelhança das propriedades químicas dos lantanídeos torna a purificação energeticamente intensiva e tecnicamente exigente.

Considerações Ambientais

A mineração de terras raras frequentemente envolve a coextração de tório e urânio radioativos, exigindo um gerenciamento especializado de resíduos. As medidas de proteção ambiental incluem monitoramento de águas subterrâneas, gerenciamento de bacias de rejeitos e sistemas de controle da qualidade do ar.

Segurança da Cadeia de Suprimentos

A concentração do fornecimento global de samário em poucos países cria preocupações relacionadas a materiais estratégicos para nações dependentes de tecnologia. Programas de reciclagem e o desenvolvimento de fontes alternativas são cada vez mais importantes para a segurança do fornecimento.

📊 Abundância na Crosta: O samário ocorre em aproximadamente 6 partes por milhão na crosta terrestre, tornando-o mais abundante que o estanho, mas mais raro que o cobre.

Manuseio

Segurança

⚠️ Manuseio de Perigo Moderado

Perigos Físicos

O metal samário apresenta riscos de incêndio quando finamente dividido, inflamando-se espontaneamente no ar acima de 150°C. Lascas e pó metálico exigem armazenamento sob atmosfera inerte para evitar oxidação e possível combustão.

Reatividade Química

O samário reage lentamente com água e ácidos, produzindo gás hidrogênio e calor. Evite o contato com agentes oxidantes fortes, que podem causar reações vigorosas. Os compostos de samário podem causar irritação na pele e nos olhos após contato direto.

Proteção Individual

Óculos de segurança e protetor facial para o manuseio de pós
Luvas resistentes a produtos químicos (nitrila ou neoprene)
Avental de laboratório e sapatos fechados
Máscara contra poeira ou respirador ao gerar partículas

Práticas de Manuseio Seguro

Trabalhe em áreas bem ventiladas ou capelas ao manusear compostos de samário. Use pulseiras de aterramento e procedimentos antiestáticos ao trabalhar com pós. Mantenha os materiais incompatíveis separados e claramente identificados.

Requisitos de Armazenamento

Armazene o metal samário sob óleo mineral ou gás inerte para evitar a oxidação. Os compostos devem ser mantidos em recipientes hermeticamente fechados, em locais frescos e secos, longe de ácidos e oxidantes. Mantenha a temperatura abaixo de 25°C para obter estabilidade ideal.

Procedimentos de Emergência

Incêndios: Use areia seca, cloreto de sódio ou extintores de incêndio Classe D. Nunca use água em incêndios envolvendo metal samário. Derramamentos químicos: Neutralize com ácido fraco, absorva com material inerte e descarte de acordo com os regulamentos.

✅ Baixa Toxicidade: O samário apresenta toxicidade aguda relativamente baixa, mas deve ser manuseado com precauções padrão de segurança de laboratório para evitar exposição por acúmulo.

Respostas rápidas

Samário: perguntas comuns

O que é Samário?

Samário (símbolo Sm) é o elemento 62 da tabela periódica, um Lantanídeo do período 6. Uma terra rara cujos ímãs continuam funcionando em temperaturas que destroem o neodímio. À temperatura ambiente, é um sólido.

Qual é a configuração eletrónica de Samário?

A configuração eletrónica do estado fundamental de Samário é [Xe] 4f⁶ 6s², resultando em 6 camadas ocupadas com a distribuição 2, 8, 18, 24, 8, 2.

Quais são os pontos de fusão e de ebulição de Samário?

Samário derrete a 1345 K (1071.9 °C) e entra em ebulição a 2067 K (1793.9 °C).

Qual é a massa atómica de Samário?

A massa atómica padrão de Samário é 150.36 u. Trata-se de uma média ponderada dos seus isótopos que ocorrem naturalmente, por isso raramente é um número inteiro.

Qual é a densidade de Samário?

Samário tem densidade de 7.52 g/cm³. A água tem 1.0 g/cm³, portanto um bloco de Samário é aproximadamente 7.5× mais pesado.

Qual é a eletronegatividade de Samário?

Samário tem eletronegatividade de Pauling igual a 1.17. A escala vai de 0,70 (frâncio, o menos ávido por eletrões) a 3,98 (flúor, o mais ávido). Um valor tão baixo significa que ele cede prontamente seus eletrões externos, formando iões positivos.

Quem descobriu Samário e quando?

Samário foi descoberto em 1879 por Lecoq de Boisbaudran. Recebe esse nome em homenagem a o mineral samarskita.

Quão comum é Samário na Terra?

Samário constitui sobre 7.1 mg/kg da crosta terrestre — é incomum, mas não raro.

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