62 Sm Самарий 150.36
Лантаноид f-block Period 6

Самарий

Sm · Element 62

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

СОСТОЯНИЕ ПРИ 20°C твёрдое
АТОМНАЯ МАССА 150.36 u
ELECTRON CONFIGURATION [Xe] 4f⁶ 6s²
61Pm All 118 63Eu

Строение

Атом самарий

Это не схема из точек на кольцах, а выборка методом Монте-Карло из фактической плотности вероятности |ψ|² для каждой занятой подоболочки. Перетаскивайте, чтобы вращать. Синий и фиолетовый цвета обозначают противоположные знаки волновой функции, благодаря чему возможно образование связей.

Облако орбиталей

Измеренные значения

Таблица свойств

Каждая полоса показывает, какое место самарий занимает среди всех 118 элементов по этому свойству.

Физические

Плотность 7.52 g/cm³ 49%
Температура Плавления 1345 K 61%
Температура Кипения 2067 K 45%
Удельная теплоёмкость 0.197 J/g·K
Теплопроводность 13.3 W/m·K 34%

Атомные

Атомный Радиус 180 pm 66%
Ковалентный радиус 198 pm
Радиус Ван-дер-Ваальса 229 pm

Электронные

Электроотрицательность 1.17 18%
Энергия ионизации 544.2 kJ/mol 15%
Сродство к Электрону —

Распространённость

Распространённость в земной коре 7.05 mg/kg 67%

Идентификационные

СимволSm
Атомный номер62
Атомная масса150.36 u
КатегорияЛантаноид
Блокf
Кристаллическая структураромбоэдрическая
Степени окисления+2, +3
Открытие1879
ПервооткрывательLecoq de Boisbaudran

Источники: стандартные атомные массы IUPAC 2021 года · Справочник химии и физики CRC · NIST. Значения, отмеченные ~, являются расчётными, а не измеренными.

Размер в масштабе

How big is a самарий atom?

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

Тепловой диапазон

Solid, liquid, gas — and when

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

Положение

Положение в таблице

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

OTHER ЛАНТАНОИДЫ

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

История

Что такое самарий и как его обнаружили

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

The discovery of самарий

🔬 Французское научное достижение

Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran (1879)

Французский химик Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran открыл самарий при исследовании минерала самарскита из Северной Каролины. Используя новаторские спектроскопические методы, он обнаружил новые спектральные линии, которые нельзя было отнести к известным элементам.

Спектроскопическое обнаружение

Boisbaudran применил пламенную спектроскопию для анализа концентратов редкоземельных элементов и наблюдал характерные оранжево-красные эмиссионные линии на длинах волн, которые ранее не регистрировались. Его тщательные наблюдения и систематический подход подтвердили, что самарий стал первым редкоземельным элементом, открытым с помощью спектроскопического анализа.

Происхождение названия

Элемент получил название от минерала самарскита, который, в свою очередь, был назван в честь русского горного инженера полковника Василия Самарского-Быховца. Таким образом, самарий стал первым элементом, названным в честь живого человека, хотя и опосредованно — через название минерала.

Трудности выделения

Чистый металлический самарий был выделен лишь в 1901 году Эженом-Анатолем Демарсе, который применил электрохимическое восстановление хлорида самария. 22-летний промежуток между открытием и выделением демонстрирует технические сложности очистки редкоземельных элементов.

Промышленное развитие

Промышленное производство самария началось в 1960-х годах с развитием методов разделения посредством ионного обмена. Открытие самарий-кобальтовых магнитов Albert Daane и Kenneth Strnat в 1966 году превратило самарий из лабораторной диковинки в стратегически важный материал.

Научное значение

Открытие самария способствовало:

  • пониманию химии редкоземельных элементов
  • развитию спектроскопических методов
  • завершению периодической таблицы
  • характеристике ряда лантаноидов
🏆 Научное наследие: Методы открытия Boisbaudran сделали спектроскопию основным инструментом идентификации новых элементов, произведя революцию в аналитической химии.

Применение

Для чего используется самарий

🧲 Революция в магнитных технологиях

Самарий — один из наиболее стратегически важных редкоземельных элементов, способствующий инновациям в области высокоэффективных магнитов, ядерных технологий и передового материаловедения. Его уникальные магнитные свойства и способность поглощать нейтроны делают его незаменимым для современных технологий.

Сверхпрочные постоянные магниты

Самарий-кобальтовые (SmCo) магниты считаются вершиной развития технологии постоянных магнитов: они сохраняют магнитную силу при температурах до 350°C, при которых неодимовые магниты выходят из строя. Эти магниты приводят в действие прецизионные двигатели в спутниках, системах военного наведения и высококачественном аудиооборудовании.

Управление ядерными реакторами

Самарий-149 обладает наибольшим сечением поглощения тепловых нейтронов среди всех стабильных ядер, что делает его важным для управляющих стержней ядерных реакторов. Этот изотоп естественным образом накапливается в активных зонах реакторов как продукт деления, поэтому его необходимо учитывать в расчётах реакторной физики.

Передовое лечение рака

Самарий-153 используется как радиофармацевтический препарат для лечения метастазов рака костей. Целенаправленное накопление этого изотопа в костной ткани и контролируемое бета-излучение обеспечивают точное терапевтическое облучение при минимальном повреждении здоровых органов.

Прецизионная оптика и лазеры

Стёкла, легированные самарием, используются для создания специализированных оптических компонентов для инфракрасных применений, включая системы ночного видения, лазерные дальномеры и волоконно-оптические системы связи. Резкие линии поглощения элемента позволяют точно фильтровать длины волн.

Каталитические процессы

Катализаторы на основе самария способствуют образованию углерод-углеродных связей в органическом синтезе, особенно при производстве лекарственных препаратов. Дииодид самария (SmI₂) обеспечивает уникальные реакции восстановления, невозможные с обычными катализаторами.

⚡ Двигатель инноваций: Самарий-кобальтовые магниты позволяют уменьшать размеры высокоэффективных двигателей, делая возможными самые разные устройства — от прецизионных роботов до сверхэффективных ветряных турбин.

⚙️ Применение в повседневных технологиях

Двигатели электромобилей

Высокоэффективные электромобили используют самарий-кобальтовые магниты в тяговых двигателях благодаря их исключительной температурной стабильности и высокой плотности мощности. Эти магниты сохраняют эффективность при быстром ускорении и движении на высокой скорости.

Аэрокосмическое применение

Гражданские и военные самолёты используют самарий-кобальтовые магниты в приводах, датчиках и навигационном оборудовании. Устойчивость магнитов к размагничиванию на высоте и при экстремальных температурах обеспечивает надёжную работу в аэрокосмических условиях.

Медицинские устройства

МРТ-аппараты используют соединения самария в контрастных веществах для улучшения визуализации определённых тканей. Магнитные свойства самария повышают разрешение изображений и точность диагностики при некоторых заболеваниях.

Аудиооборудование

Высококачественные динамики и наушники оснащаются самарий-кобальтовыми магнитами в излучателях, обеспечивая превосходное качество звука с минимальными искажениями. Аудиофилы ценят эти компоненты за исключительную магнитную стабильность и акустические характеристики.

Промышленные двигатели

Производственное оборудование использует двигатели с постоянными магнитами на основе самария для прецизионного позиционирования, высокоскоростной обработки и автоматизированных сборочных систем. Эти двигатели отличаются высокой эффективностью и управляемостью.

Бытовая электроника

Смартфоны, планшеты и ноутбуки содержат микродвигатели с магнитами из самария для автофокусировки камер, тактильной обратной связи и работы вентиляторов охлаждения. Уменьшение размеров, обеспечиваемое этими мощными магнитами, позволяет создавать более тонкие и эффективные устройства.

📈 Растущий спрос

  • Системы производства возобновляемой энергии
  • Инфраструктура зарядки электромобилей
  • Передовая робототехника и автоматизация
  • Телекоммуникационное оборудование следующего поколения

Откуда он берётся

Встречаемость в природе

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

🌍 Глобальные месторождения редкоземельных элементов

Основные минеральные источники

Самарий встречается главным образом в месторождениях монацита и бастнезита, обычно составляя 1–8% содержания редкоземельных элементов. Крупнейшие экономически рентабельные месторождения находятся в Китае (Баян-Обо), США (Маунтин-Пасс, Калифорния) и Австралии (Маунт-Уэлд).

Геологическое образование

Самарий концентрируется в щелочных магматических породах и связанных с ними пегматитах в результате процессов магматической дифференциации. Карбонатитовые комплексы, образованные магмами, богатыми углекислым газом, содержат наибольшие концентрации самария благодаря преимущественному фракционированию при кристаллизации.

Географическое распространение

Значительные ресурсы самария существуют в:

  • Китае: месторождения Внутренней Монголии (60% мирового производства)
  • США: редкоземельные рудники Калифорнии и Аляски
  • Австралии: латеритные месторождения Западной Австралии
  • Индии: пляжные пески с монацитом вдоль побережья Кералы
  • Бразилии: минеральные комплексы штата Минас-Жерайс

Трудности извлечения

Разделение самария требует сложных многостадийных процессов, включающих ионный обмен, экстракцию растворителями и дробную кристаллизацию. Сходство химических свойств лантаноидов делает очистку энергоёмкой и технически сложной.

Экологические аспекты

Добыча редкоземельных элементов часто включает совместное извлечение радиоактивных тория и урана, что требует специального обращения с отходами. Меры защиты окружающей среды включают мониторинг грунтовых вод, управление хвостохранилищами и системы контроля качества воздуха.

Безопасность цепочек поставок

Концентрация мировых поставок самария в нескольких странах создаёт риски, связанные со стратегическими материалами, для государств, зависящих от технологий. Программы переработки и разработка альтернативных источников становятся всё более важными для надёжности поставок.

📊 Распространённость в земной коре: Самарий содержится в земной коре примерно в количестве 6 частей на миллион, поэтому он распространённее олова, но встречается реже меди.

Обращение

Безопасность

⚠️ Обращение при умеренной опасности

Физические опасности

Металлический самарий представляет опасность возгорания в мелкодисперсном состоянии и самовоспламеняется на воздухе при температуре выше 150°C. Металлическую стружку и порошок необходимо хранить в инертной атмосфере, чтобы предотвратить окисление и возможное горение.

Химическая реакционная способность

Самарий медленно реагирует с водой и кислотами, выделяя газообразный водород и тепло. Избегайте контакта с сильными окислителями, которые могут вызвать бурные реакции. Соединения самария при прямом контакте могут вызвать раздражение кожи и глаз.

Средства индивидуальной защиты

  • Защитные очки и лицевой щиток при работе с порошком
  • Перчатки, устойчивые к химическим веществам (нитриловые или неопреновые)
  • Лабораторный халат и закрытая обувь
  • Пылезащитная маска или респиратор при образовании частиц

Правила безопасного обращения

Работайте в хорошо проветриваемых помещениях или вытяжных шкафах при обращении с соединениями самария. При работе с порошками используйте заземляющие браслеты и соблюдайте меры защиты от статического электричества. Храните несовместимые материалы отдельно и снабжайте их чёткими этикетками.

Требования к хранению

Храните металлический самарий под минеральным маслом или инертным газом, чтобы предотвратить окисление. Соединения следует держать в плотно закрытых контейнерах в прохладных сухих местах вдали от кислот и окислителей. Для оптимальной стабильности поддерживайте температуру ниже 25°C.

Действия в чрезвычайных ситуациях

При пожаре: используйте сухой песок, хлорид натрия или огнетушители класса D. Никогда не используйте воду при возгорании металлического самария. При химических разливах: нейтрализуйте вещество слабой кислотой, соберите его инертным материалом и утилизируйте в соответствии с нормативами.

✅ Низкая токсичность: Самарий обладает относительно низкой острой токсичностью, но при работе с ним следует соблюдать стандартные лабораторные меры безопасности, чтобы предотвратить накопительное воздействие.

Краткие ответы

Самарий: часто задаваемые вопросы

What is Самарий?

Самарий (symbol Sm) is element 62 on the periodic table, a лантаноид 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 Самарий?

Самарий'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 Самарий?

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

What is the atomic mass of Самарий?

The standard atomic weight of Самарий 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 Самарий?

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

What is the electronegativity of Самарий?

Самарий 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 Самарий, and when?

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

How common is Самарий on Earth?

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

← Предыдущий Pm Promethium Element 61 · Lanthanide Далее → Eu Europium Element 63 · Lanthanide