62 Sm 钐 150.36
镧系元素 f-block Period 6

钐

Sm · Element 62

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

20°C时的状态 固态
原子量 150.36 u
ELECTRON CONFIGURATION [Xe] 4f⁶ 6s²
61Pm All 118 63Eu

结构

钐 原子

这不是环上点阵的示意图，而是对每个已占据子层实际概率密度|ψ|²进行蒙特卡洛采样的结果。拖动即可旋转。蓝色和紫色表示波函数的相反符号，这正是成键成为可能的原因。

轨道云

测量值

性质表

每个条形图都显示钐在全部118种元素中该性质的排名位置。

物理

密度 7.52 g/cm³ 49%
熔点 1345 K 61%
沸点 2067 K 45%
比热容 0.197 J/g·K
热导率 13.3 W/m·K 34%

原子

原子半径 180 pm 66%
共价半径 198 pm
范德华半径 229 pm

电子

电负性 1.17 18%
电离能 544.2 kJ/mol 15%
电子亲和能 —

存在

地壳中的丰度 7.05 mg/kg 67%

身份

符号Sm
原子序数62
原子量150.36 u
类别镧系元素
区f
晶体结构菱方
氧化态+2, +3
发现时间1879
发现者Lecoq de Boisbaudran

来源：IUPAC 2021 标准原子量 ·《CRC 化学与物理手册》· NIST。标有 ~ 的数值是预测值，而非测量值。

按比例显示的大小

How big is a 钐 atom?

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

热范围

Solid, liquid, gas — and when

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

所在位置

在表中的位置

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

OTHER 镧系元素

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

故事

钐 是什么，以及我们如何发现它

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

The discovery of 钐

🔬 法国科学成就

Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran（1879年）

法国化学家Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran在研究来自北卡罗来纳州的铌钇矿时发现了钐。他运用开创性的光谱技术，检测到无法归属于已知元素的新谱线。

光谱检测

Boisbaudran采用火焰光谱法分析稀土浓缩物，观察到此前从未记录过的、具有特征性的橙红色发射线。他细致的观察和系统的方法，使钐成为首个通过光谱分析发现的稀土元素。

命名来源

该元素以铌钇矿命名，而这种矿物本身是为了纪念俄罗斯采矿工程师Colonel Vasili Samarsky-Bykhovets而命名的。这使钐成为首个以在世人物命名的元素，不过是通过矿物名称间接实现的。

分离挑战

直到1901年，Eugène-Anatole Demarçay才分离出纯钐金属，他采用了氯化钐的电化学还原法。从发现到分离相隔22年，体现了稀土元素提纯所面临的技术挑战。

工业发展

随着离子交换分离技术的发展，钐的商业化生产于20世纪60年代开始。Albert Daane和Kenneth Strnat于1966年发现钐钴磁体，使钐从实验室中的新奇材料转变为具有战略重要性的材料。

科学影响

钐的发现促进了以下领域的发展：

  • 稀土化学的理解
  • 光谱技术的发展
  • 元素周期表的完善
  • 镧系元素系列的表征
🏆 科学遗产：Boisbaudran的发现方法确立了光谱学作为识别新元素的主要工具，并推动了分析化学的革命。

应用

钐的用途

🧲 磁性技术革命

钐是最具战略重要性的稀土元素之一，推动着高性能磁体、核技术和先进材料科学领域的创新。其独特的磁性和中子吸收性质使其成为现代技术不可或缺的材料。

超强永磁体

钐钴（SmCo）磁体代表着永磁体技术的巅峰，在高达350°C的温度下仍能保持磁力，而钕磁体在此温度下会失效。这些磁体为卫星、军用制导系统和高端音频设备中的精密电机提供动力。

核反应堆控制

钐-149具有所有稳定原子核中最高的热中子吸收截面，因此对核反应堆控制棒至关重要。这种同位素会作为裂变产物自然积聚在反应堆堆芯中，需要在反应堆物理计算中进行细致管理。

先进癌症治疗

钐-153可作为放射性药物，用于治疗骨癌转移。这种同位素能够靶向积聚在骨组织中，并通过受控的β辐射提供精确的治疗性辐射，同时最大限度地减少对健康器官的损伤。

精密光学与激光器

掺钐玻璃可制造用于红外应用的专用光学元件，包括夜视系统、激光测距仪和光纤通信设备。该元素尖锐的吸收谱线能够实现精确的波长筛选。

催化过程

钐催化剂可促进有机合成中的碳-碳键形成，尤其适用于制药生产。二碘化钐（SmI₂）能够实现传统催化剂无法完成的独特还原反应。

⚡ 创新推动者：钐钴磁体使高性能电机小型化成为可能，从而推动了从精密机器人到超高效风力涡轮机等各种技术的发展。

⚙️ 日常技术应用

电动汽车电机

高性能电动汽车因钐钴磁体具有出色的温度稳定性和功率密度，而在驱动电机中采用这类磁体。这些磁体在快速加速和高速运行期间仍能保持效率。

航空航天应用

商用和军用飞机在执行器、传感器和导航设备中依赖钐钴磁体。这些磁体在高空和极端温度下具有抗退磁能力，可确保其在航空航天环境中可靠运行。

医疗设备

MRI设备在造影剂中使用钐化合物，以增强特定组织的成像效果。钐的磁性可提高某些医疗状况下的图像分辨率和诊断准确性。

音频设备

高端扬声器和耳机在其驱动单元中采用钐钴磁体，以极小的失真产生更优质的音效。音响发烧友看重这些元件出色的磁稳定性和声学性能。

工业电机

制造设备使用钐基永磁电机进行精密定位、高速加工和自动化装配。这些电机具有出色的效率和可控性。

消费电子产品

智能手机、平板电脑和笔记本电脑包含配备钐磁体的微型电机，用于相机自动对焦、触觉反馈和散热风扇。这些强力磁体带来的小型化使设备能够更薄、更高效。

📈 需求不断增长

  • 可再生能源发电系统
  • 电动汽车充电基础设施
  • 先进机器人和自动化设备
  • 下一代电信设备

来源

自然存在

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

🌍 全球稀土矿床

主要矿物来源

钐主要存在于独居石和氟碳铈矿矿床中，通常占稀土元素含量的1-8%。规模最大的经济可采矿床位于中国（白云鄂博）、美国（加利福尼亚州芒廷帕斯）和澳大利亚（韦尔德山）。

地质形成

钐通过岩浆分异过程富集于碱性火成岩及其伴生的伟晶岩中。碳酸岩杂岩体由富含二氧化碳的岩浆形成，由于结晶过程中的优先分馏，其中含有最高浓度的钐。

地理分布

重要的钐资源分布于：

  • 中国：内蒙古矿床（占全球产量的60%）
  • 美国：加利福尼亚州和阿拉斯加州稀土矿
  • 澳大利亚：西澳大利亚州红土矿床
  • 印度：喀拉拉邦沿海的独居石海滩砂
  • 巴西：米纳斯吉拉斯州矿物杂岩体

提取挑战

钐的分离需要涉及离子交换、溶剂萃取和分步结晶的复杂多阶段工艺。镧系元素化学性质相似，使得提纯过程能耗高且技术要求严格。

环境注意事项

稀土开采通常会伴随放射性钍和铀的共同提取，因此需要专门的废物管理。环境保护措施包括地下水监测、尾矿池管理和空气质量控制系统。

供应链安全

全球钐供应集中于少数国家，使依赖相关技术的国家面临战略材料方面的担忧。回收计划和替代来源开发对于供应安全日益重要。

📊 地壳丰度：钐在地壳中的含量约为6ppm，比锡更丰富，但比铜更稀少。

处理

安全

⚠️ 中等危害操作

物理危害

钐金属在细分状态下具有火灾风险，在150°C以上的空气中会自发燃烧。金属碎屑和粉末需要在惰性气氛下储存，以防止氧化和潜在的燃烧。

化学反应性

钐与水和酸缓慢反应，产生氢气和热量。避免接触强氧化剂，否则可能引发剧烈反应。钐化合物直接接触后可能造成皮肤和眼睛刺激。

个人防护

  • 护目镜，处理粉末时佩戴面罩
  • 耐化学品手套（丁腈或氯丁橡胶）
  • 实验室外套和包脚鞋
  • 产生颗粒物时佩戴防尘口罩或呼吸器

安全操作规范

处理钐化合物时，应在通风良好的区域或通风橱中进行。处理粉末时使用接地带并采取防静电措施。将不相容材料分开存放并清楚标记。

储存要求

将钐金属储存在矿物油或惰性气体中，以防止氧化。化合物应装在密封严密的容器中，存放于阴凉干燥处，远离酸和氧化剂。为获得最佳稳定性，应将温度保持在25°C以下。

应急处理程序

火灾事故：使用干砂、氯化钠或D类灭火器。钐金属火灾严禁用水扑救。化学品泄漏：用弱酸中和，使用惰性材料吸收，并按照法规进行处置。

✅ 低毒性：钐的急性毒性相对较低，但仍应遵守标准实验室安全防护措施，以防止累积性暴露。

快速回答

钐：常见问题

What is 钐?

钐 (symbol Sm) is element 62 on the periodic table, a 镧系元素 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 钐?

钐'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 钐?

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

What is the atomic mass of 钐?

The standard atomic weight of 钐 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 钐?

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

What is the electronegativity of 钐?

钐 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 钐, and when?

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

How common is 钐 on Earth?

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

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