Samarium - Nguyên tố đặt tên theo một người Nga

Samarium là một nguyên tố hóa học có ký hiệu Sm và số nguyên tử bằng 62.



Đặc trưng

Samarium là một kim loại đất hiếm, với ánh trắng bạc sáng, ổn định vừa phải trong không khí; nó bắt lửa trong không khí ở 150 °C. Ngay cả khi được lưu trữ lâu trong dầu khoáng thì samariumũng dần dần bị ôxy hóa, với bột màu vàng ánh xám chứa oxide-hydroxide được tạo ra. Ánh kim của mẫu vật có thể được bảo tồn bằng cách giữ nó trong môi trường khí trơ, như agon. Ba biến dạng tinh thể của kim loại này cũng tồn tại, với các biến đổi ở ngưỡng 734 và 922 °C.

Ứng dụng

Các công dụng của samarium bao gồm:

Đèn hồ quang carbon cho công nghiệp điện ảnh (cùng với các kim loại đất hiếm khác).
Các tinh thể SmF2 để sử dụng trong laser.
Như là chất hấp thụ neutron trong các lò phản ứng hạt nhân.
Tạo hợp kim.
Làm nam châm cho các loại tai nghe.

Các nam châm Samarium Cobalt (SmCo5 and Sm2Co17) được sử dụng làm vật liệu chế tạo nam châm vĩnh cửu do có độ kháng khử từ cao khi so với các vật liệu nam châm vĩnh cửu khác. Các vật liệu này có lực kháng từ cao và lực kháng từ nội tại. Các kết hợp Samarium-Cobalt gần đây tìm thấy ứng dụng trong các đầu đọc từ chất lượng cao cho các ghi-ta và các nhạc cụ liên quan khác.
SmI
Samarium Oxide được dùng trong thủy tinh quang học để hấp thụ hồng ngoại.
Các hợp chất samarium đóng vai trò của chất tăng nhạy cho các chất lân quang bị kích thích trong vùng hồng ngoại.
Samarium Oxide là chất xúc tác cho khử nước và khử hydro của etanol.
Xác định niên đại bằng samarium-neodymium là hữu ích trong xác định các mối liên hệ về niên đại của các loại đá và vẫn thạch.

Samarium-153 phóng xạ được dùng trong y học để điều trị các thương tổn nghiêm trọng gắn liền với ung thư lan truyền tới xương. Loại thuốc này được gọi là "Quadramet".
Lịch sử

Về lịch sử phát hiện ra samarium, trong các tài liệu tồn tại các thuyết như sau:

Samarium lần đầu tiên được nhà hóa học người Thụy Sỹ là Jean Charles Galissard de Marignac phát hiện bằng quang phổ học năm 1853 bằng các vạch hấp thụ sắc nét của nó trong didymi và được nhà hóa học người Pháp là Paul Émile Lecoq de Boisbaudran cô lập tại Paris năm 1879 từ khoáng vật samarskit ((Y,Ce,U,Fe)3(Nb,Ta,Ti)5O16). Trên thực tế nó là hỗn hợp của hai oxide.
Năm 1878 nhà hóa học Thụy Sĩ là Marc Delafontaine phát hiện ra samarium bằng quang phổ của didymi, ông gọi nó là Decipum. Năm 1879, Paul Emile Lecoq de Boisbaudran đã phát hiện độc lập với Marc Delafontaine và gọi nó là samarium. Năm 1881, Delafontaine chỉ ra rằng decipum của ông trên thực tế chứa samarium của Boisbaudran cùng một vài nguyên tố khác.
Phát hiện bằng quang phổ tại điểm 1 trên đây của Marignac năm 1853 cho tới năm 1878 được thực hiện bởi Paul Emile Lecoq de Boisbaudran.
Mặc dù samarskit lần đầu tiên được tìm thấy trong khu vực dãy núi Ural của Nga vào năm 1847 nhưng tới cuối thập niên 1870 thì một mỏ mới chứa khoáng vật này đã được phát hiện tại North Carolina và didymi chứa samari có nguồn gốc từ nguồn này. Khoáng vật samarskit được đặt tên vào năm 1847 theo họ của đại tá kiêm kỹ sư mỏ Vasily Samarsky-Bykhovets, tham mưu trưởng của quân đoàn kỹ sư mỏ Nga từ 1845 tới 1861 (theo đề nghị của nhà hóa học người Đức là Heinrich Rose do Vasili Samarsky-Bykhovets là người đã gửi mẫu khoáng vật này cho Heinrich Rose để nghiên cứu). Tên gọi của nguyên tố có nguồn gốc từ tên gọi của khoáng vật và vì thế nó liên quan tới họ Samarsky-Bykhovets. Theo ý nghĩa này và nếu điểm 1 trên đây là đúng thì samarium là nguyên tố hóa học đầu tiên được đặt tên theo một người còn sống khi đó.

Năm 1901, nhà hóa học người Pháp là Eugène Anatole Demarçay đã tìm ra phương thức tách riêng hai oxide ra và năm 1903 nhà hóa học Đức là Wilhelm Muthmann đã tách được samarium kim loại bằng điện phân.



Trước khi phát minh ra phương pháp tách bằng công nghệ trao đổi ion trong thập niên 1950 thì samarium đã không có ứng dụng thương mại nào ở dạng tinh chất. Tuy nhiên, phụ phẩm của quá trình tinh chế bằng kết tinh phân đoạn cho neodymium là hỗn hợp của samarium và gadolinium và được gọi là "Lindsay Mix" (hỗn hợp Lindsay) theo tên công ty sản xuất ra nó. Vật liệu này được cho là đã từng được sử dụng trong các thanh kiểm soát hạt nhân trong một số lò phản ứng hạt nhân thời kỳ đầu. Ngày nay, một sản phẩm tương tự có tên gọi "Samari-Europium-Gadolinium" cô đặc (SEG cô đặc). Nó được điều chế bằng chiết dung môi từ các kim loại nhóm Lantan hỗn hợp tách ra từ bastnasit (hay monazit). Do các kim loại nhóm Lanthanide nặng hơn có ái lực lớn hơn đối với dung môi được sử dụng nên chúng dễ dàng tách ra từ hỗn hợp bằng cách chỉ sử dụng một lượng nhỏ dung môi. Không phải mọi nhà sản xuất đất hiếm đều chế biến bastnasit ở quy mô đủ lớn để có thể tiếp tục chia tách các thành phần của SEG, thông thường chỉ chiếm khoảng 1-2% khối lượng quặng ban đầu. Các nhà sản xuất như vậy vì thế sẽ tạo ra SEG với mục đích tiếp thị nó tới các nhà xử lý chuyên biệt. Theo cách này, hàm lượng europium có giá trị của quặng sẽ được thu hồi để sử dụng trong sản xuất chất lân quang. Việc tinh chế samarium diễn ra sau khi loại bỏ europium. Hiện tại, do nguồn cung quá dư thừa nên samarium oxide ở quy mô thương mại là ít đắt tiền hơn so với mức giá được dự tính khi xét tới độ phổ biến tương đối ít của nó trong các loại quặng.

Phổ biến

Samari không được tìm thấy ở dạng tự do trong tự nhiên, mà giống như các nguyên tố đất hiếm khác, nó nằm trong nhiều loại khoáng vật, như monazit, bastnasit và samarskit. Monazit (trong đó nó chiếm tới 2,8%) và bastnasit được sử dụng như là các nguồn thương mại. Misch metal chứa khoảng 1% samarium cũng đã từng được sử dụng, nhưng chỉ thời gian gần đây thì samarium tương đối tinh khiết mới được cô lập thông qua các quy trình kỹ thuật như trao đổi ion, chiết dung môi và kết tủa điện hóa học. Kim loại này thường được điều chế bằng điện phân hỗn hợp nóng chảy của clorua samari (III) với sodium chlorua hay calcium Chlorua. Samarium cũng có thể thu được bằng khử ôxít của nó với lanthanium.

Hợp chất

Các hợp chất của samari bao gồm:

Các florua: SmF2, SmF3
Các chlorua: SmCl2, SmCl3
Các bromua: SmBr2, SmBr3
Các iodua: SmI2, SmI3
Các oxide: Sm2O3
Các sulfur: Sm2S3
Các selenua: Sm2Se3
Các telurua: Sm2Te3

Phòng ngừa
Giống như các nguyên tố khác trong nhóm Lanthanide, các hợp chất của samarium có độc tính từ nhẹ tới vừa phải, mặc dù độc tính của chúng vẫn chưa được nghiên cứu chi tiết.