Блог

Jun 13, 2023

Разговор профессора Хэнингтона о науке: редкое

Самарий — следующий элемент в нашем списке, который необходимо исследовать, сразу после радиоактивного прометия, который мы исследовали две недели назад. Самарий был открыт в 1879 году французским химиком Полем-Эмилем Лекоком де Буабодраном.

Самарий — следующий элемент в нашем списке, который необходимо исследовать, сразу после радиоактивного прометия, который мы исследовали две недели назад. Открытый в 1879 году французским химиком Полем-Эмилем Лекоком де Буабодраном, самарий был назван в честь минерала самарскита, ряда радиоактивных редкоземельных минералов, химический состав которого имеет химическую формулу (YFe3+Fe2+U,Th,Ca)2(Nb,Ta). 2О8.

Сам минерал был назван в честь российского горного чиновника, полковника Василия Самарского-Быховца, который, таким образом, стал первым, кто назвал в честь своего химического элемента химический элемент, хотя можно сказать, что это было сделано косвенно, следующим был гадолиний, названный в честь финна. минералог Йохан Гадолин в 1886 году.

Самарий — это серебристый металл средней твердости, который медленно окисляется на воздухе, как и все рассмотренные нами редкоземельные элементы. Будучи типичным представителем ряда лантаноидов, самарий обычно имеет степень окисления +3. Самарий занимает 40-е место по распространенности в земной коре и встречается чаще, чем такие металлы, как олово. Вы можете найти его в концентрации до 2,8% в нескольких минералах, включая основную цериевую руду, церит. Очень немногие минералы содержат самарий, являющийся наиболее доминирующим элементом, за исключением, возможно, бразильского минерала флоренцита. Кроме того, самарий обычно содержится в монаците и бастнезите, а также других редкоземельных элементах, наиболее распространенных коммерческих источниках этого элемента. Оба минерала встречаются в основном в Китае, хотя некоторые из них добываются и в Соединенных Штатах. Одну большую действующую шахту на Маунтин-Пасс можно увидеть с межштатной автомагистрали 15, чуть дальше Примма после пересечения границы с Калифорнией.

Основное применение самария — это сплав с кобальтом для изготовления магнитов, которые почти так же сильны, как и неодимовые, но могут выдерживать значительно более высокие температуры, выше 700 ° C, без потери своих постоянных магнитных свойств. Самарий имеет твердость и плотность, аналогичные цинку, а также низкую температуру кипения, всего 1794 ° C, что помогает отделить его от руд. Он также парамагнитен, то есть слабо притягивается к полюсам магнита, хотя и не так сильно, как железо, которое на самом деле является ферромагнитным.

На воздухе самарий медленно окисляется при комнатной температуре и самопроизвольно начинает гореть при 150°C, когда процесс окисления выходит из-под контроля. Металл тускнеет до желтого цвета даже при хранении под минеральным маслом. Практически единственный металлический вид образца можно сохранить, запаяв его в стеклянную ампулу в инертный газ, например аргон.

Существует семь встречающихся в природе изотопов самария, из которых Sm-152 является наиболее распространенным - 26,8%. Два изотопа слаборадиоактивны с огромным периодом полураспада: Sm-147 составляет 1,06E11 лет, а Sm-148 еще дольше - 7E15 лет.

Период полураспада самария можно найти с пользой в процессе, называемом датированием самария-неодима, методе, используемом для определения возраста горных пород и метеоритов. На основе альфа-распада долгоживущего изотопа самария Sm-147 до стабильного изотопа неодима Nd-143 соотношение элементов, присутствующих в образце, меняется таким образом, который зависит от нового соотношения самария и неодима в материале земной коры. в отличие от материала мантии. Ученые утверждают, что самариево-неодимовое датирование позволяет определить, когда образовался материал земной коры.

У самария есть и другие применения. Радиоизотоп Sm-153 (полученный в реакторе) является активным компонентом препарата самариевый лексидронам, иногда называемого Квадрамет, и используется для уничтожения раковых клеток в качестве лечения рака легких, рака простаты, рака молочной железы и остеосаркомы, поскольку он выделяет бета-излучение. частицы. Вместо того, чтобы выделять выбросы, изотоп Sm-149 также может их поглощать и используется в качестве эффективного поглотителя нейтронов в стержнях управления, используемых в ядерных реакторах, поскольку он менее «отравлен», чем стержни из бора или кадмия.

Как упоминалось ранее, наиболее важным применением самария является производство магнитов, номинально представляющих собой SmCo5 или Sm2Co17. Эта технология была разработана в начале 1960-х годов на основе работы, проделанной Карлом Стрнатом на базе ВВС Райт-Паттерсон. Поскольку они почти так же сильны, как неодимовые магниты, их обычно можно найти в небольших двигателях, наушниках и высококачественных магнитных звукоснимателях для гитар и других музыкальных инструментов, поскольку они лучше противостоят размагничиванию при воздействии механических ударов. Когда вы увидите звукосниматель для электрогитары под названием Samarium Cobalt Noiseless Pickup, вы можете рассказать своим друзьям, что теперь вы знаете об этом элементе.