САМАРИЙ

САМАРИЙ (обнаружен в минерале самарските, названном в честь рус. геолога В. Е. Самарского-Быховца; лат. Samarium) Sm, хим. элемент III гр. периодич. системы; относится к редкоземельным элементам (цериевая подгруппа лантаноидов); ат.н. 62, ат.м. 150,36. Природный самарий состоит из стабильных изотопов 144Sm (3,09%), 148Sm (11,27%), 149Sm (13,82%), 150Sm (7,47%). 152Sm (26,63%), 154Sm (22,53%) и радиоактивного изотопа l47Sm (15,07%, T1/2 1,3·1011 лет, a-излучатель). Поперечное сечение захвата тепловых нейтрр-нов для прир. смеси изотопов 5,6·10-25 м2. Конфигурация внеш. электронных оболочек атома 4f6 5s2 5p6 6s2; степени окисления + 3, + 2 и, вероятно, + 4; энергии ионизации при последоват. переходе от Sm0 к Sm5+ соотв. 5,63, 11,07, 23,43, 41,37, 62,7 эВ; электроотрицательность по Полингу 1,0-1,2; атомный радиус 0,181 нм, ионные радиусы (в скобках даны координац. числа) Sm2+ 0,136 нм (7), 0,141 нм (8), 0,146 нм (9), Sm3+ 0,110 нм (6), 0,116 нм (7), 0,122 нм (8), 0,127 нм (9), 0,138 нм (12).

Содержание в земной коре 7·10-4% по массе, в морской воде 2,3·10-6 мг/л. Вместе с др. РЗЭ содержится в минералах монаците, бастнезите (0,7-1,3% в пересчете на Sm2O3), лопарите, самарските, гадолините, ортите и некоторых др.

Свойства. Самарий-серебристо-желтый металл; a-Sm имеет три-гон. кристаллич. решетку, а = 0,8996 нм, a = 23,21°, z = 3, пространств. группа 4058-14.jpg; b-Sm кристаллизуется в кубич. решетке тина a-Fe, а = 0,407 нм, z = 2, пространств. группа Iт3т; т-ра перехода a4058-15.jpgb 917°С, DH перехода 3,1 кДж/моль; т.пл. 1072°С, т.кип. 1788°С; плотн. a-Sm 7,536 г/см3, плотн. b-Sm 7,40 г/см3;4058-16.jpg29,5 Дж/(моль·К); 4058-17.jpg 191,2 кДж/моль. 4058-18.jpg 166,6 кДж/моль; 4058-19.jpg 69,5 Дж/(моль·К); давление пара 4,18 Па (1072 °С); r 5,2·10-7 Ом·м (73 К); точка Нееля 14 К; твердость по Бринеллю 450-600 МПа. Легко поддается механической обработке.

На воздухе самарий окисляется медленно, при нагр. во влажном воздухе быстрее. С минер. к-тами бурно реагирует, кипящей водой окисляется, взаимод. с галогенами, халькогенами, N2, Н2 при нагревании. В водных средах существует в виде производных Sm(III); в присут. сильных восстановителей способен переходить в Sm(II). В неводных средах и в твердых дигалогенидах Sm2+ относительно устойчив. Дигалогениды самария образуются при действии Н2 или металлич. Sm на SmF3 или SmCl3; Sm2+ существует также в расплавах галогенид-ных смесей, содержащих металлический самарий.

Сесквиоксид Sm2O3-желтые кристаллы с кубич. решеткой типа Тl2О3 (а = 1,0932 нм, z = 16, пространств. группа Ia3); известна моноклинная модификация B-Sm2O3 (а = 1,4177 нм, b = 0,3633 нм, с = 0,8847 нм, b = 99,96 °, z = 6, пространств. группа С2/m), существующая выше 875 °С; т.пл. 2270 °С; 4058-20.jpg 114,5 ДжДмоль · К); 4058-21.jpg — 1822,6 кДж/моль, 4058-22.jpg — 1734,4 кДж/моль;4058-23.jpg 151 Дж/(моль·К); получают разложением нитратов, сульфатов, оксалатов или др. кислородсодержащих соед. Sm на воздухе при 800-1000 °С; входит в состав разл. оксидных материалов, в т.ч. стекол, керамик, люминофоров и др. Временно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны 6,0 мг/м3 (класс опасности 3).

Трифторид SmF3-светло-желтые кристаллы. Существует в двух кристаллич. модификациях: с тритон. решеткой типа a-LaF3 (а = 0,6962 нм, с = 0,7128 нм, z = 6, пространств. группа Р3Сl, плотн. 6,90 г/см3) и с ромбической типа Fe3C (а = 0,6669 нм, b = 0,7059 нм, с = 0,4405 нм, z = 4, пространств. группа Рпта, плотн. 6,64 г/см3); т-ра полиморфного перехода 490 °С; т. пл. 1305 °С; 4058-24.jpg52,5 кДж/моль,4058-25.jpg -1668,9 кДж/моль; получают осаждением из р-ров солей Sm(III) фтористоводородной к-той, фторированием Sm2O3 при нагр. и др. способами; применяют при получении чистого самария металлотермич. способом, как микродобавку при произ-ве фторидных стекол.

Трихлорид SmCl3-бледно-желтые кристаллы с гекса-гон. решеткой типа UC13 (а = 0,7378 нм, с = 0,4171 нм, z = 2, пространств. группа Р63/m); т. пл. 678°С;4058-26.jpg -1028 кДж/моль, 4058-27.jpg -942 кДж/моль;4058-28.jpg 113 Дж/(моль·К); образует кристаллогидраты; получают взаимод. смеси С12 и СС14 с Sm2O3 или оксалатом самария выше 200 °С, обработкой SmCl3·nH2O тионилхлоридом при кипячении с послед. возгонкой; безводный хлорид применяют для металлотермич. получения самария, гидраты-для получения др. соединений самария.

Получение. Концентрат, содержащий Sm, Eu, Gd, Tb и нек-рые др. РЗЭ, разделяют зкстракцией, ионообменной сорбцией или же комбинир. методом (вместе с селективным восстановлением Еu). Самарий из полученных таким образом р-ров осаждают в виде карбоната или оксалата и затем прокаливают до Sm2O3.

Осн. метод получения металлического самария-металлотермич. восстановление Sm2O3 лантаном или мишметаллом в вакууме при 1600°С. Используют также карботермич. метод восстановления Sm2O3.

Наиб. значение для техники имеет металлический самарий. Его используют в произ-ве постоянных магнитов в виде сплавов с Со состава SmCo5 и SmCo17 (см. Магнитные материалы). Самарий применяют для активации оксидных катодов, в произ-ве люминофоров, синтетич. железных гранатов, спец. стекол, керамич. конденсаторов, катализаторов, пигментов и др.

Самарий впервые выделил П. Лекок де Буабодран в 1879.

Лит. см. пря ст. Редкоземельные элементы.

Л. И. Мартыненко, С. Д. Моисеев, Ю. М. Киселев.

Плохо отображается? Напишите ниже или на почту