Samari

El samari és un element químic el símbol del qual és Sm i el seu nombre atòmic és 62. Pertany al 6è període de la taula periòdica; a la sèrie dels lantanoides; i, amb ells, al conjunt de les terres rares. Fou descobert espectroscòpicament el 1879 pel químic francès Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran a partir del mineral samarskita-(Y), i l'anomenà a partir de la mateixa arrel, això és el llinatge del coronel rus V.Y. von Samarski-Bykhovets, cap del cos de mines rus, que havia aportat el mineral. És el primer element químic anomenat a partir del nom d'una persona.

Història 

El samari fou un dels lantanoides que més desconcertà als químics de la dècada del 1800. La seva història començà amb el descobriment d'un altre lantanoide, el ceri, el 1803. Aviat es sospità que no era un element pur i que en contenia d'altres. El 1839 el químic suec Carl Mosander afirmà haver obtingut dos nous elements lantani i didimi. Si bé tenia raó sobre el lantani, s'equivocà amb el didimi que donava espectres atòmics lleugerament diferents en funció del mineral d'on se'l obtenia. El 1879, el químic francès Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran extragué el didimi de la samarskita-(Y). Després realitzà una solució de nitrat de didimi i hi afegí hidròxid d'amoni. Observà que el precipitat que es formava baixava en dues etapes. Concentrà l'atenció en el primer precipitat i en determinà l'espectre atòmic que revelà que era un nou element, l'anomenà samari a partir de la mateixa arrel que el mineral, això és el llinatge del coronel Vasilii Yefrafovich von Samarski-Bykhovets (1803-1870), cap del cos d'enginyers de mines rus que havia aportat el mineral, que també havia sigut batejat amb el seu nom. És el primer element químic anomenat a partir del nom d'una persona.

Estat natural i obtenció 

El samari és el cinquè lantanoide per ordre d'abundància i quatre vegades més abundant que l'estany. Hom pot trobar-lo en varies desenes de minerals. Els que el contenen en un percentatge superior al 3 % són: monazita-(Sm) 13,59 %, shabaïta-(Nd) 7,75 %, churchita-(Dy) 5,30 %, fergusonita-beta-(Nd) 5,27 %, schuilingita-(Nd) 4,32 %, aluminocerita-(Ce) 3,83 % i kozoïta-(Nd) 3,66 %.

Actualment, el samari és obtingut principalment a través d'un procés de bescanvi d'ions de la sorra dels minerals del grup de la monazita que en contenen al voltant d'un 3 % de mitjana. També s'obté de la bastnäsita i de les argiles iòniques riques en lantanoides de la Xina. Els principals jaciments de samari són a la Xina, EUA, Brasil, Índia, Sri Lanka i Austràlia. Es calcula que les reserves mundials són al voltant de 2 milions de tones. La producció anual mundial és d'unes 700 tones d'òxid de samari(III). El metall s'obté escalfant l'òxid mesclat amb bari o lantani a altes temperatures.

Propietats

Propietats físiques 
El samari és un metall de densitat 7,520 g/cm³, punt de fusió 1 072 °C i punt d'ebullició 1 794 °C. Es moderadament tou amb una lluïssor platejada. El samari existeix en tres formes al·lotròpiques. La fase α (o estructura del tipus Sm) és una disposició romboèdrica única entre els elements, a temperatura ambient. Aquesta fase canvia a la fase β a 734 °C, és hexagonal tancada. A 922 °C la fase β es transforma en la fase γ, que és cúbica centrada en el cos. L'estructura electrònica del samari és [Xe]4f ⁶6s².

Propietats químiques 
El samari s'oxida lentament exposat a l'aire i es crema fàcilment per formar òxid de samari(III), groc, l'únic òxid conegut:

4 Sm + 3 O2 -> 2 Sm2O3És força electropositiu i actua com a divalent i, majoritàriament, com a trivalent. Reacciona lentament amb aigua freda i força ràpidament amb aigua calenta per formar hidròxid de samari(III):

2 Sm(s) + 6 H2O(l) -> 2 Sm(OH)3(aq) + 3 H2(g)

Reacciona amb tots els halògens donant els corresponents halogenurs de samari(3+):

2 Sm (s) + 3 F2 (g) -> 2 SmF3 (s) [blanc]2 Sm (s) + 3 Cl2 (g) -> 2 SmCl3 (s) [groc]2 Sm (s) + 3 Br2 (g) -> 2 SmBr3 (s) [groc]2 Sm (s) + 3 I2 (g) -> 2 SmI3 (s) [taronja]

Es dissol fàcilment en àcid sulfúric diluït per formar solucions que contenen els ions samari(3+), que existeixen com a complexos [Sm(OH2)9]^3+.

Altres composts de samari(3+) són: el nitrat de samari(III) Sm(NO3)3, el nitrat de samari(III)—aigua(1/6) Sm(NO3)3*6H2O, l'acetat de samari(III)—aigua(1/3) Sm2(C2H3O2)3*3H2O, el bromat de samari(III)—aigua(1/9) Sm(BrO3)3*9H2O, el carbonat de samari(III) Sm2(CO3)3, el sulfur de samari(III) Sm2S3, el tel·lurur de samari(III) Sm2Te3, l'hexaborur de samari SmB6, o el silicur de samari SmSi2.

La majoria de composts del samari són compostos de samari(3+), però també n'hi ha uns pocs de samari(2+) com el bromur de samari(II) SmBr2, el clorur de samari(II) SmCl2 i el fluorur de samari(II) SmF2.

Isòtops 

A la natura hom pot trobar set isòtops del samari: samari 144 (3,1 %), samari 147 (15,0 %), samari 148 (11,2 %), samari 149 (13,8 %), samari 150 (7,4 %), samari 152 (26,8 %) i samari 154 (22,0 %). Són estables el samari 144, el samari 150, el samari 152 i el samari 154. Els altres tres isòtops naturals es desintegren amb emissió de partícules alfa. Aquest són part d'un total de 34 isòtops radioactius (excepte els isòmers nuclears) que s'han identificat. El seu nombre màssic oscil·la entre 128 i 165 i la seva semivida va de 0,55 segons per al samari 129 fins a 7×1015 anys per al samari 148.

Aplicacions

Fabricació d'imants 

Els imants dels aliatges de samari-cobalt (SmCo5 i Sm2Co17) són molt potents (els més potents després dels de neodimi), tenen una alta resistència a la desimantació i treballen perfectament a temperatures de fins a 700 °C (millor que els de neodimi). Això els fa molt útils en els motors dels cotxes elèctrics i dels híbrids, i en els dels helicòpters militars.

També s'utilitza en la fabricació dels imants de les pastilles electromagnètiques de les guitarres elèctriques i els instruments de música electrònics.

Medicina 

El samari 153 és un radioisòtop que es desintegra amb emissió de partícules β amb una semivida de 2 dies, s'empra per a tractar el dolor intens en el càncer d'ossos. El nom comercial del medicament és Quadramet.

Datació 
El radioisòtop samari 147 s'empra en la datació samari-neodimi (147Sm/143Nd) per a determinar l'edat de les roques ígnies i metamòrfiques i també pels meteorits. Amb aquest mètode es pogué estimar l'edat de la Lluna en 4 367 ± 11 milions d'anys, a partir d'una mostra de roca recollida per les missions Apol·lo.

Indústria del vidre i la ceràmica 
S'afegeix al vidre per a absorbir les radiacions infraroges.

Generació d'energia 
Té una gran capacitat d'absorció de neutrons, raó per la qual s'utilitza en la fabricació de les barres de control dels reactors nuclears, que tenen com a missió regular la reacció nuclear en cadena que produeix calor.

Indústria química 
El samari com a catalitzador en la deshidratació i en la deshidrogenació d'etanol.

Referències

Enllaços externs 

 Los Alamos National Laboratory - Samari  .
 webelements.com - Samari  .
 environmentalchemistry.com - Samari  .
 It's Elemental - Samari .