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 С. 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%, T_1/2 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. С.-серебристо-желтый металл; a-Sm имеет три-гон. кристаллич. решетку, а = 0,8996 нм, a = 23,21°, z = 3, пространств. группа ; b-Sm кристаллизуется в кубич. решетке тина a-Fe, а = 0,407 нм, z = 2, пространств. группа Iт3т; т-ра перехода ab 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;29,5 Дж/(моль·К); 191,2 кДж/моль. 166,6 кДж/моль; 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 С. 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 С. образуются при действии Н₂ или металлич. Sm на SmF₃ или SmCl₃; Sm²⁺ существует также в расплавах галогенид-ных смесей, содержащих металлический С.

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; 114,5 ДжДмоль · К); — 1822,6 кДж/моль, — 1734,4 кДж/моль; 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; 52,5 кДж/моль, -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 С. металлотермич. способом, как микродобавку при произ-ве фторидных стекол.

Три хлорид 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; -1028 кДж/моль, -942 кДж/моль; 113 Дж/(моль·К); образует кристаллогидраты; получают взаимод. смеси С1₂ и СС1₄ с Sm₂O₃ или оксалатом С. выше 200 °С, обработкой SmCl₃·nH₂O тионилхлоридом при кипячении с послед. возгонкой; безводный хлорид применяют для металлотермич. получения С., гидраты-для получения др. соединений С.

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). С. из полученных таким образом р-ров осаждают в виде карбоната или оксалата и затем прокаливают до Sm₂O₃.

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

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

С. впервые выделил П. Лекок де Буабодран в 1879.

Лит. см. пря ст. Редкоземельные элементы.

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