Samario

Il samario è l'elemento chimico di numero atomico 62 e il suo simbolo è Sm.

Samario
62 Sm                                                                                                                                                                                                                                               promezio ← samario → europio
Aspetto
Aspetto dell'elemento bianco argenteo
Linea spettrale Linea spettrale dell'elemento
Generalità
Nome, simbolo, numero atomico	samario, Sm, 62
Serie	lantanidi
Gruppo, periodo, blocco	—, 6, f
Densità	7 353 kg/m³
Configurazione elettronica	Configurazione elettronica
Termine spettroscopico	7F0
Proprietà atomiche
Massa atomica	150,36 u
Raggio atomico (calc.)	180 pm
Raggio covalente	198±8 pm
Configurazione elettronica	[Xe]6s24f6
e− per livello energetico	2, 8, 18, 24, 8, 2
Stati di ossidazione	3 (debolmente basico)
Struttura cristallina	romboedrica
Proprietà fisiche
Stato della materia	solido
Punto di fusione	1 345 K (1 072 °C)
Punto di ebollizione	2 067 K (1 794 °C)
Volume molare	19,98×10−6 m³/mol
Entalpia di vaporizzazione	165 kJ/mol
Calore di fusione	8,62 kJ/mol
Tensione di vapore	563 Pa a 1 345 K
Velocità del suono	2130 m/s a 293,15 K
Altre proprietà
Numero CAS	7440-19-9
Elettronegatività	1,17 (scala di Pauling)
Calore specifico	200 J/(kg·K)
Conducibilità elettrica	9,56×105/m·Ω
Conducibilità termica	13,3 W/(m·K)
Energia di prima ionizzazione	544,5 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione	1 070 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione	2 260 kJ/mol
Energia di quarta ionizzazione	3 990 kJ/mol
Isotopi più stabili
iso NA TD DM DE DP 144Sm 3,07% Sm è stabile con 82 neutroni 146Sm sintetico 1,03×108 anni α 2,529 142Nd 147Sm 14,99% 1,06×1011 anni α 2,310 143Nd 148Sm 11,24% 7×1015 anni α 1,986 144Nd 149Sm 13,82% >2×1015 anni α 1,870 145Nd 150Sm 7,38% Sm è stabile con 88 neutroni 152Sm 26,75% Sm è stabile con 90 neutroni 153Sm 154Sm 22,75% Sm è stabile con 92 neutroni
iso: isotopo NA: abbondanza in natura TD: tempo di dimezzamento DM: modalità di decadimento DE: energia di decadimento in MeV DP: prodotto del decadimento

Caratteristiche

Il samario è un metallo dei lantanidi dall'aspetto argenteo, abbastanza stabile all'aria a temperature inferiori a 150 °C; sopra questo limite si incendia spontaneamente.

Esiste in tre forme cristalline differenti in funzione della temperatura; le temperature di conversione tra di esse sono 734 °C e 922 °C.

Applicazioni

Tra gli usi del samario rientrano:

• la produzione di lampade ad arco per la cinematografia, insieme ad altri elementi delle terre rare
• il drogaggio dei cristalli di CaF₂ per la realizzazione di laser e maser
• la realizzazione di assorbitori di neutroni nei reattori nucleari
• alcune leghe speciali
• la produzione di magneti permanenti a elevata resistenza alla smagnetizzazione, i magneti samario-cobalto SmCo₅
• produzione di vetri capaci di assorbire la luce infrarossa mediante l'addizione di ossido di samario
• la disidratazione e la deidrogenazione dell'etanolo, reazioni per cui l'ossido di samario è un catalizzatore
• la medicina nucleare: l'isotopo 153 è utilizzato in medicina per la terapia delle metastasi ossee. Il samario 153 è sintetizzato a partire da altri isotopi dello stesso elemento esistenti in natura^[1], la cui stabilità come per il ¹⁵²Sm è stata oggetto di studio fin dagli anni '60^[2], unitamente ad alcune affinità con altri elementi^[3][4].

Storia

Il samario fu individuato per la prima volta nel 1853 per via spettroscopica dal chimico svizzero Jean Charles Galissard de Marignac, che ne ipotizzò la presenza nel didimio a partire da alcune righe spettrali. Fu poi il francese Paul Émile Lecoq de Boisbaudran a isolarlo nel 1879 dalla samarskite. Sia quest'ultimo minerale sia l'elemento prendono il nome dall'ingegnere russo Samarskij.

Ruolo biologico

Il samario non riveste alcun ruolo biologico noto.

Disponibilità

Il samario non si trova in natura allo stato nativo; come gli altri elementi delle terre rare è contenuto in diversi minerali, tra cui la monazite, la bastnasite e la samarskite. La monazite, che ne contiene fino a 2,8%, e la bastnasite sono le principali fonti industriali di questo elemento.

Solo in tempi relativamente recenti è stato possibile isolare il samario in forma abbastanza pura attraverso tecniche di scambio ionico, estrazione in solvente e galvanostegia.

Il samario metallico è spesso preparato per elettrolisi di una miscela di cloruro di samario e cloruro di sodio o cloruro di calcio fusi. Può essere preparato anche per riduzione dei suoi sali con il lantanio.

Composti

Tra i composti del samario si annoverano:

• fluoruri: SmF₂; SmF₃
• cloruri: SmCl₂; SmCl₃; SmOCl
• bromuri: SmBr₂; SmBr₃
• ioduri: SmI₂; SmI₃
• ossidi: Sm₂O₃
• solfuri: Sm₂S₃
• selenuri: Sm₂Se₃
• tellururi: Sm₂Te₃

Isotopi

Il samario in natura si compone dei 4 isotopi stabili ¹⁴⁴Sm, ¹⁵⁰Sm, ¹⁵²Sm, ¹⁵⁴Sm e dei 3 isotopi radioattivi ¹⁴⁷Sm, ¹⁴⁸Sm, ¹⁴⁹Sm. Di questi ¹⁵²Sm è l'isotopo più abbondante e rappresenta in 26,75% del totale.

Gli isotopi radioattivi del samario sono 32, i più stabili sono ¹⁴⁸Sm con emivita di 7×10¹⁵ anni, ¹⁴⁹Sm con emivita di 2×10¹⁵ anni e ¹⁴⁷Sm con emivita di 1,06×10¹¹ anni.

Gli altri hanno emivita inferiore a 1,04×10⁸ anni e la maggior parte di essi inferiore a 48 secondi. Questo elemento possiede anche 5 stati metastabili di cui i più stabili sono ^141mSm (emivita: 22,6 minuti), ^143m1Sm (66 secondi) e ^139mSm (10,7 secondi).

La principale modalità di decadimento degli isotopi più leggeri di ¹⁵²Sm è la cattura elettronica con conseguente trasformazione in isotopi di promezio; quelli più pesanti subiscono invece solitamente il decadimento beta trasformandosi in isotopi dell'europio.

Precauzioni

Come per gli altri lantanidi, anche i composti del samario posseggono una tossicità medio-bassa, benché non ancora studiata in dettaglio.