Самарий: Свойства и применение элемента
Описание
Самарий - редкоземельный металл серебристого цвета и умеренной твердости. Он известен своими магнитными, оптическими и каталитическими свойствами.
Знакомство с элементом
Самарий - интригующий элемент, принадлежащий к ряду лантаноидов периодической таблицы. Этот редкоземельный металл, имеющий химический символ Sm и атомный номер 62, был открыт в конце XIX века. Самарий обычно встречается в таких минералах, как монацит и бастназит. Процесс добычи включает в себя сложные методы разделения, которые позволяют получить высокоочищенную форму металла.
Описание химических свойств
Химические свойства самария отличают его от многих других редкоземельных элементов. Обычно находясь в состоянии окисления +3, самарий образует устойчивые соединения с кислородом и различными неметаллами.
В условиях окружающей среды самарий вступает в реакцию с воздухом, образуя тонкий оксидный слой, который защищает его от дальнейшей коррозии. Такая самопассивация является желательным атрибутом во многих промышленных процессах.
Таблица данных физических свойств
|
Свойство |
Значение |
Единица измерения |
|
Атомный номер |
62 |
- |
|
Атомный вес |
150.36 |
г/моль |
|
Плотность |
7.35 |
г/см³ |
|
Температура плавления |
1072 |
°C |
|
Температура кипения |
1900 |
°C |
|
Кристаллическая структура |
Гексагональная |
- |
Магнитные и оптические свойства самария
|
Свойство |
Значение |
Единица измерения |
|
Магнитный порядок |
Ферромагнетик |
- |
|
Температура Кюри |
~1070 |
K |
|
Намагниченность |
1.0 |
μB (магнетоны Бора) |
|
Коэрцитивная сила |
Высокая |
- |
|
Магнитный момент |
0.2-0.3 |
μB |
|
Магнитная энергия (магниты SmCo) |
~200-250 |
кДж/м³ |
|
Свойство |
Значение |
Единица |
|
Цвет |
Желтоватый |
- |
|
Диапазон поглощения |
400-700 |
нм (видимый спектр) |
|
Люминесценция |
Сильная красно-оранжевая флуоресценция |
- |
|
Спектр излучения |
600-700 |
нм |
|
Длина волны возбуждения |
400-500 |
нм |
Для получения дополнительной информации, пожалуйста, проверьте Stanford Advanced Materials (SAM).
Распространенные применения
Самарий находит несколько распространенных применений в современной промышленности и технике. Одно из наиболее известных его применений - изготовление самарий-кобальтовых магнитов, известных своей высокотемпературной стабильностью и устойчивостью к размагничиванию. Эти магниты играют важную роль в электродвигателях, аэрокосмических компонентах и различных военных системах.
Кроме того, самарий играет важную роль в ядерных реакторах, выступая в качестве поглотителя нейтронов, что повышает безопасность и эффективность производства ядерной энергии. Его применение также распространяется на лазеры и некоторые методы медицинской визуализации. Универсальность самария привела к постоянным исследованиям, обеспечивающим расширение сферы его применения в высоких технологиях и промышленности.
Методы подготовки
Процесс производства начинается с добычи редкоземельных руд, содержащих этот элемент. После того как руда собрана, для концентрации материала используется механическая сепарация, а затем химические методы, такие как ионный обмен и экстракция растворителями, для выделения самария из других элементов. После выделения применяются процессы восстановления для преобразования соединения в металлическую форму. Эти методы подготовки совершенствовались на протяжении десятилетий, чтобы обеспечить максимальный выход продукции при минимальном воздействии на окружающую среду.
Часто задаваемые вопросы
Что такое самарий?
Самарий - это редкоземельный металл, известный своими уникальными химическими и физическими свойствами, нашедший широкое применение в магнитах и передовых промышленных изделиях.
Как самарий добывают из природных руд?
Он извлекается из таких минералов, как монацит и бастназит, с помощью механической сепарации, а затем ионного обмена и методов экстракции растворителями.
Каковы основные области применения самария?
Самарий широко используется в производстве самарий-кобальтовых магнитов, компонентов ядерных реакторов и современных сплавов, а также в других высокотехнологичных областях.
Может ли самарий применяться в медицине?
Да, некоторые изотопы самария используются в лечении рака и медицинской визуализации благодаря их контролируемым радиоактивным свойствам.
Почему самарий важен для современных технологий?
Его стабильное состояние окисления и уникальные физические свойства делают его незаменимым при производстве прочных материалов для высокопроизводительных приложений в различных технологических областях.
