Samarium

Sicherheitshinweise

GHS-Gefahrstoffkennzeichnung

Pulver

Gefahr

H: In Berührung mit Wasser entstehen entzündbare Gase, die sich spontan entzünden können.

P: In einem geschlossenen Behälter an einem trockenen Ort aufbewahren.

Samarium (nach dem Mineral Samarskit, das vom deutschen Mineralogen Heinrich Rose nach dem russischen Bergbauingenieur Wasili M. Samarski benannt wurde) ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Sm und der Ordnungszahl 62. Im Periodensystem steht das silbrig glänzende Element in der Gruppe der Lanthanoide und zählt damit auch zu den Metallen der seltenen Erden. Samarium ist das erste natürlich vorkommende Element, das nach einer Person benannt wurde.

Geschichte

Zur Entdeckung des Samariums gibt es in der Literatur mehrere Darstellungen.

1853 wies der Schweizer Jean Charles Galissard de Marignac Samarium spektroskopisch anhand einer scharfen Absorptionslinie im Didymoxid nach. 1879 isolierte der Franzose Paul Emile Lecoq de Boisbaudran das Element aus dem Mineral Samarskit ((Y,Ce,U,Fe)₃(Nb,Ta,Ti)₅O₁₆). Mineral- und Elementbezeichnung leiten sich ab von dem russischen Berginspektor (Bergbaubeamten) Oberst Samarsky, der das Mineral entdeckte.
1878 entdeckt der schweizerische Chemiker Marc Delafontaine Samarium, das er Decipum nennt, im Didymiumoxid. 1879 entdeckt unabhängig von ihm Paul Emile Lecoq de Boisbaudran Samarium. 1881 zeigt Delafontaine, dass sein isoliertes Element neben Samarium ein weiteres Element enthält.
Die unter 1 erwähnte spektroskopische Entdeckung von 1853 durch Marignac wurde 1878 von Paul Emile Lecoq de Boisbaudran gemacht.

1903 stellte der deutsche Chemiker Wilhelm Muthmann metallisches Samarium durch Elektrolyse her.

Vorkommen

Samarium in Ampulle unter Argongas

Natürlich kommt elementares Samarium nicht vor. Einige Mineralien wie Monazit, Bastnäsit und Samarskit enthalten jedoch das Element. Monazit enthält bis zu 1 % Samarium.

Eigenschaften
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl	Samarium, Sm, 62
Serie	Lanthanoide
Gruppe, Periode, Block	La, 6, f
Aussehen	silbrig weiß
CAS-Nummer	7440-19-9
EG-Nummer	231-128-7
ECHA-InfoCard	100.028.298
Physikalisch
Aggregatzustand	fest
Kristallstruktur	trigonal
Dichte	7,536 g/cm³ (25 °C)
Magnetismus	paramagnetisch (χ_m = 1,2 · 10⁻³)
Schmelzpunkt	1345 K (1072 °C)
Siedepunkt	2076 K (1803 °C)
Molares Volumen	19,98 · 10⁻⁶ m³/mol
Verdampfungswärme	175 kJ/mol
Schmelzwärme	8,6 kJ/mol
Schallgeschwindigkeit	2130 m/s bei 293,15 K
Elektrische Leitfähigkeit	1,06 · 10⁶ A/(V · m)
Wärmeleitfähigkeit	13 W/(m · K)
Chemisch
Oxidationszustände	2 , 3
Elektronegativität	1,17 (Pauling-Skala)

Gewinnung und Darstellung

Ausgehend vom Monazit oder Bastnäsit erfolgt die Auftrennung der Seltenen Erden über Ionentausch, Solvent-Extraktion oder elektrochemische Deposition. In einem letzten Verfahrensschritt wird das hochreine Samariumoxid mit metallischem Lanthan zum Metall reduziert und absublimiert.

Eigenschaften

In Luft ist Samarium halbwegs beständig, es bildet eine passivierende, gelbliche Oxidschicht aus. Metallisch glänzendes Samarium entzündet sich oberhalb von 150 °C. Mit Sauerstoff reagiert es zum Sesquioxid Sm₂O₃. Mit Wasser reagiert es heftig unter Bildung von Wasserstoff und Samariumhydroxid. Die beständigste Oxidationsstufe ist wie bei allen Lanthanoiden +3.
Samarium kommt in drei Modifikationen vor. Die Umwandlungspunkte liegen bei 734 °C und 922 °C. Sm³⁺-Kationen färben wässrige Lösungen gelb.

Isotope

Es existieren vier stabile und 19 instabile, radioaktive Isotope. Die häufigsten natürlichen Isotope sind ¹⁵²Sm (26,7 %), ¹⁵⁴Sm (22,7 %) und ¹⁴⁷Sm (15 %).

Verwendung

Zusammen mit anderen Seltenen Erden für Kohle-Lichtbogenlampen für Filmvorführanlagen.
Dotieren von Calciumfluorid-Einkristallen für Maser und Laser.
Wegen seines großen Wirkungsquerschnitts für thermische und epithermische Neutronen wird Samarium als Neutronen-Absorber in nuklearen Anwendungen verwendet.
Samarium-Cobalt-Magnete:
Permanentmagnete aus SmCo₅ weisen einen hohen Widerstand gegen Entmagnetisierung auf sowie eine Koerzitivfeldstärke von bis zu 2200 kA/m. Die verbesserte Legierung Sm₂Co₁₇ ist in der Herstellung aufwendiger, weist aber höhere magnetische Eigenschaften und eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit auf.
Verwendung finden sie in Schrittmotoren für Quarzuhren, Antriebsmotoren in Kleinsttonbandgeräten (Walkman, Diktiergeräten), Kopfhörern, Sensoren, Kupplungen in Rührwerken und Festplattenlaufwerken. Als gewichtssparende Magnetwerkstoffe werden sie auch in der Luft- und Raumfahrt verwendet.
Samariumoxid wird optischem Glas zur Absorption von infrarotem Licht zugesetzt.
Samariumverbindungen nutzt man zur Sensibilisierung von (Leucht-) Phosphor bei Bestrahlung mit infrarotem Licht.
Als Katalysator; Samariumoxid katalysiert die Hydrierung und Dehydrierung von Ethanol (Alkohol).
In der Medizin wird das Isotop ¹⁵³Samarium in Verbindung mit einem Bisphosphonat (Lexidronam) zur Behandlung von Knochenschmerzen bei Krebserkrankungen eingesetzt (Radionuklidtherapie bei Knochenmetastasen).
Verbindungen mit Samarium in der weniger günstigen Oxidationsstufe +2 (insbesondere Samarium(II)-iodid und Samarium(II)-bromid) finden Anwendung in der organischen Synthese (Reduktionsmittel und Ein-Elektronen-Transferreagenz, z.B. samariumvermittelte Pinakol-Kupplungen).
In Verbindung mit dem Radiopharmakon Ethylendiamintetra(methylenphosphonsäure) in der Nuklearmedizin zur palliativen Therapie von Knochen- und Skelettmetastasen.

Verbindungen

Samarium(III)-oxid Sm₂O₃
Samarium(II)-bromid SmBr₂
Samarium(III)-bromid SmBr₃
Samarium(II)-iodid SmI₂
Samarium(III)-iodid SmI₃
Samarium-Cobalt Sm₂Co₇
Samarium-153-EDTMP

Basierend auf einem Artikel in

Wikipedia