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Samario

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62		 Sm
  
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
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Información general
Nombre, símbolo, número Samario, Sm, 62
Serie química Lantánidos
Grupo, período, bloque -, 6, f
Masa atómica 150,35 u
Configuración electrónica [Xe] 4f6 6s2
Dureza Mohs Sin datos
Electrones por nivel 2, 8, 18, 24, 8, 2 (imagen)
Apariencia Blanco plateado
Propiedades atómicas
Radio medio 185 pm
Electronegatividad 1,17 (escala de Pauling)
Radio atómico (calc) 238 pm (radio de Bohr)
Estado(s) de oxidación 2, 3
Óxido Levemente básico
1.ª energía de ionización 544,5 kJ/mol
2.ª energía de ionización 1070 kJ/mol
3.ª energía de ionización 2260 kJ/mol
4.ª energía de ionización 3990 kJ/mol
Líneas espectrales
Propiedades físicas
Estado ordinario Sólido
Densidad 7353 kg/m3
Punto de fusión 1345 K (1072 °C)
Punto de ebullición 2076 K (1803 °C)
Entalpía de vaporización 166,4 kJ/mol
Entalpía de fusión 8,63 kJ/mol
Presión de vapor 563 Pa a 1345 K
Varios
Estructura cristalina Romboédrica
Calor específico 200 J/(kg·K)
Conductividad eléctrica 0,956·106 S/m
Conductividad térmica 13,3 W/(m·K)
Velocidad del sonido 2130 m/s a 293,15 K (20 °C)
Isótopos más estables
Artículo principal: Isótopos del samario
iso AN Periodo MD Ed PD
MeV
144Sm3,07%Estable con 82 neutrones
146SmSintético1,03·108 aα2,529142Nd
147Sm14,99%1,06·1011 aα2,310143Nd
148Sm11,24%7·1015 aα1,986144Nd
149Sm13,82%>2·1015 aαsin datos145Nd
150Sm7,38%Estable con 88 neutrones
152Sm26,75%Estable con 90 neutrones
154Sm22,75%Estable con 92 neutrones
Valores en el SI y condiciones normales de presión y temperatura, salvo que se indique lo contrario.
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El samario es un elemento químico de símbolo Sm y número atómico 62. Presenta una estructura cristalina romboedral, una masa atómica de 150,35 y una densidad de 7,35 g/cm³.

Aunque clasificado como un elemento de tierras raras, el samario es el 40.º elemento más abundante en la corteza terrestre y más común que metales tales como el estaño. El samario se presenta en una concentración de hasta el 2,8 % en varios minerales, incluidos cerita, gadolinita, samarskita, monacita y bastnäsita, siendo las dos últimas las fuentes comerciales más comunes del elemento. Estos minerales se encuentran principalmente en China, Estados Unidos, Brasil, India, Sri Lanka y Australia; China es, con mucho, el líder mundial en la extracción y producción de samario.[1]​

El principal uso comercial del samario es en los imanes de samario-cobalto, que tienen una magnetización permanente solo superada por los imanes de neodimio; sin embargo, los compuestos de samario pueden soportar temperaturas significativamente más altas, por encima de los 700 grados Celsius (1292,0 °F), sin perder sus propiedades magnéticas, debido al punto de Curie más alto de la aleación. El radioisótopo samario-153 es el componente activo del fármaco samario (153Sm) lexidronam (Quadramet), que se utiliza para eliminar células cancerosas en el cáncer de pulmón, cáncer de próstata, cáncer de mama y osteosarcoma. Otro isótopo, el samario-149, es un fuerte absorbente de neutrones y, por lo tanto, se agrega a las barras de control de los reactores nucleares. También se forma como producto de desintegración durante el funcionamiento de un reactor nuclear y es uno de los factores importantes que se tienen en cuenta en el diseño y funcionamiento del mismo. Otros usos del samario son la catálisis de las reacciones químicas, la datación radiactiva y el láser de rayos X.

Historia

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Samarskita del condado de Mitchell, en Carolina del Norte.

El samario fue descubierto en 1853 por el químico suizo Jean Charles Galissard de Marignac y aislado en 1879 por el químico francés Paul Emile Lecoq de Boisbaudran a partir del mineral samarskita. El mineral se encontró inicialmente en los montes Urales, y el nombre del mineral y el elemento honran la memoria de Vasili Samarsky-Bykhovets, un coronel ruso funcionario de minas quien se convirtió así en la primera persona en tener un elemento químico que lleva su nombre, aunque indirectamente.[2]​

Paul Émile Lecoq de Boisbaudran, el descubridor del samario

La detección del samario y los elementos relacionados fue anunciada por varios científicos en la segunda mitad del siglo XIX; sin embargo, la mayoría de las fuentes dan prioridad al químico Francés Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran.[3]​[2]​ Boisbaudran aisló el óxido y/o hidróxido de samario en París en 1879 a partir del mineral samarskita. ((Y,Ce,U,Fe)
3(Nb,Ta,Ti)
5O
16) e identificó en él un nuevo elemento a través de agudas líneas de absorción óptica.[4]​ El químico suizo Marc Delafontaine anunció un nuevo elemento decipium (de en latín: decipiens que significa "engañoso, equívoco") en 1878,[5]​[6]​ pero más tarde, en 1880-1881, demostró que era una mezcla de varios elementos, uno de ellos idéntico al samario de Boisbaudran.[7]​[8]​ Aunque la samarsquita se encontró por primera vez en la remota región rusa de los Urales, a finales de la década de 1870 se había encontrado en otros lugares, lo que la puso a disposición de muchos investigadores. En particular, se descubrió que el samario aislado por Boisbaudran también era impuro y tenía una cantidad comparable de europio. El elemento puro no fue producido hasta 1901 por Eugène-Anatole Demarçay.[9]​[10]​[11]​[12]​[13]​[14]​

Propiedades

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El samario es un elemento químico de símbolo Sm y número atómico 62. Es miembro del grupo de las tierras raras. Su peso atómico es de 150,35 y son 7 los isótopos que se encuentran en la naturaleza; 147Sm, 148Sm y 149Sm son radiactivos y emiten partículas α.[4]​

El óxido de samario es de color amarillo pálido, muy soluble en la mayor parte de los ácidos, dando sales amarillo-topacio en solución.

El samario tiene un empleo limitado en la industria cerámica y se utiliza como catalizador en ciertas reacciones orgánicas. Uno de sus isótopos tiene una superficie grande para la captura de neutrones, por lo que es de gran interés en la industria atómica como barra de control y envenenamientos nucleares.

El samario fue observado espectroscópicamente por Jean Charles Galissard de Marignac, un químico suizo, en un material conocido como didimio en 1853. Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran, un científico francés, fue el primero en aislar el samario del mineral samarskita ((Y, Ce, U, Fe)3(Nb, Ta, Ti)5O16) en 1879.

Actualmente el samario es obtenido principalmente a través de un proceso de intercambio iónico de la arena de monacita ((Ce, La, Th, Nd, Y)PO4), un material rico en elementos de tierras raras que contiene hasta un 2,8 % de samario. El samario es uno de los elementos de tierras raras usados para hacer lámparas de arco voltaico de carbono, las cuales son usadas en la industria del cine para la iluminación de los estudios y las luces de los proyectores. El samario también compone sobre el 1 % del metal Misch, un material que es usado para hacer piedras de mecheros.

El samario forma un compuesto con el cobalto (SmCo5) que es un poderoso imán permanente con mayor resistencia a la desmagnetización que cualquier otro material conocido. El óxido de samario (Sm2O3) se añade al cristal para absorber radiación infrarroja y actúa como un catalizador de la deshidratación y deshidrogenización del etanol (C2H6O).

Aplicaciones

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El óxido de samario se utiliza en óptica para absorber la luz infrarroja. Además también se usa como catalizador en la deshidratación y en la deshidrogenación de etanol. Aparte se usa como parte de una aleación en los imanes de samario-cobalto.

El samario, junto con el resto de las tierras raras, se usa en el arco de carbono para la proyección de películas, en vidrios que absorben el infrarrojo y absorbente de neutrones en reactores nucleares.

La aleación SmCo5 se ha empleado para construir un nuevo material magnético con la mayor resistencia a la desmagnetización conocida. Además, se ha usado para dopar cristales de fluoruro de calcio para la construcción de láseres y máseres

Un reciente estudio de la Universidad de Míchigan en EE. UU. ha descubierto que la aleación SmB6, el hexabórido de Samario, tiene fuertes propiedades como aislante topológico. Los aislantes topológicos conducen corrientes eléctricas a través de su superficie y la neutralizan en su interior. Esta propiedad permite la aparición de electrones de Dirac, la cual podría ser útil en el desarrollo de un transistor cuántico y permitir por lo tanto un nuevo avance en el campo de la computación cuántica.

Ocurrencia y producción

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Samarskita

Con una concentración media de unas 8 partes por millón (ppm), el samario es el 40.º elemento más abundante en la corteza terrestre. Es el quinto lantánido más abundante y es más común que elementos como el estaño. La concentración de samario en los suelos varía entre 2 y 23 ppm, y los océanos contienen alrededor de 0,5-0,8 partes por trillón.[1]​ La distribución del samario en los suelos depende en gran medida de su estado químico y es muy poco homogénea: en los suelos arenosos, la concentración de samario es unas 200 veces mayor en la superficie de las partículas del suelo que en el agua atrapada entre ellas, y esta proporción puede superar las 1.000 en las arcillas.[15]​

El samario no se encuentra libre en la naturaleza, sino que, al igual que otros elementos de tierras raras, está contenido en muchos minerales, como la monacita, la bastnasita, la cerita, la gadolinita y la samarskita; la monacita (en la que el samario se encuentra en concentraciones de hasta el 2,8%)[4]​ y la bastnäsite se utilizan principalmente como fuentes comerciales. Los recursos mundiales de samario se estiman en dos millones de toneladas; se encuentran principalmente en China, EE. UU., Brasil, India, Sri Lanka y Australia, y la producción anual es de unas 700 toneladas.[1]​ Los informes de producción de los países se suelen dar para todos los metales de tierras raras combinados. China es, con diferencia, el país con mayor producción, con 120.000 toneladas extraídas al año; le siguen EE. UU. (unas 5.000 toneladas)[15]​ e India (2.700 toneladas).[16]​ El samario se suele vender como óxido, que al precio de unos 30 dólares/kg es uno de los óxidos de lantánidos más baratos.[17]​ Mientras que el metal de Misch -una mezcla de metales de tierras raras que contiene alrededor de un 1% de samario- se ha utilizado durante mucho tiempo, el samario relativamente puro sólo se ha aislado recientemente, mediante procesos de intercambio iónico, técnicas de extracción con disolventes y deposición electroquímica. El metal suele prepararse por electrólisis de una mezcla fundida de cloruro de samario(III) con cloruro de sodio o cloruro de calcio. El samario también puede obtenerse reduciendo su óxido con lantano. El producto se destila para separar el samario (punto de ebullición 1794 °C) y el lantano (p.b. 3464 °C).[2]​

La dominación del samario en los minerales es única. Los minerales con samario esencial (dominante) incluyen monacita-(Sm) y florencita-(Sm). Son muy raros.[18]​[19]​[20]​[21]​

Actualmente el samario es obtenido principalmente a través de un proceso de intercambio iónico de la arena de monacita ((Ce, La, Th, Nd, Y)PO4), un material rico en elementos de tierras raras que contiene hasta un 2,8 % de samario.

Efecto del samario en la salud

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El samario es un elemento químico raro que puede ser encontrado en equipos como televisores en color, lámparas fluorescentes y cristales. Raramente se encuentra en la naturaleza, ya que se da en cantidades muy pequeñas. Así pues normalmente se encuentra solamente en dos tipos distintos de minerales.[15]​

El uso del samario sigue aumentando debido al hecho de que es útil para producir catalizadores y para pulir cristales. Es más peligroso en el ambiente de trabajo, debido al hecho de que las humedades y los gases pueden ser inhalados con el aire, lo que puede causar embolias pulmonares, especialmente durante exposiciones a largo plazo. También puede ser una amenaza para el hígado cuando se acumula en el cuerpo humano.

Efecto del samario en el medio ambiente

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El samario es vertido al medio ambiente en muchos lugares diferentes, principalmente por industrial productoras de petróleo. También puede entrar en el medio ambiente cuando se tiran los equipos domésticos. Se acumulará gradualmente en los suelos y en el agua de los suelos y esto llevará finalmente a incrementar la concentración en humanos, animales y partículas del suelo.

En los animales acuáticos provoca daños a las membranas celulares, lo que tiene varias influencias negativas en la reproducción y en las funciones del sistema nervioso.

Referencias

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  1. ↑ a b c Emsley, John (2001). «Samarium». Nature's Building Blocks: An A–Z Guide to the Elements. Oxford, England, UK: Oxford University Press. pp. 371–374. ISBN 0-19-850340-7. 
  2. ↑ a b c Samario, Encyclopædia Britannica on-line
  3. ↑ Greenwood, p. 1229
  4. ↑ a b c Hammond, C. R. (29 de junio de 2004). «The Elements». Handbook of Chemistry and Physics (81st edición). CRC press. ISBN 0-8493-0485-7. 
  5. ↑ Delafontaine, Marc (1878). «Sur le décepium, métal nouveau de la samarskite». Journal de pharmacie et de chimie 28: 540. 
  6. ↑ Delafontaine, Marc (1878). «Sur le décepium, métal nouveau de la samarskite». Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des Sciences 87: 632. 
  7. ↑ {CIAAW2003}}
  8. ↑ Delafontaine, Marc (1881). «Sur le décipium et le samarium». Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des Sciences 93: 63. 
  9. ↑ Samarium: History & Etymology. Elements.vanderkrogt.net. Retrieved on 2013-03-21.
  10. ↑ Coplen, T. B.; Peiser, H. S. (1998). «History of the recommended atomic-weight values from 1882 to 1997: A comparison of differences from current values to the estimated uncertainties of earlier values (Technical Report)». Pure and Applied Chemistry 70: 237. S2CID 96729044. doi:10.1351/pac199870010237. 
  11. ↑ Weeks, Mary Elvira (1956). El descubrimiento de los elementos (6th edición). Easton, PA: Journal of Chemical Education. 
  12. ↑ Weeks, Mary Elvira (1932). «El descubrimiento de los elementos. XIII. Algunos elementos predichos por Mendeleeff». Journal of Chemical Education 9 (9): 1605-1619. Bibcode:1932JChEd...9.1605W. doi:10.1021/ed009p1605. 
  13. ↑ Marshall, James L. Marshall; Marshall, Virginia R. Marshall (2015). «Rediscovery of the elements: Las tierras raras-Los años confusos». The Hexagon: 72-77. Consultado el 30 de diciembre de 2019. 
  14. ↑ Marshall, James L. Marshall; Marshall, Virginia R. Marshall (2016). «Rediscovery of the elements: Las tierras raras-El último miembro». The Hexagon: 4-9. Consultado el 30 de diciembre de 2019. 
  15. ↑ a b c Human Health Fact Sheet on Samarium Archivado el 6 de febrero de 2004 en Wayback Machine., Los Alamos National Laboratory
  16. ↑ pdf «Rare Earths». United States Geological Surves. Enero 2010. Consultado el 10 de diciembre de 2010. 
  17. ↑ ¿Cuáles son sus precios?, Lynas corp.
  18. ↑ Masau, M., Černý, P., Cooper, M.A., y Chapman, R., 2002. Monazita-(Sm), un nuevo miembro del grupo de la monacita de la pegmatita granítica Annie claim #3, Sureste de Manitoba. The Canadian Mineralogist 40, 1649-1655
  19. ↑ Repina, S.A., Popova, V.I., Churin, E.I., Belogub, E.V., and Khiller, V.V., 2014. Florencite-(Sm)—(Sm,Nd)Al3(PO4)2(OH)6: A new mineral species of the alunite-jarosite group from the Subpolar Urals. Geology of Ore Deposits 53(7), 564-574
  20. ↑ «Monazite-(Sm): Monazite-(Sm) mineral information and data». Mindat.org. Consultado el 4 de marzo de 2016. 
  21. ↑ «Florencite-(Sm): Florencite-(Sm) mineral information and data». Mindat.org. Consultado el 4 de marzo de 2016. 

Enlaces externos

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