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Jul 09, 2023

Il discorso sulla scienza del professor Hanington: il raro

Il samario è il prossimo elemento sulla nostra lista su cui indagare, subito dopo il promezio radioattivo che abbiamo fatto due settimane fa. Scoperto nel 1879 dal chimico francese Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran, il samario

Il samario è il prossimo elemento sulla nostra lista su cui indagare, subito dopo il promezio radioattivo che abbiamo fatto due settimane fa. Scoperto nel 1879 dal chimico francese Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran, il samario prende il nome dal minerale samarskite, una serie di minerali radioattivi delle terre rare la cui composizione chimica ha la formula chimica (YFe3+Fe2+U,Th,Ca)2(Nb,Ta) 2O8.

Il minerale stesso prese il nome da un ufficiale minerario russo, il colonnello Vassili Samarsky-Bykhovets, che divenne così la prima persona a cui venne dato il nome di un elemento chimico, anche se si può dire che ciò avvenne indirettamente, il successivo fu il gadolinio, dal nome finlandese. mineralogista Johan Gadolin nel 1886.

Il samario è un metallo argenteo moderatamente duro che si ossida lentamente nell'aria, proprio come tutte le terre rare di cui abbiamo parlato. Essendo un tipico membro della serie dei lantanidi, il samario ha solitamente lo stato di ossidazione +3. Il samario è il quarantesimo elemento più abbondante nella crosta terrestre ed è più comune dei metalli come lo stagno. Puoi trovarlo in concentrazioni fino al 2,8% in diversi minerali tra cui il principale minerale di cerio, la cerite. Pochissimi minerali hanno il samario come elemento dominante, forse la florencite minerale brasiliana è l'eccezione. In aggiunta a ciò, il samario si trova solitamente nella monazite e nella bastnäsite, insieme ad altri elementi delle terre rare, le fonti commerciali più comuni dell'elemento. Entrambi i minerali si trovano principalmente in Cina, sebbene alcuni siano prodotti anche negli Stati Uniti. Una grande miniera attiva a Mountain Pass può essere vista dall'Interstate 15 poco dopo Primm dopo aver attraversato il confine con la California.

L'uso principale del samario è come lega con cobalto per realizzare magneti che sono forti quasi quanto quelli realizzati al neodimio, ma possono resistere a temperature significativamente più elevate, superiori a 700°C senza perdere le loro proprietà magnetiche permanenti. Il samario ha una durezza e una densità simili allo zinco e un basso punto di ebollizione, solo 1.794 °C, che facilita la separazione dai suoi minerali. È anche paramagnetico, nel senso che è debolmente attratto dai poli di un magnete, anche se non così forte come il ferro, che in realtà è ferromagnetico.

Nell'aria, il samario si ossida lentamente a temperatura ambiente e inizierà spontaneamente a bruciare a 150°C quando il processo di ossidazione sfugge al controllo. Il metallo si ossiderà giallo anche se conservato sotto olio minerale. Quasi l'unico aspetto metallico di un campione può essere preservato sigillandolo in un'ampolla di vetro sotto un gas inerte come l'argon.

Esistono sette isotopi naturali del samario, di cui Sm-152 è il più abbondante con il 26,8%. Due degli isotopi sono leggermente radioattivi con un'emivita enorme, Sm-147 è di 1,06E11 anni e Sm-148 è ancora più lungo: 7E15 anni.

I tempi di dimezzamento del samario possono essere sfruttati in un processo chiamato datazione samario-neodimio, una tecnica utilizzata per determinare l'età delle rocce e dei meteoriti. Sulla base del decadimento alfa dell'isotopo di samario a lunga vita Sm-147 nell'isotopo stabile del neodimio Nd-143, il rapporto degli elementi presenti in un campione evolve in un modo che dipende dal nuovo rapporto tra samario e neodimio nel materiale crostale al contrario di quello del materiale del mantello. Gli scienziati affermano che la datazione samario-neodimio consente di determinare quando si è formato il materiale crostale.

Il samario ha anche altri usi. Il radioisotopo Sm-153 (prodotto in un reattore) è il componente attivo del farmaco samarium lexidronam, a volte chiamato Quadramet e viene utilizzato per uccidere le cellule tumorali come trattamento nel cancro ai polmoni, nel cancro alla prostata, nel cancro al seno e nell'osteosarcoma perché emette beta particelle. Invece di emettere emissioni, anche l’isotopo Sm-149 può assorbirle e viene utilizzato come efficace assorbitore di neutroni nelle barre di controllo utilizzate nei reattori nucleari perché è meno “avvelenato” di quanto possano esserlo le barre di boro o cadmio.

Come accennato in precedenza, l'uso più importante del samario è la produzione di magneti, che sono nominalmente SmCo5 o Sm2Co17. Questa tecnologia è stata sviluppata all'inizio degli anni '60 sulla base del lavoro svolto da Karl Strnat presso la base aeronautica di Wright-Patterson. Poiché sono potenti quasi quanto i magneti al neodimio, di solito si trovano in piccoli motori, cuffie e pickup magnetici di fascia alta per chitarre e altri strumenti musicali perché resistono meglio al smagnetismo se esposti a shock meccanici. Quando vedi un pickup per chitarra elettrica chiamato Samarium Cobalt Noiseless Pickup puoi dire ai tuoi amici quello che sai sull'elemento.