Samarium

Samarium (nach dem Mineral Samarskit) ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol Sm und der Ordnungszahl 62. Das silbrig glänzende Element gehört zur Gruppe der Lanthanoide und zu den Metallen der seltenen Erden.

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Geschichte

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

1. 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.
2. 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.
3. 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

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

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 metallischen 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 stabilen Isotope sind Sm-152 (26,7 %), Sm-154 (22,7 %) und Sm-147 (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 aufwändiger, 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.
• 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.Bsp. samariumvermittelte Pinakol-Kupplungen)

Sicherheitshinweise

Samarium und Samariumverbindungen sind als giftig anzusehen. Metallstäube sind feuer- und explosionsgefährlich.

Verbindungen

• Samariumoxid Sm₂O₃
• Samarium(II)-iodid SmI₂
• Samarium(III)-iodid SmI₃
• Samarium(II)-bromid SmBr₂
• Samarium(III)-bromid SmBr₃
• Samariumcobalt Sm₂Co₇

Siehe auch