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Samarium

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Pour les articles homonymes, voirSm.

Samarium
Image illustrative de l’article Samarium
Samarium dans une ampoule.
ProméthiumSamariumEuropium
 Structure cristalline rhomboédrique
 
62
Sm
 
        
        
                  
                  
                                
                                
  
                      
Sm
Pu
Tableau completTableau étendu
Position dans letableau périodique
SymboleSm
NomSamarium
Numéro atomique62
Groupe
Période6e période
BlocBloc f
Famille d'élémentsLanthanide
Configuration électronique[Xe] 4f6 6s2
Électrons parniveau d’énergie2, 8, 18, 24, 8, 2
Propriétés atomiques de l'élément
Masse atomique150,36 ± 0,03 u[1]
Rayon atomique(calc)185 pm (238 pm)
Rayon de covalence198 ± 8 pm[2]
État d’oxydation3
Électronégativité(Pauling)1,17
OxydeBase
Énergies d’ionisation[3]
1re :5,643 7 eV2e :11,07 eV
3e :23,4 eV4e :41,4 eV
Isotopes les plus stables
IsoANPériodeMDEdPD
MeV
144Sm3,07 %stable avec 82neutrons
146SmTraces ? /{syn.}0,68×108 a[4]α2.529142Nd
147Sm14,99 %1,06×1011 aα2.310143Nd
148Sm11,24 %7×1015 aα1.986144Nd
149Sm13,82 %>2×1015 aαno data145Nd
150Sm7,38 %stable avec 88neutrons
152Sm26,75 %stable avec 90neutrons
154Sm22,75 %stable avec 92neutrons
Propriétés physiques ducorps simple
État ordinairesolide
Masse volumique7,520 g·cm-3 (25 °C, α)[1]
Système cristallinRhomboédrique
Couleurblanc argenté
Point de fusion1 072 °C[1]
Point d’ébullition1 794 °C[1]
Enthalpie de fusion8,63 kJ·mol-1
Enthalpie de vaporisation166,4 kJ·mol-1
Volume molaire19,98×10-6 m3·mol-1
Pression de vapeur563 Pa à1 345 K
Vitesse du son2 130 m·s-1 à20 °C
Chaleur massique200 J·kg-1·K-1
Conductivité électrique0,956×106 S·m-1
Conductivité thermique13,3 W·m-1·K-1
Divers
No CAS7440-19-9[5]
No ECHA100.028.298
No CE231-128-7
Précautions
SGH[6]
SGH02 : InflammableSGH08 : Sensibilisant, mutagène, cancérogène, reprotoxique
H228,H261,H373,P210,P231+P232 etP422
H228 : Matière solide inflammable
H261 : Dégage, au contact de l'eau, des gaz inflammables
H373 : Risque présumé d'effets graves pour les organes(indiquer tous les organes affectés, s'ils sont connus) à la suite d'expositions répétées ou d'une exposition prolongée(indiquer la voie d'exposition s'il est formellement prouvé qu'aucune autre voie d'exposition ne conduit au même danger)
P210 : Tenir à l’écart de la chaleur/des étincelles/des flammes nues/des surfaces chaudes. — Ne pas fumer.
P231+P232 : Manipuler sous gaz inerte. Protéger de l’humidité.
P422 : Stocker le contenu sous …
Transport[6]
-
Numéro ONU :
2910 : MATIÈRES RADIOACTIVES, QUANTITÉS LIMITÉES EN COLIS EXCEPTÉS
Classe :
7
Étiquette :
pictogramme ADR 7
7 : Matières radioactives

Unités duSI &CNTP, sauf indication contraire.
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Lesamarium est l’élément chimique denuméro atomique 62, de symbole Sm. Il appartient au groupe deslanthanides (inclus dans lesterres rares). Lecorps simple samarium est unmétal.

Le samarium est unmétal rare sur la Terre. Il est présent en concentration jusqu’à 2,8 % dans plusieurs minéraux, notamment lacérite, lagadolinite, lasamarskite, lamonazite et labastnäsite, les deux derniers étant les sources commerciales les plus courantes de l’élément. Ces minéraux se trouvent principalement en Chine, aux États-Unis, au Brésil, en Inde, au Sri Lanka et en Australie. La Chine est de loin le leader mondial de l’extraction et de la production de samarium.

Histoire et étymologie

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Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran (1838-1912), découvreur du samarium.
Découvertes des terres rares.
Yttrium (1794)

Yttrium



Terbium (1843)



Erbium (1843)
Erbium

Erbium



Thulium (1879)



Holmium (1879)

Holmium



Dysprosium (1886)






Ytterbium (1878)

Ytterbium

Ytterbium



Lutécium (1907)




Scandium (1879)








Cérium (1803)

Cérium


Lanthane (1839)

Lanthane


Didyme (1839)
Didyme

Néodyme (1885)



Praséodyme (1885)



Samarium (1879)

Samarium

Samarium



Europium (1901)





Gadolinium (1880)







Prométhium (1947)


Diagrammes des découvertes des terres rares. Les dates entre parenthèses sont les dates d'annonces des découvertes[7]. Les branches représentent les séparations des éléments à partir d'un ancien (l'un des nouveaux éléments conservant le nom de l'ancien, sauf pour le didyme).

Le samarium est découvert parspectroscopie en 1853 par lechimiste suisseJean Charles Galissard de Marignac, par l'observation de ses fines raies d'absorption dans ledidyme. Il est isolé (sous forme d'un mélange de deuxoxydes) à Paris en 1879 par le chimiste françaisPaul-Émile Lecoq de Boisbaudran à partir de lasamarskite, unminéral de formule chimique (Y,Ce,U,Fe)3(Nb,Ta,Ti)5O16. En 1901, le chimiste françaisEugène Demarçay réussit à séparer les deux oxydes, et découvre ainsi l'europium.

Le nom du samarium provient de celui de la samarskite, découverte par le colonelSamarsky dans une mine de l'Oural.

Caractéristiques

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Propriétés physiques

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Échantillon de samarium dans une ampoule.

Le samarium est de couleur argentée, relativement stable à l'air libre et s'enflamme spontanément à150 °C.

Le samarium est un élément deterre rare d’une dureté et d’une densité similaires à celles duzinc. Avec un point d’ébullition de1 794 °C, le samarium est le troisième lanthanide le plus volatil après l’ytterbium et l’europium et comparable à cet égard auplomb et aubaryum ; cela aide à séparer le samarium de ses minerais[8],[1]. Lorsqu’il est fraîchement préparé, le samarium a un éclat argenté et prend un aspect plus terne lorsqu’il est oxydé à l’air. On calcule que le samarium a l’un des plus grandsrayons atomiques des éléments ; avec un rayon de 238 pm (238 × 10−12 m), seuls lepotassium, lepraséodyme, lebaryum, lerubidium et lecésium sont plus grands[9].

Dans des conditions ambiantes, le samarium a une structurerhomboédrique (forme α). Lorsqu’il est chauffé à731 °C, sa symétrie cristalline devienthexagonale compacte (hcp) ; il a une température de transition réelle dépendant de la pureté du métal. Un chauffage supplémentaire à922 °C transforme le métal en une phasecubique centrée (bcc). Le chauffage à300 °C et la compression à40 kbar (kilobars) permettent d’obtenir une structurehexagonale compacte double (dhcp). Une pression plus élevée de l’ordre de centaines ou de milliers de kilobars induit une série de transformations de phase, notamment une phasetétragonale apparaissant à environ900 kbar[10]. Dans une étude, la phase dhcp a pu être produite sans compression, en utilisant un régime de recuit hors équilibre et un changement de température rapide entre environ 400 et700 °C), confirmant le caractère transitoire de cette phase de samarium. Les couches minces de samarium obtenues par dépôt en phase vapeur peuvent contenir les phases hcp ou dhcp dans des conditions ambiantes[10].

Le samarium et sonsesquioxyde sontparamagnétiques à température ambiante. Leursmoments magnétiques effectifs correspondants, inférieurs à 2magnétons de Bohr, sont les troisièmes plus faibles parmi les lanthanides (et leurs oxydes) après lelanthane et lelutécium. Le métal adopte un étatantiferromagnétique lors du refroidissement à14,8 K[11],[12]. Les atomes de samarium individuels peuvent être isolés en les encapsulant dans des molécules defullerène[13]. Ils peuvent également être intercalés dans les interstices du C60 massif pour former une solution solide de composition nominale Sm3C60, qui estsupraconductrice à une température de8 K. Le dopage dessupraconducteurs à base de fer avec du samarium – une famille desupraconducteurs à haute température – augmente leur température de transition vers la conductivité normale jusqu’à56 K, la valeur la plus élevée atteinte à ce jour dans cette série[14].

Propriétés chimiques

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Dans l’air, le samarium s’oxyde lentement à température ambiante et s’enflamme spontanément à 150 °C[15],[1]. Même lorsqu'il est stocké soushuile minérale, le samarium s’oxyde progressivement et développe une poudre jaune grisâtre du mélangeoxyde-hydroxyde à la surface. L’aspect métallique d’un échantillon peut être préservé en le scellant sous un gaz inerte tel que l'argon.

Le samarium est assez électropositif et réagit lentement avec l’eau froide et rapidement avec l’eau chaude pour former de l’hydroxyde de samarium[16] :

2Sm(s) + 6H2O(l) → 2Sm(OH)3(aq) + 3H2(g)

Le samarium se dissout facilement dans l'acide sulfurique dilué pour former des solutions contenant les ions jaunes à vert pâle Sm(III)[17], qui existent sous forme de complexes [Sm(OH2)9]3+[16] :

2Sm(s) + 3H2SO4(aq) → 2Sm3+(aq) + 3SO42-(aq) + 3H2(g)

Le samarium est l’un des rares lanthanides avec un état d’oxydation +2 relativement accessible, aux côtés de Eu et de Yb[18]. Les ions Sm2+ sont rouge sang en solution aqueuse[19].

Isotopes

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Article détaillé :Isotopes du samarium.

Le samarium naturel est composé de cinqisotopes stables (144Sm,149Sm,150Sm,152Sm et154Sm) et de deuxradioisotopes de très longuedemi-vie,147Sm (1,06 × 1011 a) et148Sm (7 × 1015 a),152Sm étant le plusabondant (22,75 %).146Sm a également une très longue demi-vie (1,03 × 108 a), mais il n'est présent naturellement qu'à l'état detraces, comme produit de lanucléosynthèse explosive[20].

Utilisations

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En raison de conflits commerciaux avec les États-Unis et l'Union européenne, la Chine suspend en avril 2025 ses exportations de samarium vers tous les pays[22].

Effets biologiques

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Le samarium métallique n'a pas de rôle biologique connu dans le corps humain. Lessels de samarium sont réputés stimuler lemétabolisme, mais il n'est pas certain que cet effet provienne du samarium lui-même plutôt que des autreslanthanides présents avec lui. La quantité totale de samarium chez l'adulte est de l'ordre de 50 µg, essentiellement dans lefoie et lesreins avec environ8 µg/L dans lesang.

Après ingestion, seuls 0,05 % des sels de samarium sont absorbés dans le sang, le reste étant directementexcrété. Depuis le sang, environ 45 % du samarium passe dans le foie et 45 % se dépose à la surface desos, où il demeure environ dix ans, les 10 % restants étant à leur tour excrétés[23].

Le samarium n'est généralement pas absorbé par lesplantes dans des quantités mesurables et n'entre donc pas dans l'alimentation humaine. Cependant,certaines d'entre elles[Lesquelles ?] peuvent en contenir1ppm. Les sels du samarium insolubles dans l'eau ne sont pas toxiques, ceux qui sont solubles l'étant légèrement[15].

Notes et références

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  1. abcde etf(en) David R. Lide,CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc,,90e éd., 2804 p., Relié(ISBN 978-1-420-09084-0)
  2. (en)Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán et Santiago Alvarez, « Covalent radii revisited »,Dalton Transactions,‎,p. 2832 - 2838(DOI 10.1039/b801115j)
  3. (en) David R. Lide,CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC,,89e éd.,p. 10-203
  4. (en)N. Kinoshita, M. Paul, Y. Kashiv, P. Collon, C. M. Deibel, B. DiGiovine, J. P. Greene, D. J. Henderson, C. L. Jiang, S. T. Marley, T. Nakanishi, R. C. Pardo, K. E. Rehm, D. Robertson, R. Scott, C. Schmitt, X. D. Tang, R. Vondrasek et A. Yokoyama, « A Shorter146Sm Half-Life Measured and Implications for146Sm-142Nd Chronology in the Solar System »,Science,vol. 335,no 6076,‎,p. 1614-1617(lire en ligne)DOI 10.1126/science.1215510
  5. Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
  6. a etbSamarium, puriss., 99.9% chezSigma-Aldrich.
  7. (en)Episodes from the History of the Rare Earth Elements, Springer Netherlands,coll. « Chemists and Chemistry »,1er janvier 1996(ISBN 9789401066143 et9789400902879,DOI 10.1007/978-94-009-0287-9), xxi.
  8. (en) J.A. Dean,Lange's Handbook of Chemistry, New York, NY, McGraw-Hill,,15e éd.(ISBN 978-0-07016384-3), Section 3; Table 3.2 Physical Constants of Inorganic Compounds.
  9. (en) E.Clementi, D. L.Raimond et W. P.Reinhardt, « Atomic Screening Constants from SCF Functions. II. Atoms with 37 to 86 Electrons »,Journal of Chemical Physics,vol. 47,no 4,‎,p. 1300–1307(DOI 10.1063/1.1712084,Bibcode 1967JChPh..47.1300C).
  10. a etb(en) N.Shi et D.Fort, « Preparation of samarium in the double hexagonal close packed form »,Journal of the Less Common Metals,vol. 113,no 2,‎,p. 21(DOI 10.1016/0022-5088(85)90294-2).
  11. (en) J. M.Lock, « The Magnetic Susceptibilities of Lanthanum, Cerium, Praseodymium, Neodymium and Samarium, from 1.5 K to 300 K »,Proceedings of the Physical Society,vol. 70,no 6,‎,p. 566(DOI 10.1088/0370-1301/70/6/304,Bibcode 1957PPSB...70..566L).
  12. (en) P.Huray, S.Nave et R.Haire, « Magnetism of the heavy 5f elements »,Journal of the Less Common Metals,vol. 93,no 2,‎,p. 293(DOI 10.1016/0022-5088(83)90175-3).
  13. (en) T.Okazaki, KazutomoSuenaga, KaoriHirahara, ShunjiBandow, SumioIijima et HisanoriShinohara, « Electronic and geometric structures of metallofullerene peapods »,Physica B,vol. 323,nos 1–4,‎,p. 97(DOI 10.1016/S0921-4526(02)00991-2,Bibcode 2002PhyB..323...97O).
  14. (en) G.Wu, Y. L.Xie, H.Chen, M.Zhong, R. H.Liu, B. C.Shi, Q. J.Li, X. F.Wang et T.Wu, « Superconductivity at 56 K in Samarium-doped SrFeAsF »,Journal of Physics: Condensed Matter,vol. 21,no 14,‎,p. 142203(PMID 21825317,DOI 10.1088/0953-8984/21/14/142203,Bibcode 2009JPCM...21n2203W,arXiv 0811.0761,S2CID 41728130).
  15. a etb(en) JohnEmsley,Nature's Building Blocks: An A–Z Guide to the Elements, Oxford, England, UK, Oxford University Press,, 371-374 p.(ISBN 0-19-850340-7,lire en ligne), « Samarium ».
  16. a etb(en) « Chemical reactions of Samarium », Webelements(consulté le).
  17. Greenwood,p. 1243.
  18. (en) Stephen T. Liddle, David P. Mills et Louise S. Natrajan,The lanthanides and actinides: synthesis, reactivity, properties and applications, London,(ISBN 978-1-80061-015-6,OCLC 1251740566),p. 213
  19. Greenwood,p. 1248.
  20. (en) Samir Maji, SusantaLahiri, BirgitWierczinski et GuntherKorschinek, « Separation of samarium and neodymium: a prerequisite for getting signals from nuclear synthesis »,Analyst,vol. 131,no 12,‎,p. 1332–1334(PMID 17124541,DOI 10.1039/b608157f,Bibcode 2006Ana...131.1332M)
  21. « Informations sur les matériaux magnétiques — Aimants au samarium-cobalt (SmCo) »[PDF], surmaurermagnetic.com,(consulté le),p. 52-1.
  22. (en) Keith Bradsher,China has paid a high price for dominance in rare earths, nytimes.com, 5 juillet 2025
  23. Human Health Fact Sheet on Samarium, Los Alamos National Laboratory

Voir aussi

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Articles connexes

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Liens externes

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2  Li Be  B C N O F Ne
3  Na Mg  Al Si P S Cl Ar
4  K Ca  Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5  Rb Sr  Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6  Cs Ba  La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7  Fr Ra  Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
8  119 120*  
 * 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 


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