El samario es un elemento químico de símbolo Sm y número atómico 62. Es un metal plateado moderadamente duro que se oxida lentamente en el aire. Siendo un miembro típico de la serie de los lantánidos , el samario suele tener el estado de oxidación +3. También se conocen compuestos de samario(II), en particular el monóxido SmO, los monocalcogenuros SmS, SmSe y SmTe, así como el yoduro de samario(II) .
El samario , descubierto en 1879 por el químico francés Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran , recibió su nombre del mineral samarskita del que se había aislado. El mineral en sí recibió el nombre de un funcionario minero ruso, el coronel Vassili Samarsky-Bykhovets , que se convirtió así en la primera persona en tener un elemento químico nombrado en su honor, aunque el nombre era indirecto.
El samario se encuentra en concentraciones de hasta el 2,8% en varios minerales, entre ellos la cerita , la gadolinita , la samarskita, la monacita y la 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 diferencia, el líder mundial en la extracción y producción de samario.
El principal uso comercial del samario es en los imanes de samario-cobalto , [11] que tienen una magnetización permanente superada solo por los imanes de neodimio ; sin embargo, los compuestos de samario pueden soportar temperaturas significativamente más altas, por encima de los 700 °C (1292 °F), sin perder sus propiedades magnéticas permanentes. El radioisótopo samario-153 es el componente activo del fármaco samario ( 153 Sm) lexidronam (Quadramet), que mata las 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 un producto de desintegración durante la operación del reactor y es uno de los factores importantes considerados en el diseño y operación del reactor. Otros usos del samario incluyen la catálisis de reacciones químicas , la datación radiactiva y los láseres de rayos X. El yoduro de samario (II), en particular, es un agente reductor común en la síntesis química .
El samario no tiene ninguna función biológica; algunas sales de samario son ligeramente tóxicas. [12]
El samario es un elemento de tierras raras con una dureza y densidad similar al cinc . Con un punto de ebullición de 1.794 °C (3.261 °F), el samario es el tercer lantánido más volátil después del iterbio y el europio y comparable en este aspecto al plomo y al bario ; esto ayuda a la separación del samario de sus minerales. [13] [14] Cuando está recién preparado, el samario tiene un brillo plateado y adquiere una apariencia más opaca cuando se oxida en el aire. Se calcula que el samario tiene uno de los radios atómicos más grandes de los elementos; con un radio de 238 pm, solo el potasio , el praseodimio , el bario , el rubidio y el cesio son más grandes. [15]
En condiciones ambientales, el samario tiene una estructura romboédrica (forma α). Al calentarlo a 731 °C (1348 °F), su simetría cristalina cambia a una estructura compacta hexagonal ( hcp ), y su temperatura de transición real depende de la pureza del metal. Un calentamiento posterior a 922 °C (1692 °F) transforma el metal en una fase cúbica centrada en el cuerpo ( bcc ). El calentamiento a 300 °C (572 °F) más la compresión a 40 kbar da como resultado una estructura compacta doblemente hexagonal ( dhcp ). Una presión más alta del orden de cientos o miles de kilobares induce una serie de transformaciones de fase, en particular con una fase tetragonal que aparece a unos 900 kbar. [16] En un estudio, la fase dhcp se pudo producir sin compresión, utilizando un régimen de recocido fuera de equilibrio con un cambio rápido de temperatura entre aproximadamente 400 °C (752 °F) y 700 °C (1292 °F), lo que confirma el carácter transitorio de esta fase de samario. Las películas delgadas de samario obtenidas por deposición de vapor pueden contener las fases hcp o dhcp en condiciones ambientales. [16]
El samario y su sesquióxido son paramagnéticos a temperatura ambiente. Sus momentos magnéticos efectivos correspondientes, por debajo de los 2 magnetones de Bohr , son los terceros más bajos entre los lantánidos (y sus óxidos) después del lantano y el lutecio. El metal se transforma a un estado antiferromagnético al enfriarse a 14,8 K. [17] [18] Los átomos de samario individuales se pueden aislar encapsulándolos en moléculas de fulereno . [19] También se pueden intercalar en los intersticios del C 60 a granel para formar una solución sólida de composición nominal Sm 3 C 60 , que es superconductora a una temperatura de 8 K. [20] La dopación con samario de superconductores a base de hierro , una clase de superconductores de alta temperatura , aumenta su transición a la temperatura de conductividad normal hasta 56 K, el valor más alto alcanzado hasta ahora en esta serie. [21]
En el aire, el samario se oxida lentamente a temperatura ambiente y se enciende espontáneamente a 150 °C (302 °F). [12] [14] Incluso cuando se almacena bajo aceite mineral , el samario se oxida gradualmente y desarrolla un polvo de color amarillo grisáceo de la mezcla de óxido - hidróxido en la superficie. La apariencia metálica de una muestra se puede conservar sellándola bajo un gas inerte como el argón .
El samario es bastante electropositivo y reacciona lentamente con agua fría y rápidamente con agua caliente para formar hidróxido de samario: [22]
El samario se disuelve fácilmente en ácido sulfúrico diluido para formar soluciones que contienen iones Sm(III) de color amarillo [23] a verde pálido, que existen como complejos [Sm(OH 2 ) 9 ] 3+ : [22]
El samario es uno de los pocos lantánidos con un estado de oxidación +2 relativamente accesible, junto con Eu e Yb. [24] Los iones Sm 2+ son de color rojo sangre en solución acuosa. [25]
El óxido más estable del samario es el sesquióxido Sm 2 O 3 . Como muchos compuestos de samario, existe en varias fases cristalinas. La forma trigonal se obtiene por enfriamiento lento a partir de la masa fundida. El punto de fusión del Sm 2 O 3 es alto (2345 °C), por lo que normalmente se funde no por calentamiento directo, sino con calentamiento por inducción , a través de una bobina de radiofrecuencia. Los cristales de Sm 2 O 3 de simetría monoclínica se pueden cultivar mediante el método de fusión a la llama ( proceso Verneuil ) a partir de polvo de Sm 2 O 3 , que produce bolas cilíndricas de hasta varios centímetros de largo y aproximadamente un centímetro de diámetro. Las bolas son transparentes cuando están puras y sin defectos y son de color naranja en caso contrario. Calentar el Sm 2 O 3 trigonal metaestable a 1900 °C (3450 °F) lo convierte en la fase monoclínica más estable. [28] También se ha descrito el Sm2O3 cúbico . [29]
El samario es uno de los pocos lantánidos que forman un monóxido, SmO. Este brillante compuesto de color amarillo dorado se obtuvo reduciendo Sm2O3 con samario metálico a alta temperatura (1000 °C) y una presión superior a 50 kbar; al reducir la presión , la reacción fue incompleta. El SmO tiene una estructura reticular cúbica de sal de roca. [ 27] [47]
El samario forma un sulfuro trivalente , seleniuro y telururo . Se conocen calcogenuros divalentes SmS, SmSe y SmTe con una estructura cristalina cúbica de sal de roca. Estos calcogenuros se convierten de un estado semiconductor a metálico a temperatura ambiente tras la aplicación de presión. [48] Mientras que la transición es continua y se produce a unos 20-30 kbar en SmSe y SmTe, es abrupta en SmS y requiere sólo 6,5 kbar. Este efecto da como resultado un espectacular cambio de color en SmS de negro a amarillo dorado cuando sus cristales de películas se rayan o pulen. La transición no cambia la simetría reticular, pero hay una disminución brusca (~15%) en el volumen del cristal. [49] Presenta histéresis , es decir, cuando se libera la presión, SmS vuelve al estado semiconductor a una presión mucho menor de unos 0,4 kbar. [12] [50]
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El metal samario reacciona con todos los halógenos , formando trihaluros: [51]
Su reducción posterior con metales como samario, litio o sodio a temperaturas elevadas (alrededor de 700–900 °C) produce los dihaluros. [40] El diyoduro también se puede preparar calentando SmI 3 , o haciendo reaccionar el metal con 1,2-diyodoetano en tetrahidrofurano anhidro a temperatura ambiente: [52]
Además de los dihaluros, la reducción también produce muchos haluros de samario no estequiométricos con una estructura cristalina bien definida, como Sm 3 F 7 , Sm 14 F 33 , Sm 27 F 64 , [39] Sm 11 Br 24 , Sm 5 Br 11 y Sm 6 Br 13 . [53]
Los haluros de samario cambian sus estructuras cristalinas cuando un tipo de anión haluro se sustituye por otro, lo que es un comportamiento poco común para la mayoría de los elementos (por ejemplo, los actínidos). Muchos haluros tienen dos fases cristalinas principales para una composición, una que es significativamente más estable y otra que es metaestable. Esta última se forma mediante compresión o calentamiento, seguido de enfriamiento a condiciones ambientales. Por ejemplo, comprimir el diyoduro de samario monoclínico habitual y liberar la presión da como resultado una estructura ortorrómbica de tipo PbCl 2 (densidad 5,90 g/cm 3 ), [54] y un tratamiento similar da como resultado una nueva fase de triyoduro de samario (densidad 5,97 g/cm 3 ). [55]
La sinterización de polvos de óxido de samario y boro, en vacío, produce un polvo que contiene varias fases de boruro de samario; la relación entre estas fases se puede controlar a través de la proporción de mezcla. [56] El polvo se puede convertir en cristales más grandes de boruros de samario utilizando técnicas de fusión por arco o fusión por zonas , dependiendo de la diferente temperatura de fusión/cristalización de SmB 6 (2580 °C), SmB 4 (aproximadamente 2300 °C) y SmB 66 (2150 °C). Todos estos materiales son sólidos duros, quebradizos y de color gris oscuro cuya dureza aumenta con el contenido de boro. [35] El diboruro de samario es demasiado volátil para producirse con estos métodos y requiere alta presión (aproximadamente 65 kbar) y bajas temperaturas entre 1140 y 1240 °C para estabilizar su crecimiento. El aumento de la temperatura da como resultado la formación preferencial de SmB 6. [33 ]
El hexaboruro de samario es un compuesto típico de valencia intermedia donde el samario está presente tanto como iones Sm 2+ como Sm 3+ en una proporción de 3:7. [56] Pertenece a una clase de aislantes Kondo ; a temperaturas superiores a 50 K, sus propiedades son típicas de un metal Kondo, con conductividad eléctrica metálica caracterizada por una fuerte dispersión de electrones, mientras que a temperaturas más bajas, se comporta como un aislante no magnético con una brecha de banda estrecha de aproximadamente 4-14 meV . [57] La transición metal-aislante inducida por enfriamiento en SmB 6 está acompañada por un aumento brusco de la conductividad térmica , que alcanza un máximo de aproximadamente 15 K. La razón de este aumento es que los electrones en sí mismos no contribuyen a la conductividad térmica a bajas temperaturas, que está dominada por fonones , pero la disminución de la concentración de electrones reduce la tasa de dispersión electrón-fonón. [58]
Los carburos de samario se preparan fundiendo una mezcla de grafito y metal en una atmósfera inerte. Después de la síntesis, son inestables en el aire y deben estudiarse en una atmósfera inerte. [37] El monofosfuro de samario SmP es un semiconductor con una banda prohibida de 1,10 eV, la misma que en el silicio , y una conductividad eléctrica de tipo n . Se puede preparar recociendo a 1100 °C (2010 °F) una ampolla de cuarzo evacuada que contiene polvos mixtos de fósforo y samario. El fósforo es muy volátil a altas temperaturas y puede explotar, por lo que la velocidad de calentamiento debe mantenerse muy por debajo de 1 °C/min. [45] Se adopta un procedimiento similar para el monarseniuro SmAs, pero la temperatura de síntesis es más alta, 1800 °C (3270 °F). [46]
Se conocen numerosos compuestos binarios cristalinos de samario y uno de los elementos del grupo 14, 15 o 16 X, donde X es Si, Ge, Sn, Pb, Sb o Te, y las aleaciones metálicas de samario forman otro gran grupo. Todos ellos se preparan recociendo polvos mixtos de los elementos correspondientes. Muchos de los compuestos resultantes no son estequiométricos y tienen composiciones nominales Sm a X b , donde la relación b/a varía entre 0,5 y 3. [59] [60]
El samario forma un ciclopentadienuro Sm(C 5 H 5 ) 3 y sus cloroderivados Sm(C 5 H 5 ) 2 Cl y Sm(C 5 H 5 )Cl 2 . Se preparan haciendo reaccionar tricloruro de samario con NaC 5 H 5 en tetrahidrofurano . A diferencia de los ciclopentadienuros de la mayoría de los otros lantánidos, en Sm(C 5 H 5 ) 3 algunos anillos C 5 H 5 se unen entre sí formando vértices de anillo η 1 o aristas η 2 hacia otro samario vecino, creando así cadenas poliméricas. [25] El derivado clorado Sm(C 5 H 5 ) 2 Cl tiene una estructura dimérica, que se expresa con mayor precisión como (η( 5 )−C 5 H 5 ) 2 Sm(−Cl) 2 (η( 5 )−C 5 H 5 ) 2 . Allí, los puentes de cloro pueden reemplazarse, por ejemplo, por átomos de yodo, hidrógeno o nitrógeno o por grupos CN . [61]
El ion ( C 5 H 5 ) − en los ciclopentadienuros de samario puede ser reemplazado por el anillo indenuro ( C 9 H 7 ) − o ciclooctatetraenuro ( C 8 H 8 ) 2− , dando como resultado Sm(C 9 H 7 ) 3 o KSm(η( 8 )−C 8 H 8 ) 2 . Este último compuesto tiene una estructura similar al uranoceno . También existe un ciclopentadienuro de samario divalente, Sm(C 5 H 5 ) 2 , un sólido que sublima a aproximadamente 85 °C (185 °F). A diferencia del ferroceno , los anillos C 5 H 5 en Sm(C 5 H 5 ) 2 no son paralelos sino que están inclinados 40°. [61] [62]
Una reacción de metátesis en tetrahidrofurano o éter produce alquilos y arilos de samario: [61]
Aquí R es un grupo hidrocarburo y Me = metilo .
El samario natural se compone de cinco isótopos estables : 144 Sm, 149 Sm, 150 Sm, 152 Sm y 154 Sm, y dos radioisótopos de vida extremadamente larga , 147 Sm (vida media t 1/2 = 1,06 × 1011 años) y 148 Sm (7 × 1015 años), siendo el 152 Sm el más abundante ( 26,75% ). [9] Varias fuentes indican que el 149 Sm es estable, [9] [63] pero algunas fuentes afirman que es radiactivo, [64] con un límite inferior para su vida media dado como2 × 10 15 años. [9] Se predice que algunos isótopos de samario estables observablemente se desintegran en isótopos de neodimio . [65] Los isótopos de larga vida 146 Sm, 147 Sm y 148 Sm experimentan desintegración alfa en isótopos de neodimio . Los isótopos inestables más ligeros del samario se desintegran principalmente por captura de electrones en prometio , mientras que los más pesados se desintegran beta en europio . [9] Los isótopos conocidos varían de 129 Sm a 168 Sm. [9] [66] Las vidas medias de 151 Sm y 145 Sm son 90 años y 340 días, respectivamente. Todos los radioisótopos restantes tienen vidas medias inferiores a 2 días, y la mayoría de estos tienen una vida media inferior a 48 segundos. El samario también tiene doce isómeros nucleares conocidos , los más estables de los cuales son 141m Sm ( vida media 22,6 minutos), 143m1 Sm ( t 1/2 = 66 segundos) y 139m Sm ( t 1/2 = 10,7 segundos). [9] El samario natural tiene una radiactividad de 127 Bq /g, principalmente debido a 147 Sm, [67] que se desintegra alfa a 143 Nd con una vida media de 1,06 × 1011 años y se utiliza en la datación por samario-neodimio . [68] [69] 146 Sm es un radionúclido extinto , con una vida media de 9,20 × 107 años. [10] Se han realizado búsquedas del samario-146 como un nucleido primordial , porque su vida media es lo suficientemente larga como para que pequeñas cantidades del elemento persistan hoy en día. [70] Se puede utilizar en la datación radiométrica. [71]
El samario-149 es un isótopo observablemente estable del samario (se predice su desintegración, pero nunca se han observado desintegraciones, lo que le da una vida media al menos varios órdenes de magnitud más larga que la edad del universo), y un producto de la cadena de desintegración del producto de fisión 149 Nd (rendimiento 1,0888%). El 149 Sm es un producto de desintegración y un absorbente de neutrones en los reactores nucleares , con un efecto de veneno de neutrones que es el segundo en importancia para el diseño y operación de reactores solo superado por el 135 Xe . [72] [73] Su sección transversal de neutrones es de 41000 barns para neutrones térmicos . [74] Debido a que el samario-149 no es radiactivo y no se elimina por desintegración, presenta problemas algo diferentes de los encontrados con el xenón-135. La concentración de equilibrio (y, por lo tanto, el efecto de envenenamiento) aumenta hasta un valor de equilibrio durante las operaciones del reactor en aproximadamente 500 horas (aproximadamente tres semanas), y dado que el samario-149 es estable, su concentración permanece esencialmente constante durante la operación del reactor. [75]
El samario-153 es un emisor beta con una vida media de 46,3 horas. Se utiliza para matar células cancerosas en el cáncer de pulmón , cáncer de próstata , cáncer de mama y osteosarcoma . Para este propósito, el samario-153 se quela con etilendiaminotetrametilenfosfonato ( EDTMP ) y se inyecta por vía intravenosa. La quelación evita la acumulación de samario radiactivo en el cuerpo que daría lugar a una irradiación excesiva y la generación de nuevas células cancerosas. [12] El fármaco correspondiente tiene varios nombres, incluido el samario ( 153 Sm) lexidronam ; su nombre comercial es Quadramet. [76] [77] [78]
La detección del samario y 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 . [79] [80] Boisbaudran aisló óxido y/o hidróxido de samario en París en 1879 a partir del mineral samarskita ((Y,Ce,U,Fe) 3 (Nb,Ta,Ti) 5 O 16 ) e identificó un nuevo elemento en él a través de líneas de absorción óptica nítidas. [14] El químico suizo Marc Delafontaine anunció un nuevo elemento decipio (del latín : decipiens que significa "engañoso, engañoso") en 1878, [81] [82] pero más tarde en 1880-1881 demostró que era una mezcla de varios elementos, uno de los cuales era idéntico al samario de Boisbaudran. [83] [84] Aunque la samarskita se encontró por primera vez en los montes Urales en Rusia , 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 fue producido recién en 1901 por Eugène-Anatole Demarçay . [85] [86] [87] [88] [89]
Boisbaudran nombró a su elemento samario en honor al mineral samarskita, que a su vez honraba a Vassili Samarsky-Bykhovets (1803-1870). Samarsky-Bykhovets, como Jefe de Estado Mayor del Cuerpo Ruso de Ingenieros de Minas, había otorgado acceso a dos mineralogistas alemanes, los hermanos Gustav y Heinrich Rose , para estudiar las muestras minerales de los Urales. [90] [91] [92] El samario fue, por lo tanto, el primer elemento químico que recibió el nombre de una persona. [85] [93] La palabra samaria se usa a veces para significar óxido de samario (III), por analogía con itria , zirconia , alúmina , ceria , holmia , etc. El símbolo Sm fue sugerido para el samario, pero a menudo se usó una alternativa Sa en su lugar hasta la década de 1920. [85] [94]
Antes de la llegada de la tecnología de separación por intercambio iónico en la década de 1950, el samario puro no tenía usos comerciales. Sin embargo, un subproducto de la purificación por cristalización fraccionada del neodimio era una mezcla de samario y gadolinio que recibió el nombre de "Lindsay Mix" en honor a la empresa que la fabricaba, y se utilizó para las barras de control nuclear en algunos de los primeros reactores nucleares. [95] Hoy en día, un producto básico similar tiene el nombre de " concentrado de samario-europio -gadolinio " (SEG). [93] Se prepara mediante extracción con disolventes a partir de los lantánidos mixtos aislados de la bastnäsita (o monacita). Dado que los lantánidos más pesados tienen más afinidad por el disolvente utilizado, se extraen fácilmente de la masa utilizando proporciones relativamente pequeñas de disolvente. No todos los productores de tierras raras que procesan bastnäsita lo hacen a una escala lo suficientemente grande como para continuar separando los componentes de SEG, que normalmente representa solo el 1-2% del mineral original. Por lo tanto, dichos productores producen SEG con vistas a comercializarlo a los procesadores especializados. De esta manera, el valioso europio en el mineral se rescata para su uso en la fabricación de fósforo . La purificación del samario sigue a la eliminación del europio. A partir de 2012 [actualizar], al haber un exceso de oferta, el óxido de samario es más barato a escala comercial de lo que su abundancia relativa en el mineral podría sugerir. [96]
La concentración de samario en los suelos varía entre 2 y 23 ppm, y los océanos contienen alrededor de 0,5 a 0,8 partes por billón. [12] El valor medio de su abundancia en la corteza terrestre utilizado por el Manual del CRC es de 7 partes por millón (ppm) [97] y es el 40.º elemento más abundante. [98] La distribución del samario en los suelos depende en gran medida de su estado químico y es muy heterogénea: en suelos arenosos, la concentración de samario es aproximadamente 200 veces mayor en la superficie de las partículas del suelo que en el agua atrapada entre ellas, y esta relación puede superar las 1000 en las arcillas. [99]
El samario no se encuentra libre en la naturaleza, pero, como otros elementos de tierras raras, está contenido en muchos minerales, incluyendo monacita , bastnäsita , cerita , gadolinita y samarskita ; la monacita (en la que el samario se presenta en concentraciones de hasta 2,8%) [14] y la bastnäsita 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 aproximadamente 700 toneladas. [12] Los informes de producción de los países generalmente se dan para todos los metales de tierras raras combinados. De lejos, China tiene la mayor producción con 120.000 toneladas extraídas por año; le siguen EE. UU. (aproximadamente 5.000 toneladas) [99] e India (2.700 toneladas). [100] El samario se vende habitualmente como óxido, que a un precio de unos 30 dólares estadounidenses/kg es uno de los óxidos de lantánidos más baratos. [96] Mientras que el mischmetal –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 se ha aislado sólo recientemente, mediante procesos de intercambio iónico , técnicas de extracción por disolventes y deposición electroquímica . El metal se prepara a menudo por electrólisis de una mezcla fundida de cloruro de samario(III) con cloruro de sodio o cloruro de calcio . El samario también se puede obtener reduciendo su óxido con lantano . A continuación, el producto se destila para separar el samario (punto de ebullición 1794 °C) y el lantano (punto de ebullición 3464 °C). [80]
Muy pocos minerales tienen al samario como el elemento más dominante. Los minerales con samario esencial (dominante) incluyen monacita-(Sm) y florencita-(Sm) . Estos minerales son muy raros y generalmente se encuentran conteniendo otros elementos, generalmente cerio o neodimio . [101] [102] [103] [104] También se produce por captura de neutrones por samario-149, que se agrega a las barras de control de los reactores nucleares. Por lo tanto, 151 Sm está presente en el combustible nuclear gastado y los desechos radiactivos. [99]
Un uso importante del samario son los imanes de samario-cobalto , que nominalmente son SmCo 5 o Sm 2 Co 17 . [105] Tienen una alta magnetización permanente, aproximadamente 10 000 veces la del hierro y solo superada por los imanes de neodimio . Sin embargo, los imanes de samario resisten mejor la desmagnetización; son estables a temperaturas superiores a 700 °C (1292 °F) (cf. 300–400 °C para los imanes de neodimio). Estos imanes se encuentran en pequeños motores, auriculares y pastillas magnéticas de alta gama para guitarras e instrumentos musicales relacionados. [12] Por ejemplo, se utilizan en los motores de un avión eléctrico alimentado con energía solar , el Solar Challenger , y en las pastillas de guitarra y bajo eléctricos Samarium Cobalt Noiseless .
El samario y sus compuestos son importantes como catalizadores y reactivos químicos . Los catalizadores de samario ayudan a la descomposición de plásticos, la decloración de contaminantes como los bifenilos policlorados (PCB), así como la deshidratación y deshidrogenación del etanol. [14] El triflato de samario (III) Sm (OTf) 3 , es decir Sm (CF 3 SO 3 ) 3 , es uno de los catalizadores de ácido de Lewis más eficientes para una reacción de Friedel-Crafts promovida por halógeno con alquenos. [106] El yoduro de samario (II) es un agente reductor y de acoplamiento muy común en la síntesis orgánica , por ejemplo en reacciones de desulfonilación ; anulación ; síntesis total de Danishefsky , Kuwajima , Mukaiyama y Holton Taxol ; síntesis total de estricnina ; reacción de Barbier y otras reducciones con yoduro de samario (II) . [107]
En su forma oxidada habitual, el samario se añade a cerámicas y vidrios donde aumenta la absorción de luz infrarroja. Como parte (menor) del mischmetal , el samario se encuentra en los dispositivos de encendido de " pedernal " de muchos encendedores y antorchas. [12] [14]
El samario-149 tiene una sección transversal alta para la captura de neutrones (41.000 barns ) y por eso se utiliza en barras de control de reactores nucleares . Su ventaja en comparación con materiales competidores, como el boro y el cadmio, es la estabilidad de la absorción: la mayoría de los productos de fusión del 149Sm son otros isótopos del samario que también son buenos absorbentes de neutrones . Por ejemplo, la sección transversal del samario-151 es de 15.000 barns, es del orden de cientos de barns para el 150Sm , el 152Sm y el 153Sm , y de 6.800 barns para el samario natural (isótopo mixto). [14] [99] [108]
Los cristales de fluoruro de calcio dopados con samario se utilizaron como medio activo en uno de los primeros láseres de estado sólido diseñados y construidos por Peter Sorokin (co-inventor del láser de colorante ) y Mirek Stevenson en los laboratorios de investigación de IBM a principios de 1961. Este láser de samario daba pulsos de luz roja a 708,5 nm. Tuvo que ser enfriado con helio líquido y, por lo tanto, no encontró aplicaciones prácticas. [109] [110] Otro láser basado en samario se convirtió en el primer láser de rayos X saturado que operaba en longitudes de onda más cortas que 10 nanómetros. Dio pulsos de 50 picosegundos a 7,3 y 6,8 nm adecuados para usos en holografía , microscopía de alta resolución de muestras biológicas, deflectometría, interferometría y radiografía de plasmas densos relacionados con la fusión por confinamiento y la astrofísica . La operación saturada significó que se extrajo la máxima potencia posible del medio láser, lo que dio como resultado una energía pico alta de 0,3 mJ. El medio activo fue plasma de samario producido mediante la irradiación de vidrio recubierto de samario con un láser infrarrojo pulsado de vidrio Nd (longitud de onda ~1,05 μm). [111]
En 2007 se demostró que el BaFCl:Sm 3+ nanocristalino preparado por coprecipitación puede servir como un fósforo de almacenamiento de rayos X muy eficiente . [112] La coprecipitación conduce a nanocristalitos del orden de 100-200 nm de tamaño y su sensibilidad como fósforos de almacenamiento de rayos X aumenta notablemente ~500.000 veces debido a las disposiciones específicas y la densidad de los centros de defectos en comparación con las muestras microcristalinas preparadas por sinterización a alta temperatura. [113] El mecanismo se basa en la reducción de Sm 3+ a Sm 2+ atrapando electrones que se crean tras la exposición a la radiación ionizante en el anfitrión BaFCl. Las líneas de luminiscencia 5 D J – 7 F J f–f se pueden excitar de manera muy eficiente a través de la transición 4f 6 →4f 5 5d permitida por paridad a ~417 nm. La última longitud de onda es ideal para una excitación eficiente mediante diodos láser azul-violeta, ya que la transición permite un dipolo eléctrico y, por lo tanto, es relativamente intensa (400 L/(mol⋅cm)). [114] El fósforo tiene aplicaciones potenciales en dosimetría personal, dosimetría e imágenes en radioterapia e imágenes médicas. [115]
Las sales de samario estimulan el metabolismo, pero no está claro si esto se debe al samario o a otros lantánidos presentes en él. La cantidad total de samario en adultos es de unos 50 μg , principalmente en el hígado y los riñones y con ~8 μg/L disueltos en la sangre. El samario no es absorbido por las plantas en una concentración medible y, por lo tanto, normalmente no forma parte de la dieta humana. Sin embargo, algunas plantas y verduras pueden contener hasta 1 parte por millón de samario. Las sales insolubles de samario no son tóxicas y las solubles son solo ligeramente tóxicas. [12] [129] Cuando se ingiere, solo el 0,05% de las sales de samario se absorben en el torrente sanguíneo y el resto se excreta. De la sangre, el 45% va al hígado y el 45% se deposita en la superficie de los huesos donde permanece durante 10 años; el 10% restante se excreta. [99]
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