Úvod
Samarium (Sm) je chemický prvek patřící mezi lantanoidy, známé také jako kovy vzácných zemin. Je to poměrně tvrdý, stříbřitě bílý kov, který na vzduchu pomalu oxiduje a ztrácí lesk. Jeho protonové číslo je 62. V přírodě se nevyskytuje v čisté formě, ale získává se komerčně z minerálů jako monazit a bastnäsit, kde se nachází společně s dalšími lantanoidy. Má významné využití při výrobě silných permanentních magnetů (samarium-kobalt), v laserech a jako pohlcovač neutronů v jaderných reaktorech.
Vlastnosti
Samarium (Sm) je stříbrolesklý, středně tvrdý kov patřící do skupiny lanthanoidů s protonovým číslem 62. Vyznačuje se hustotou 7,52 g/cm³ a teplotou tání 1072 °C. Na vzduchu je relativně stálé, avšak pomalu oxiduje a pokrývá se nažloutlou vrstvou. Při zahřátí nad 150 °C se může samovolně vznítit. Reaguje s vodou za uvolnění vodíku a ochotně se rozpouští ve zředěných kyselinách. Vytváří sloučeniny převážně v oxidačním stavu +3, který je nejstabilnější, ale známé jsou i sloučeniny s oxidačním číslem +2. Je klíčovou složkou vysoce výkonných samarium-kobaltových permanentních magnetů.
Vznik názvu
Původ názvu samarium je jedinečný, protože jde o první chemický prvek pojmenovaný po skutečné osobě. Prvek byl pojmenován podle minerálu samarskit, ze kterého byl poprvé izolován. Samotný minerál získal své jméno na počest ruského důlního inženýra Vasilije Samarského-Bychovce, který k němu umožnil přístup.
Objev
Objev samaria je úzce spojen s francouzským chemikem Paulem-Émilem Lecoqem de Boisbaudranem. V roce 1879 při spektroskopické analýze minerálu samarskitu identifikoval dosud neznámé ostré absorpční čáry, které naznačovaly přítomnost nového prvku. Tento prvek pojmenoval právě po minerálu, který zkoumal. Samotný minerál samarskit získal své jméno již dříve na počest ruského důlního inženýra Vasilije Samarského-Bychovce, čímž se samarium stalo historicky prvním chemickým prvkem pojmenovaným po skutečné osobě. Izolaci relativně čistého oxidu samaria provedl až v roce 1901 další Francouz, Eugène-Anatole Demarçay, pomocí složité techniky frakční krystalizace.
Výskyt v přírodě
Samarium se v přírodě nevyskytuje jako volný prvek, nýbrž je vázané v minerálech společně s dalšími prvky vzácných zemin. Jeho průměrná koncentrace v zemské kůře dosahuje přibližně 6-8 ppm, což ho činí hojnějším než například cín. Hlavními komerčními zdroji jsou minerály monazit a bastnäsit, jejichž největší světová ložiska se nacházejí v Číně, USA a Austrálii. Získávání je technologicky náročné a vyžaduje separaci od chemicky velmi podobných lanthanoidů. K tomu se využívají moderní metody jako je iontová výměna a rozpouštědlová extrakce. Finální kovové samarium se připravuje elektrolýzou taveniny chloridu nebo metalotermickou redukcí jeho oxidu.
Využití
Samarium je klíčové pro výrobu silných permanentních magnetů typu samarium-kobalt (SmCo). Tyto magnety vynikají vysokou teplotní odolností, což je činí nepostradatelnými v motorech, senzorech a vojenských technologiích, kde neodymové magnety selhávají. Jeho izotop samarium-149 slouží jako pohlcovač neutronů v regulačních tyčích jaderných reaktorů, kde pomáhá řídit štěpnou reakci. V medicíně se radioaktivní samarium-153 využívá k léčbě bolesti způsobené rakovinou kostí. Dále nachází uplatnění jako katalyzátor v chemických procesech a v optickém skle pro absorpci infračerveného záření. V přírodě se volně nevyskytuje, je součástí minerálů jako monazit a bastnäsit.
Sloučeniny
Samarium nejčastěji tvoří sloučeniny v oxidačním stavu +3, které jsou typicky světle žluté. Nejběžnější uměle připravenou sloučeninou je oxid samar-itý (Sm₂O₃), výchozí látka pro výrobu čistého kovu i pro použití v optice a katalýze. V organické chemii je mimořádně důležitý jodid samar-natý (SmI₂), známý jako Kaganovo činidlo, který slouží jako silné redukční činidlo pro syntézu složitých molekul. Mezi další významné syntetické látky patří chlorid samar-itý nebo sulfid samar-natý. V přírodě se samarium vyskytuje výhradně ve sloučeninách, nikdy jako čistý prvek, a je přimíseno v komplexních minerálech, především v monazitu a bastnäsitu.
Zajímavosti
Jednou z nejpozoruhodnějších vlastností samaria je chování jeho izotopu 149 v jaderných reaktorech. Má extrémně vysokou schopnost pohlcovat neutrony, což z něj činí tzv. jaderný jed. Jeho nahromadění v reaktoru může po odstavení dočasně znemožnit jeho opětovné spuštění. Geologové využívají radioaktivní rozpad izotopu samaria-147 na neodym-143 k přesnému datování stáří prastarých hornin a meteoritů. Tato metoda Sm-Nd pomohla určit stáří nejstarších útvarů na Zemi. Chemicky je zajímavé svou schopností existovat ve stabilním oxidačním stavu +2, což je u lanthanoidů méně obvyklé.
