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Jul 09, 2023

ハニントン教授の科学について語る: 珍しいもの

サマリウムは、2週間前に調査した放射性プロメチウムに次ぐ、調査対象リストの次の元素です。 1879年にフランスの化学者ポール・エミール・ルコック・ド・ボアボードランによって発見されたサマリウム

サマリウムは、2週間前に調査した放射性プロメチウムに次ぐ、調査対象リストの次の元素です。 1879 年にフランスの化学者ポール エミール ルコック ド ボワボードランによって発見されたサマリウムは、化学組成が化学式 (YFe3+Fe2+U,Th,Ca)2(Nb,Ta) である放射性希土類鉱物シリーズである鉱物サマルスカイトにちなんで命名されました。 2O8。

この鉱物自体は、ロシアの鉱山職員であるヴァシリ・サマルスキー＝ビホヴェツ大佐にちなんで命名されており、間接的に行われたとも言えるが、この人は化学元素に彼の名を冠した最初の人物となった。次の元素はフィンランド語にちなんで名付けられたガドリニウムである。鉱物学者ヨハン・ガドリン、1886年。

サマリウムは中程度の硬さの銀色の金属で、これまで取り上げてきたすべてのレアアースと同様に、空気中でゆっくりと酸化します。 ランタニド系列の典型的なメンバーであるサマリウムは、通常 +3 の酸化状態を持っています。 サマリウムは地殻内で 40 番目に豊富な元素であり、スズなどの金属よりも一般的です。 セリウムの主な鉱石であるセライトを含むいくつかの鉱物中に、最大 2.8% の濃度で含まれています。 サマリウムが最も主要な元素である鉱物はほとんどありませんが、おそらくブラジル産の鉱物フロレンサイトは例外です。 それに加えて、サマリウムは通常、他の希土類元素とともにモナザイトとバストネサイトで発見され、この元素の最も一般的な商業供給源となります。 どちらの鉱物も主に中国で発見されていますが、米国でも一部が産出されています。 マウンテン パスにある 1 つの大きな現役鉱山は、カリフォルニア州境を越えてプリムを少し過ぎた州間高速道路 15 号線から見ることができます。

サマリウムの主な用途は、コバルトとの合金として、ネオジム製の磁石とほぼ同じ強度を持ちながら、永久磁気特性を失うことなく 700°C 以上のかなり高い温度に耐えることができる磁石を作ることです。 サマリウムは亜鉛と同様の硬度と密度を持ち、沸点がわずか 1,794 °C と低いため、鉱石からの分離が容易になります。 また、常磁性でもあります。つまり、実際には強磁性である鉄ほど強くはありませんが、磁石の極に弱く引き付けられます。

サマリウムは空気中では室温でゆっくりと酸化し、酸化プロセスが制御不能になると 150℃ で自然発火し始めます。 金属は鉱物油の下で保管した場合でも黄色に変色します。 アルゴンなどの不活性ガス下でガラスアンプルにサンプルを密封することによって、サンプルのほぼ唯一の金属的な外観を保存できます。

サマリウムには天然同位体が 7 つあり、Sm-152 が 26.8% で最も豊富です。 同位体のうち 2 つはわずかに放射性で、半減期が非常に長く、Sm-147 は 1.06E11 年、Sm-148 はさらに長い 7E15 年です。

サマリウムの半減期は、岩石や隕石の年代を決定するために使用される技術であるサマリウム・ネオジム年代測定と呼ばれるプロセスで有効に利用できます。 長寿命のサマリウム同位体 Sm-147 から安定したネオジム同位体 Nd-143 へのアルファ崩壊に基づいて、サンプル中に存在する元素の比率は、地殻物質中のサマリウムとネオジムの新しい比率に応じて変化します。マントル素材とは対照的です。 科学者らは、サマリウム・ネオジム年代測定により、地殻物質がいつ形成されたかを決定できると述べている。

サマリウムには他の用途もあります。 放射性同位体Sm-153（原子炉で作られる）は、クアドラマットとも呼ばれる薬物サマリウム・レキシドロナムの有効成分であり、ベータ線を放出するため、肺がん、前立腺がん、乳がん、骨肉腫の治療法としてがん細胞を殺すために使用されます。粒子。 同位体 Sm-149 は放出物を放出する代わりに放出物を吸収することができ、ホウ素やカドミウム棒よりも「毒」が少ないため、原子炉で使用される制御棒の効果的な中性子吸収材として使用されます。

前述したように、サマリウムの最も重要な用途は、名目上は SmCo5 または Sm2Co17 である磁石の製造です。 この技術は、ライト パターソン空軍基地のカール ストナット氏の研究に基づいて 1960 年代初頭に開発されました。 ネオジム磁石とほぼ同じ強さであるため、機械的衝撃にさらされたときの減磁に強いため、通常、小型モーター、ヘッドフォン、ギターやその他の楽器用の高級磁気ピックアップに使用されています。 サマリウム コバルト ノイズレス ピックアップと呼ばれるエレキ ギター ピックアップを見たら、その要素について今知っていることを友達に伝えることができます。