Samario

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. Al ser 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 último compuesto es un agente reductor común en la síntesis química. El samario no tiene un papel biológico significativo, pero es solo ligeramente tóxico.

El samario fue descubierto en 1879 por el químico francés Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran y recibió su nombre del mineral samarskita del que se aisló. El mineral en sí recibió su nombre de un funcionario minero ruso, el coronel Vassili Samarsky-Bykhovets, quien se convirtió así en la primera persona en tener un elemento químico que lleva su nombre, aunque indirectamente. Aunque está clasificado como un elemento de tierras raras, el samario es el 40º elemento más abundante en la corteza terrestre y más común que metales como el estaño. El samario se presenta en concentraciones de hasta el 2,8 % en varios minerales, como la cerita, la gadolinita, la samarskita, la monacita y la bastnasita, 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 mucho, el líder mundial en la extracción y producción de samario.

El principal uso comercial del samario es en los imanes de samario-cobalto, que tienen una magnetización permanente solo superada 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, debido al punto de Curie más alto de la aleación. El radioisótopo samario-153 es el componente activo del fármaco samario (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 descomposición 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,

Propiedades físicas

El samario es un elemento de tierras raras con dureza y densidad similar al zinc. Con un punto de ebullición de 1794 °C, el samario es el tercer lantánido más volátil después del iterbio y el europio; esto ayuda a la separación del samario del mineral. En condiciones ambientales, el samario normalmente tiene una estructura romboédrica (forma α). Al calentarse a 731 °C, la simetría de su cristal cambia a hexagonal compacta (hcp), pero la temperatura de transición depende de la pureza del metal. El calentamiento adicional a 922 °C transforma el metal en una fase cúbica centrada en el cuerpo (bcc). El calentamiento a 300 °C más la compresión a 40 kbar da como resultado una estructura compacta de dos hexágonos (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. En un estudio, la fase dhcp se pudo producir sin compresión, utilizando un régimen de recocido fuera del equilibrio con un cambio rápido de temperatura entre aproximadamente 400 y 700 °C, lo que confirma el carácter transitorio de esta fase de samario. Además, las películas delgadas de samario obtenidas por deposición de vapor pueden contener las fases hcp o dhcp en condiciones ambientales.

El samario y su sesquióxido son paramagnéticos a temperatura ambiente. Sus momentos magnéticos efectivos correspondientes, por debajo de 2 μ _B, son los terceros más bajos entre los lantánidos (y sus óxidos) después del lantano y el lutecio. El metal se transforma en un estado antiferromagnético al enfriarse a 14,8 K. Los átomos individuales de samario se pueden aislar encapsulándolos en moléculas de fullereno. También se pueden dopar entre las moléculas C ₆₀ en el fullereno sólido, haciéndolo superconductor a temperaturas inferiores a 8 K. El dopaje con samario de los superconductores a base de hierro, la clase más reciente de superconductores de alta temperatura, permite mejorar su temperatura de transición a 56 K., que es el valor más alto alcanzado hasta ahora en esta serie.

Propiedades químicas

El samario recién preparado tiene un brillo plateado. En el aire, se oxida lentamente a temperatura ambiente y se enciende espontáneamente a 150 °C. Incluso cuando se almacena bajo aceite mineral, el samario se oxida gradualmente y desarrolla un polvo amarillo grisáceo de la mezcla de óxido e 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 bastante rápido con agua caliente para formar hidróxido de samario:2Sm _(s) + 6H ₂ O _(l) → 2Sm(OH) _{3 (ac)} + 3H _{2 (g)}

El samario se disuelve fácilmente en ácido sulfúrico diluido para formar soluciones que contienen los iones Sm(III) de color amarillo a verde pálido, que existen como complejos [Sm(OH ₂) ₉ ]:2Sm _(s) + 3H ₂ SO _{4 (aq)} → 2Sm _(aq) + 3SO2−4_(ac) + 3H _{2 (g)}

El samario es uno de los pocos lantánidos que presentan un estado de oxidación +2. Los iones Sm son de color rojo sangre en solución acuosa.

Compuestos

Óxidos

El óxido de samario más estable 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 del fundido. El punto de fusión del Sm ₂ O ₃ es alto (2345 °C), por lo que normalmente no se funde por calentamiento directo, sino 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 por llama (proceso de Verneuil) a partir de Sm ₂ O ₃polvo, que produce bolas cilíndricas de hasta varios centímetros de largo y alrededor de un centímetro de diámetro. Las bolas son transparentes cuando están puras y sin defectos y son de color naranja en caso contrario. Calentar el trigonal metaestable Sm ₂ O ₃ a 1900 °C lo convierte en la fase monoclínica más estable. También se ha descrito el Sm ₂ O _{3 cúbico.}

El samario es uno de los pocos lantánidos que forman un monóxido, SmO. Este lustroso compuesto de color amarillo dorado se obtuvo reduciendo Sm ₂ O ₃ con samario metálico a alta temperatura (1000 °C) y presión superior a 50 kbar; la reducción de la presión dio como resultado una reacción incompleta. SmO tiene una estructura reticular de sal de roca cúbica.

Calcogenuros

El samario forma sulfuro trivalente, seleniuro y telururo. También se conocen calcogenuros divalentes SmS, SmSe y SmTe con estructura cristalina de sal de roca cúbica. Son notables al pasar del estado semiconductor al estado metálico a temperatura ambiente tras la aplicación de presión. Mientras que la transición es continua y ocurre entre 20 y 30 kbar en SmSe y SmTe, es abrupta en SmS y requiere solo 6,5 kbar. Este efecto da como resultado un cambio de color espectacular en SmS de negro a amarillo dorado cuando los cristales de las películas se rayan o pulen. La transición no cambia la simetría de la red, pero hay una fuerte disminución (~15%) en el volumen del cristal. Muestra histéresis, es decir, cuando se libera la presión, SmS vuelve al estado semiconductor a una presión mucho más baja de aproximadamente 0,4 kbar.

Haluros

El samario metálico reacciona con todos los halógenos formando trihaluros:2 Sm (s) + 3 X ₂ (g) → 2 SmX ₃ (s) (X = F, Cl, Br o I)

Su reducción adicional con metales de samario, litio o sodio a temperaturas elevadas (alrededor de 700 a 900 ° C) produce dihaluros. El diyoduro también se puede preparar calentando SmI ₃ o haciendo reaccionar el metal con 1,2-diyodoetano en tetrahidrofurano anhidro a temperatura ambiente:Sm (s) + ICH ₂ -CH ₂ I → SmI ₂ + CH ₂ =CH ₂.

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, Sm ₁₁ Br ₂₄, Sm ₅ Br ₁₁ y Sm ₆ Hab ₁₃.

Como se refleja en la tabla anterior, los haluros de samario cambian sus estructuras cristalinas cuando un tipo de átomo de haluro se sustituye por otro, lo cual es un comportamiento poco común para la mayoría de los elementos (p. ej., actínidos). Muchos haluros tienen dos fases cristalinas principales para una composición, siendo una significativamente más estable y otra metaestable. Este último se forma por compresión o calentamiento, seguido de enfriamiento rápido a las 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), y un tratamiento similar da como resultado una nueva fase de triyoduro de samario (densidad 5,97 g/cm).

Boruros

La sinterización de polvos de óxido de samario y boro, al vacío, produce un polvo que contiene varias fases de boruro de samario, y su relación de volumen se puede controlar a través de la proporción de mezcla. El polvo se puede convertir en cristales más grandes de cierto boruro de samario utilizando técnicas de fusión por arco o fusión por zonas, dependiendo de las diferentes temperaturas de fusión/cristalización de SmB ₆ (2580 °C), SmB ₄ (alrededor de 2300 °C) y SmB ₆₆ (2150 °C). Todos estos materiales son sólidos duros, quebradizos, de color gris oscuro, cuya dureza aumenta con el contenido de boro.El diboruro de samario es demasiado volátil para ser producido con estos métodos y requiere alta presión (alrededor de 65 kbar) y bajas temperaturas entre 1140 y 1240 °C para estabilizar su crecimiento. El aumento de la temperatura da como resultado formaciones preferenciales de SmB ₆.

Hexaboruro de samario

El hexaboruro de samario es un compuesto típico de valencia intermedia en el que el samario está presente como iones Sm y Sm en una proporción de 3:7. Pertenece a una clase de aisladores Kondo, es decir a altas temperaturas (por encima de 50 K), sus propiedades son las típicas de un metal Kondo, con conductividad eléctrica metálica caracterizada por una fuerte dispersión de electrones, mientras que a bajas temperaturas se comporta como un no- aislante magnético con una banda prohibida estrecha de aproximadamente 4 a 14 meV. La transición metal-aislante inducida por enfriamiento en SmB ₆se acompaña de un fuerte aumento en la conductividad térmica, alcanzando un máximo de alrededor de 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 en la concentración de electrones reduce la tasa de dispersión electrón-fonón.

Una nueva investigación parece mostrar que puede ser un aislante topológico.

Otros compuestos inorgánicos

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 se estudian también en atmósfera inerte. El monofosfuro de samario SmP es un semiconductor con banda prohibida de 1,10 eV, la misma que en el silicio, y alta conductividad eléctrica de tipo n. Puede prepararse recociendo a 1100 °C una ampolla de cuarzo al vacío 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. Se adopta un procedimiento similar para el monarseniuro SmAs, pero la temperatura de síntesis es más alta a 1800 °C.

Se conocen numerosos compuestos binarios cristalinos para el samario y uno del elemento X del grupo 14, 15 o 16, 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.

Compuestos organometálicos

El samario forma un ciclopentadienuro Sm(C ₅ H ₅) ₃ y sus derivados cloro 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 demás lantánidos, en Sm(C ₅ H ₅) ₃ algunos anillos C ₅ H ₅ se unen entre sí formando vértices de anillo η o bordes ηhacia otro samario vecino, creando así cadenas poliméricas. El cloroderivado Sm(C ₅ H ₅) ₂ Cl tiene una estructura de dímero, 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 ser reemplazados, por ejemplo, por átomos de yodo, hidrógeno o nitrógeno o por grupos CN.

El ion (C ₅ H ₅) en las ciclopentadienidas de samario se puede reemplazar por el anillo de indenida (C ₉ H ₇) o ciclooctatetraenida (C ₈ H ₈), lo que da 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 hay una ciclopentadienida de samario divalente, Sm(C ₅ H ₅)un sólido que se sublima a unos 85 °C. A diferencia del ferroceno, los anillos de C ₅ H ₅ en Sm(C ₅ H ₅) ₂ no son paralelos sino que están inclinados 40°.

Una reacción de metátesis en tetrahidrofurano o éter da alquilos y arilos de samario:SmCl ₃ + 3LiR → SmR ₃ + 3LiClSm(OR) ₃ + 3LiCH(SiMe ₃) ₂ → Sm{CH(SiMe ₃) ₂ } ₃ + 3LiOR

Aquí R es un grupo hidrocarburo y Me = metilo.

Isótopos

El samario natural se compone de cinco isótopos estables: Sm, Sm, Sm, Sm y Sm, y dos radioisótopos de vida extremadamente larga, Sm (vida media t _1/2 = 1,06 × 10 años) y Sm (7 × 10 años), siendo Sm el más abundante (26,75%). Varias fuentes enumeran Sm como estable o radiactivo, pero solo se proporciona un límite inferior para su vida media. Se prevé que algunos isótopos de samario se descompongan en isótopos de neodimio.

Los isótopos de vida larga Sm, Sm y Sm, principalmente alfa, se descomponen en neodimio. Los isótopos inestables más livianos de samario se desintegran principalmente por captura de electrones a prometio, mientras que los más pesados ​​se desintegran beta a europio. El samario natural tiene una radiactividad de 127 Bq/g, principalmente debido a Sm.

La desintegración alfa de Sm a Nd con una vida media de 1,06 × 10 años sirve para la datación con samario-neodimio.

Las vidas medias de Sm y Sm son 90 años y 340 días, respectivamente. Todos los radioisótopos restantes tienen vidas medias inferiores a 2 días, y la mayoría tienen una vida media inferior a 48 segundos. El samario también tiene cinco isómeros nucleares, siendo el más estable Sm (vida media 22,6 minutos), Sm (t _1/2 = 66 segundos) y Sm (t _1/2 = 10,7 segundos).

Historia

Varios científicos anunciaron la detección de samario y elementos relacionados en la segunda mitad del siglo XIX; sin embargo, la mayoría de las fuentes dan prioridad al químico francés Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran. 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.. El químico suizo Marc Delafontaine anunció un nuevo elemento decipium (del latín: decipiens que significa "engañoso") en 1878, pero más tarde, en 1880-1881, demostró que era una mezcla de varios elementos, uno idéntico al samario de Boisbaudran.Aunque la samarskita se encontró por primera vez en la remota región rusa de los Urales, a fines de la década de 1870 se había encontrado en otros lugares, lo que la puso a disposición de muchos investigadores. En particular, se encontró que el samario aislado por Boisbaudran también estaba impuro y tenía una cantidad comparable de europio. El elemento puro fue producido recién en 1901 por Eugène-Anatole Demarçay.

Boisbaudran nombró a su elemento samaria por el mineral samarskita, que a su vez honró a Vassili Samarsky-Bykhovets (1803-1870). Samarsky-Bykhovets, como Jefe de Estado Mayor del Cuerpo Ruso de Ingenieros de Minas, había concedido acceso a dos mineralogistas alemanes, los hermanos Gustav y Heinrich Rose, para estudiar las muestras minerales de los Urales. El samario fue, por lo tanto, el primer elemento químico que recibió el nombre de una persona. Posteriormente, el nombre samaria utilizado por Boisbaudran se convirtió en samario, para conformarse con otros nombres de elementos. Samaria ahora se usa a veces para significar óxido de samario, por analogía con itria, zirconia, alúmina, ceria, holmia, etc. Se sugirió el símbolo Sm para samario, pero una alternativa Sase usó a menudo en su lugar hasta la década de 1920.

Antes del advenimiento 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 fue una mezcla de samario y gadolinio que recibió el nombre de "Lindsay Mix" en honor a la empresa que lo fabricó. Se cree que este material se usó para barras de control nuclear en algunos de los primeros reactores nucleares. Hoy en día, un producto básico similar tiene el nombre de concentrado de "samario-europio-gadolinio" (SEG).Se prepara mediante extracción con disolventes de los lantánidos mixtos aislados de bastnasita (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 generalmente representa solo el 1-2% del mineral original. Estos productores, por lo tanto, fabrican SEG con miras a comercializarlo entre los procesadores especializados. De esta manera, el valioso europio del mineral se rescata para utilizarlo en la fabricación de fósforo. La purificación del samario sigue a la eliminación del europio. A partir de 2012, al haber un exceso de oferta, el óxido de samario es más barato a escala comercial de lo que podría sugerir su abundancia relativa en el mineral.

Ocurrencia y producción

Con una concentración promedio de alrededor de 8 partes por millón (ppm), el samario es el elemento número 40 más abundante en la corteza terrestre. Es el quinto lantánido más abundante y es más común que elementos como el estaño. La concentración de samario en los suelos varía entre 2 y 23 ppm, y los océanos contienen entre 0,5 y 0,8 partes por billón. La distribución del samario en los suelos depende en gran medida de su estado químico y es muy poco homogénea: en los suelos arenosos, la concentración de samario es unas 200 veces mayor en la superficie de las partículas del suelo que en el agua atrapada entre ellas, y esta proporción puede superar las 1000 en las arcillas.

El samario no se encuentra libre en la naturaleza, pero, al igual que otros elementos de tierras raras, está contenido en muchos minerales, como monacita, bastnasita, cerita, gadolinita y samarskita; la monacita (en la que el samario se encuentra en concentraciones de hasta el 2,8%) 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 unas 700 toneladas. Los informes de producción del país 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. (alrededor de 5.000 toneladas) e India (2.700 toneladas).El samario generalmente se vende como óxido, que a un precio de alrededor de US$30/kg es uno de los óxidos de lantánidos más baratos. Mientras que el mischmetal, una mezcla de metales de tierras raras que contiene aproximadamente el 1% de samario, se ha utilizado durante mucho tiempo, el samario relativamente puro se ha aislado recientemente, a través de procesos de intercambio iónico, técnicas de extracción con solventes y deposición electroquímica. El metal a menudo se prepara 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. Luego, el producto se destila para separar el samario (punto de ebullición 1794 °C) y el lantano (pe 3464 °C).

El dominio del samario en los minerales es único. Los minerales con samario esencial (dominante) incluyen monacita-(Sm) y florencita-(Sm). Son muy raros.

Samario-151 se produce en la fisión nuclear de uranio con un rendimiento de alrededor del 0,4% de todas las fisiones. También se hace por captura de neutrones por samario-149, que se agrega a las barras de control de los reactores nucleares. Por lo tanto, Sm está presente en el combustible nuclear gastado y en los desechos radiactivos.

Aplicaciones

Uno de los usos más importantes del samario son los imanes de samario-cobalto, que son nominalmente SmCo ₅ o Sm ₂ Co ₁₇. Tienen una alta magnetización permanente, unas 10.000 veces mayor que la del hierro y solo superada por los imanes de neodimio. Pero los imanes de samario resisten mejor la desmagnetización; son estables a temperaturas superiores a 700 °C (cf. 300–400 °C para imanes de neodimio). Estos imanes se encuentran en motores pequeños, auriculares y pastillas magnéticas de gama alta para guitarras e instrumentos musicales relacionados. Por ejemplo, se utilizan en los motores de un avión eléctrico alimentado por energía solar, el Solar Challenger, y en las pastillas de bajo y guitarra eléctrica Samarium Cobalt Noiseless.

Otro uso importante del samario y sus compuestos es como catalizador y reactivo químico. 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. El triflato de samario(III) Sm(OTf) ₃, es decir, Sm(CF ₃ SO ₃) ₃, es uno de los catalizadores ácidos de Lewis más eficientes para una reacción de Friedel-Crafts promovida por halógeno con alquenos.El yoduro de samario (II) es un agente reductor y de acoplamiento muy común en la síntesis orgánica, por ejemplo, en las reacciones de desulfonilación; anulación; síntesis totales de Danishefsky, Kuwajima, Mukaiyama y Holton Taxol; síntesis total de estricnina; Reacción de Barbier y otras reducciones con yoduro de samario (II).

En su forma oxidada habitual, el samario se agrega a la cerámica y los vidrios donde aumenta la absorción de luz infrarroja. Como parte (menor) del mischmetal, el samario se encuentra en el dispositivo de encendido de "pedernal" de muchos encendedores y antorchas.

Samario-153 es un emisor beta con una vida media de 46,3 horas. Se utiliza para matar las células cancerosas en el cáncer de pulmón, cáncer de próstata, cáncer de mama y osteosarcoma. Para este propósito, el samario-153 se quela con fosfonato de etilendiaminotetrametilen (EDTMP) y se inyecta por vía intravenosa. La quelación evita la acumulación de samario radiactivo en el cuerpo que daría como resultado una irradiación excesiva y la generación de nuevas células cancerosas. El fármaco correspondiente tiene varios nombres, entre ellos samario (Sm) lexidronam; su nombre comercial es Quadramet.

El samario-149 tiene una gran sección transversal para la captura de neutrones (41 000 graneros), por lo que se utiliza en las barras de control de los reactores nucleares. Su ventaja en comparación con los materiales de la competencia, como el boro y el cadmio, es la estabilidad de la absorción: la mayoría de los productos de fusión y descomposición de Sm son otros isótopos de samario que también son buenos absorbentes de neutrones. Por ejemplo, la sección transversal del samario-151 es de 15 000 graneros, del orden de cientos de graneros para Sm, Sm y Sm, y de 6800 graneros para el samario natural (isótopo mixto). Entre los productos de desintegración en un reactor nuclear, Sm se considera el segundo más importante para el diseño y operación del reactor después del xenón-135.

Recientemente se ha demostrado que el hexaboruro de samario, SmB _{6, es un aislante topológico con usos potenciales en la computación cuántica.}

Usos no comerciales y potenciales

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 dio pulsos de luz roja a 708,5 nm. Tenía que ser enfriado por helio líquido y por eso no encontró aplicaciones prácticas.

Otro láser basado en samario se convirtió en el primer láser de rayos X saturado que opera en longitudes de onda inferiores a 10 nanómetros. Dio pulsos de 50 picosegundos a 7,3 y 6,8 nm adecuados para usos en holografía, microscopía de alta resolución de especímenes biológicos, deflectometría, interferometría y radiografía de plasmas densos relacionados con la fusión por confinamiento y la astrofísica. El funcionamiento saturado significó que se extrajo la máxima potencia posible del medio láser, lo que resultó en un pico de energía alto de 0,3 mJ. El medio activo era plasma de samario producido mediante la irradiación de vidrio recubierto de samario con un láser de vidrio de Nd infrarrojo pulsado (longitud de onda ~1,05 μm).

El cambio en la resistividad eléctrica en los monocalcogenuros de samario se puede usar en un sensor de presión o en un dispositivo de memoria activado entre un estado de baja y alta resistencia por presión externa, y dichos dispositivos se están desarrollando comercialmente. El monosulfuro de samario también genera voltaje eléctrico con un calentamiento moderado a aproximadamente 150 °C que se puede aplicar en convertidores de energía termoeléctrica.

El análisis de las concentraciones relativas de isótopos Sm, Nd y Nd de samario y neodimio permite determinar la edad y el origen de rocas y meteoritos en la datación con samario-neodimio. Ambos elementos son lantánidos y son muy similares física y químicamente. Por lo tanto, la datación Sm-Nd es insensible a la partición de los elementos marcadores durante varios procesos geológicos, o dicha partición puede comprenderse y modelarse a partir de los radios iónicos de dichos elementos.

Sm ion es un activador potencial para su uso en diodos emisores de luz de color blanco cálido. Ofrece una alta eficacia luminosa debido a las estrechas bandas de emisión; pero la eficiencia cuántica generalmente baja y la muy poca absorción en la región espectral UV-A a azul dificultan la aplicación comercial.

En los últimos años se ha demostrado que el BaFCl:Sm nanocristalino preparado por coprecipitación puede servir como un fósforo de almacenamiento de rayos X muy eficiente. La coprecipitación da lugar a nanocristalitos del orden de 100-200 nm de tamaño y su sensibilidad como fósforos de almacenamiento de rayos X aumenta asombrosamente ∼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. El mecanismo se basa en la reducción de Sm a Sm atrapando electrones que se crean tras la exposición a la radiación ionizante en el huésped BaFCl. El DJ - _FJ _ _{_}Las líneas de luminiscencia ff se pueden excitar de manera muy eficiente a través de la paridad permitida 4f → 4f 5d transición a ~ 417 nm. La última longitud de onda es ideal para la excitación eficiente mediante diodos láser azul-violeta, ya que se permite la transición del dipolo eléctrico y, por lo tanto, es relativamente intensa (400 L/(mol⋅cm)). El fósforo tiene aplicaciones potenciales en dosimetría personal, dosimetría e imagen en radioterapia e imagen médica.

El samario se utiliza para pruebas de ionosfera. Un cohete lo esparce como un vapor rojo a gran altura, y los investigadores prueban cómo la atmósfera lo dispersa y cómo afecta las transmisiones de radio.

Función biológica y precauciones

Las sales de samario estimulan el metabolismo, pero no está claro si esto se debe al samario oa otros lantánidos presentes. La cantidad total de samario en adultos es de unos 50 μg, principalmente en el hígado y los riñones y ~8 μg/L disueltos en la sangre. El samario no es absorbido por las plantas a una concentración medible y, por lo tanto, normalmente no forma parte de la dieta humana. Sin embargo, algunas plantas y vegetales pueden contener hasta 1 parte por millón de samario. Las sales insolubles de samario no son tóxicas y las solubles son solo ligeramente tóxicas.

Cuando se ingiere, solo ~0.05% de las sales de samario se absorbe en el torrente sanguíneo y el resto se excreta. De la sangre, ~45% va al hígado y 45% se deposita en la superficie de los huesos donde permanece durante ~10 años; el 10% restante se excreta.