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釤,原子序數62,原子量150.36,元素名來源於發現它的礦石名。1879年法國化學家布瓦博得朗從薩馬爾斯克礦石中分離出氧化釤,並用光譜鑒定為一種新元素;1901年法國德馬爾蓋製得釤的高純化合物。釤在地殼中的含量為0.000647%,主要存在於稀土礦物中。

1 釤 -概述

釤

釤為銀白色金屬,熔點1077°C,沸點1791°C,密度7.52克/厘米³,是稀土元素中最易揮發的元素之一。天然存在的同位素有144Sm、147Sm~150Sm、152Sm和154Sm。似鐵一樣硬。在空氣中很快變暗,加熱到150℃即著火,燃燒生成氧化物。釤在空氣中比較穩定,在化合物中主要以三價氧化態存在。
釤具有很高的熱中子俘獲截面,可作核反應控制棒和中子吸收材料;釤鈷合金具有高剩磁、高矯頑力和最大磁能積等性能,廣泛用於行波管、高頻管和各種微波設備等方面。

發現 自莫桑德爾先後發現鑭、鉺和鋱以後,各國化學家特別注意從已發現的稀土元素去分離新的元素。1878年法國光譜學家、化學家德拉豐坦就從莫桑德爾發現的稱為didymium的元素中發現了一種新元素,稱為decipium。但1879年,法國另一位化學家布瓦博德朗利利用光譜分析,確定decipium是一些未知和已知稀土元素的混合物,並從中分離出當時未知一種新元素,命名它為samarium,元素符號Sa,也就是釤。

2 釤 -性質

金屬釤
金屬釤

元素名稱:釤
元素原子量:150.4
元素類型:金屬
原子體積:(立方厘米/摩爾):19.95
元素在太陽中的含量:(ppm):0.001
元素在海水中的含量:(ppm):太平洋表面  0.0000004
地殼中含量:(ppm):7.9
晶體結構:晶胞為三斜晶胞。
氧化態:Main  Sm+3 
Other  Sm+2
維氏硬度:412MPa     
聲音在其中的傳播速率:(m/S) 2130
電離能 (kJ /mol)  
M - M+ 543.3 
M+ - M2+ 1068 
M2+ - M3+ 2260 
M3+ - M4+ 3990

釤
晶胞參數:
a = 362.1 pm 
b = 362.1 pm 
c = 2625 pm 
α = 90° 
β = 90° 
γ = 120°
相對原子質量:150.4 
常見化合價:+2,+3 
電負性:1.17  
外圍電子排布:4f6 6s2  
核外電子排布:2,8,18,24,8,2  
同位素及放射線:Sm-144 Sm-145[340d] Sm-146[1.03E8y] Sm-147(放α[1.06E11y]) Sm-148(放 α[7.0E15y]) Sm-149(放 α) Sm-150 Sm-151[90y] *Sm-
電子親合和能:0 KJ•mol-1 
第一電離能:543 KJ•mol-1 
第二電離能:1068 KJ•mol-1
第三電離能: 0 KJ•mol-1 
單質密度:7.54 g/cm3 
單質熔點:1072.0 ℃
單質沸點:1900.0 ℃ 
原子半徑:2.59 埃 
離子半徑:1.08(+3) 埃 
共價半徑:1.62 埃 
發現人:德•布瓦博德朗(L.deBoisbaubran) 發現年代:1879年
發現過程:1879年德•布瓦博德朗(L.deBoisbaubran)發現的。

3 釤 -發現歷史

釤鈷
釤鈷

釤是稀土金屬中的一種。稀土是歷史遺留的名稱,從18世紀末葉開始被陸續發現。當時人們慣於把不溶於水的固體氧化物稱作土,例如把氧化鋁叫做陶土,氧化鎂叫苦土。稀土是以氧化物狀態分離出來,很稀少,因而得名稀土,稀土元素的原子序數是21(Sc)、39(Y)、57(La)至71(Lu)。它們的化學性質很相似,這是由於核外電子結構特點所決定的。它們一般均生成三價化合物。鈧的化學性質與其它稀土差別明顯,一般稀土礦物中不含鈧。鉕是從鈾反應堆裂變產物中獲得,放射性元素147Pm半衰期2.7年。過去認為鉕在自然界中不存在,直到1965年,荷蘭的一個磷酸鹽工廠在處理磷灰石中,才發現了鉕的痕量成分。因此,中國1968年將鉕划入64種有色金屬之外。 1787年瑞典人阿累尼斯(C.A.Arrhenius)在斯德哥爾摩(Stockholm)附近的伊特比(Ytterby)小鎮上尋得了一塊不尋常的黑色礦石,1794年芬蘭化學家加多林(J.Gadolin)研究了這種礦石,從其中分離出一種新物質,三年後(1797年),瑞典人愛克伯格(A.G.Ekeberg)證實了這一發現,並以發現地名給新的物質命名為Ytteia(釔土)。後來為了紀念加多林,稱這種礦石為Gadolinite(加多林礦,即硅鈹釔礦)。 

1803年德國化學家克拉普羅茲(M.H.Klaproth)和瑞典化學家柏齊力阿斯(J.J.Berzelius)及希生格爾(W.Hisinger)同時分別從另一礦石(鈰硅礦)中發現了另一種新的物質---鈰土(Ceria)。1839年瑞典人莫桑得爾(C.G.Mosander)發現了鑭和鐠釹混合物(didymium)。1885年奧地利人威斯巴克(A.V.Welsbach)從莫桑得爾認為是「新元素」的鐠釹混合物中發現了鐠和釹。1879年法國人布瓦普德朗(L.D.Boisbauder)發現了釤。1901年法國人德馬爾賽(E.A.Demarcay)發現了銪。1880年瑞士馬利納克(J.C.G.De Marignac)發現了釓。1843年莫桑得爾發現了鋱和鉺。1886年布瓦普德朗發現了鏑。1879年瑞典人克利夫(P.T.Cleve)發現了鈥和銩。1974年美國人馬瑞斯克(J.A.Marisky)等從鈾裂產物中得到鉕。1879年瑞典人尼爾松(L.F.Nilson)發現了鈧。從1794年加多林分離出釔土至1947年製得鉕,歷時150多年。

4 釤 -特性

氧化釤
氧化釤

稀土金屬的光澤介於銀和鐵之間。雜質含量對它們的性質影響很大,因而載於文獻中物理性質常有明顯差異。鑭在6°K時是超導體。大多數稀土金屬呈現順磁性,釓在0℃時比鐵具有更強的鐵磁性。鋱、鏑、鈥、鉺等在低溫下也呈現鐵磁性。鑭、鈰的低熔點和釤、銪、鐿的高蒸氣壓表現出稀土金屬的物理性質有極大差異。釤、銪、釓的熱中子吸收截面比廣泛用於核反應堆控制材料的鎘、硼還大。稀土金屬具有可塑性,以釤和意為最好。除鐿外,釔組稀土較鈰組稀土具有更高的硬度。稀土金屬的化學活性很強。當和氧作用時,生成穩定性很高的R2O3型氧化物(R表示稀土金屬)。鈰、鐠、鋱還生成CeO2、Pr6O11、TbO2型氧化物。

它們的標準生成熱和標準自由焓負值比鈣、鋁、鎂氧化物的值還大。稀土氧化物的熔點在2000℃以上,銪的原子半徑最大,性質最活潑,在室溫下暴露於空氣中立即失去光澤,很快氧化成粉末。鑭、鈰、鐠、釹也易於氧化,在表面生成氧化物薄膜。金屬釔、釓、鑥的抗腐蝕性強,能較長時間地保持其金屬光澤。稀土金屬能以不同速率與水反應。銪與冷水劇烈反應釋放出氫。鈰組稀土金屬在室溫下與水反應緩慢,溫度增高則反應加快。釔組稀土金屬則較為穩定。稀土金屬在高溫下與鹵素反應生成+2、+3、+4價的鹵化物。無水鹵化物吸水性很強,很容易水解生成ROX(X表示鹵素)型鹵氧化合物。稀土金屬還能和硼、碳、硫、氫、氮反應生成相應的化合物。

5 釤 -用途

1、釤鈷磁體是最早得到工業應用的稀土磁體。這種永磁體有SmCo5系和Sm2Co17系兩類。70年代前期發明了SmCo5系,後期發明了Sm2Co17系。現在是以後者的需求為主。釤鈷磁體所用的氧化釤的純度不需太高,從成本方面考慮,主要使用95%左右的產品。釤鈷合金具有高剩磁、高矯頑力和最大磁能積等性能,廣泛用於行波管、高頻管和各種微波設備等方面。
2、氧化釤還用於陶瓷電容器和催化劑方面。
3、釤還具有核性質,可用作原子能反應堆的結構材料,屏敝材料和控制材料,使核裂變產生巨大的能量得以安全利用。釤具有很高的熱中子俘獲截面,可作核反應控制棒和中子吸收材料。

6 釤 -參考資料

1、模擬化學實驗室

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