Samário: características, estrutura, obtenção, usos - Ciência - 2023

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o samário É um elemento químico pertencente às terras raras, especificamente aos lantanídeos, e cujo símbolo é Sm. Seu nome vem do mineral samarskita, em homenagem ao Coronel Vassili Samarsky, que era um oficial de mineração russo, e que doou amostras desse mineral para estudo. O químico francês Paul Émile Lecoq obteve seu óxido e alguns de seus sais da samarskita em 1879, enquanto trabalhava em Paris.

Lecoq de Boisbaudran freqüentemente recebe o crédito pela descoberta do samário, embora outros químicos e mineralogistas já tenham mapeado o caminho para encontrá-lo. Só em 1901 o químico francês Eugène Anatole conseguiu produzir a primeira amostra pura de samário.

O motivo desse atraso no seu isolamento deve-se ao fato de que o samário é um metal relativamente reativo, por isso não é de natureza pura, mas sim como parte de muitas massas minerais. Também está intimamente relacionado geologicamente a outros elementos de terras raras, como európio e neodímio, tornando difícil separá-lo de tais contaminantes.

O samário é um metal com diversas aplicações, sendo utilizado para medicamentos anticâncer, datação, reatores nucleares, eletrônicos, ímãs e catálise orgânica.

Características do samário

Fisica

Samário tem um brilho branco prateado, mas rapidamente torna-se dourado (ver imagem acima) devido ao fato de ser coberto por uma camada de óxido, Sm₂OU₃, que é chamada de samaria. É um dos metais lantanídeos mais duros e voláteis, com pontos de fusão e ebulição de 1072 e 1900 ºC, respectivamente.

Oxida relativamente lentamente quando exposto ao ar ou imerso em óleo mineral. Por isso, deve ser armazenado em ampolas, ou em recipientes selados com argônio ou qualquer outro gás inerte. Quando aquecido a 150 ° C, oxida vigorosamente, emitindo faíscas de fogo se for grosseiramente limado.

Químico

O samário, como os outros lantanídeos, exibe um estado de oxidação de +3 em quase todos os seus compostos; ou seja, é encontrado como um cátion Sm³⁺. No entanto, também é capaz de adotar o estado de oxidação de +2, Sm²⁺, encontrado em compostos como SmO (monóxido de samário), SmS (monossulfeto de samário) e SmI₂ (diiodeto de samário).

Ele se dissolve em água quente e especialmente em ácidos diluídos, como HCl, H₂SW₄ e CH₃COOH; exceto para HF, uma vez que forma uma camada protetora de SmF₃ o que retarda sua dissolução. É ferrugem, Sm₂OU₃, é moderadamente básico, então, quando dissolvido em água, ele irá liberar quantidades significativas de íons OH^– por ação do hidróxido Sm (OH)₃.

A maioria dos compostos +3 de samário são caracterizados por apresentarem cores verde-amareladas, e alguns até se destacam por serem luminescentes.

Estrutura química

À temperatura ambiente, o samário adota uma estrutura cristalina romboédrica, que corresponde ao polimorfo ou fase α. Ao ser aquecida a 731 ºC, ocorre uma transição de fase, densificando seus cristais para uma estrutura hexagonal compacta (hcp), chamada de fase β.

Após o aquecimento a uma temperatura de 922 ºC, o samário passa por outra transição para uma estrutura cúbica centrada no corpo (bcc), chamada de fase γ.

Os cristais de samário também podem sofrer outras transições quando são comprimidos a altas pressões, da ordem dos milhares de quilobares, sendo o tetragonal e o hexagonal duplo compacto (dhcp) algumas das estruturas obtidas nesses estudos.

Configuração eletronica

A configuração eletrônica abreviada de samário é:

[Xe] 6s²4f⁶

Ele tem seis elétrons em seus orbitais 4f, o que é consistente com sua posição no sexto grupo de lantanídeos. Portanto, sua configuração eletrônica não se trata de nenhum dos muitos desvios que vemos na tabela periódica.

Obtendo

Apesar de fazer parte das terras raras, a abundância de samário é maior do que a de estanho e outros metais. Está associada aos óxidos de metais de terras raras, compondo esses minerais como cerita, gadolinita, monazita e bastnasita, sendo a monazita uma de suas principais fontes mineralógicas, por conter cerca de 2,8% de samário.

Existem vários métodos para obtê-lo. Um deles consiste em processar as areias monazíticas e separar os íons Sm.³⁺, quer por meio de dissoluções e subsequentes extrações de solvente, ou usando cromatografia de troca iônica.

Íons samário quando obtidos como SmCl₃, são submetidos à eletrólise com uma mistura fundida de NaCl ou CaCl₂. Por outro lado, se esses íons forem obtidos como Sm₂OU₃, então o óxido é reduzido em um cadinho de tântalo com lantânio, onde os vapores de samário são destilados devido ao seu baixo ponto de ebulição. A equação para esta redução é a seguinte:

vós₂OU₃ + 2La → 2Sm + La₂OU₃

A redução é realizada a quente (próximo a 1400 ° C) e dentro de um forno de indução a vácuo, o que acelera ainda mais a destilação dos vapores de samário resultantes.

Usos / aplicações de samário

Ímanes

O samário é ligado ao cobalto para formar ligas SmCo, cuja magnetização é permanente e cerca de 10.000 vezes maior que a do ferro.

Esses ímãs de samário-cobalto são usados principalmente em venezianas de câmeras, fones de ouvido, motores, captadores de guitarras elétricas, bem como em aplicações militares onde suportam temperaturas acima de 400ºC.

Remédio

O samário em si é relativamente tóxico. No entanto, um de seus isótopos radioativos, ¹⁵³Sm, quelatado por uma molécula de EDTMP (etilenodiaminotetrametilenofosfonato, foto acima), é usado para combater a dor no tratamento de câncer de próstata, pulmão e mama. Este medicamento é denominado lexidronam de samário (153Sm), comercialmente conhecido como Quadramet.

Reatores nucleares

Isótopo ¹⁴⁹Sm é um excelente absorvedor de nêutrons, por isso é usado em reatores nucleares para controlar reações e prevenir uma explosão.

eletrônicos

O SmS converte a diferença de temperatura em eletricidade, por isso é utilizado como termoelétrica em diversos equipamentos. Também tem a particularidade de virar metálico sob pressões relativamente baixas.

Namoro

O decaimento alfa do isótopo ¹⁴⁷Vós (t_1/2= 1.06×10¹¹) para o isótopo ¹⁴³Nd, é usado para datar amostras de rochas ou meteoritos dentro ou fora da Terra. Tem a vantagem de que os átomos ¹⁴⁷Sm e ¹⁴³Nd compartilham as mesmas características geológicas, ou seja, não sofrem grandes separações durante os processos metamórficos.

Catálise

Samário é usado em sínteses orgânicas como SmI₂, atuando como agente redutor em inúmeras sínteses de versões sintéticas de produtos naturais. Por outro lado, o Sm₂OU₃ É um catalisador para a desidratação e desidrogenação do etanol.

Referências

Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. (quarta edição). Mc Graw Hill.
Wikipedia. (2020). Samário. Recuperado de: en.wikipedia.org
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