Глава 1. Химические и физические свойства самария и европия
Самарий – химический элемент III группы периодической системы; относится к редкоземельным элементам (цериевая подгруппа лантаноидов); атомный номер 62, атомная масса 150,36.
Природный самарий состоит из стабильных изотопов 144Sm (3,09%), 148Sm (11,27%), 149Sm (13,82%), 150Sm (7,47%). 152Sm (26,63%), 154Sm (22,53%) и радиоактивного изотопа l47Sm (15,07%, T1/2 1,3·1011 лет, a-излучатель). Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов для природной смеси изотопов 5,6·10-25м2.
Конфигурация внешней электронных оболочек атома 4f65s25p66s2; степени окисления + 3, + 2 и, вероятно, + 4; энергии ионизации при последовательном переходе от Sm0 к Sm5+ соответствует . 5,63, 11,07, 23,43, 41,37, 62,7 эВ; электроотрицательность по Полингу 1,0-1,2; томный радиус 0,181 нм, ионные радиусы (в скобках даны координац. числа) Sm2+ 0,136 нм (7), 0,141 нм (8), 0,146 нм (9), Sm3+ 0,110 нм (6), 0,116 нм (7), 0,122 нм (8), 0,127 нм (9), 0,138 нм (12).
Содержание в земной коре 7·10-4% по массе, в морской воде 2,3·10-6 мг/л. Вместе с другими. РЗЭ содержится в минералах монаците, бастнезите (0,7-1,3% в пересчете на Sm2O3), лопарите, самарските, гадолините, ортите и некоторых др.
Самарий
- серебристо-желтый металл;
a-Sm имеет
тригональную кристаллическую решетку,
а = 0,8996 нм, a= 23,21, z = 3, пространственная
группа
;
b-Sm кристаллизуется в кубической решетке
типа a-Fe, а = 0,407 нм, z= 2, пространственная
группа Iт3т; температура перехода a
b
917 С,
DH перехода 3,1
кДж/моль;
т.пл. 1072 С, т.кип. 1788 С; плотность a-Sm 7,536
г/см3,
плотность b-Sm 7,40 г/см3;
29,5
Дж/(моль·К);
191,2
кДж/моль.
166,6 кДж/моль;
69,5 Дж/(моль·К);
давление
пара
4,18 Па (1072 °С);
r
5,2·10-7
Ом·м (73 К);
точка
Нееля
14 К;
твердость
по Бринеллю
450-600 МПа. Легко поддается механической
обработке.
На воздухе самарий окисляется медленно, при нагревании во влажном воздухе быстрее. С минеральными кислотами бурно реагирует, кипящей водой окисляется, взаимодействует с галогенами, халькогенами, N2, Н2 при нагревании.
В водных средах существует в виде производных Sm (III); в присутствии сильных восстановителей способен переходить в Sm (II). В неводных средах и в твердых дигалогенидах Sm2+ относительно устойчив. Дигалогениды самария образуются при действии Н2 или металлический Sm на SmF3 или SmCl3; Sm2+ существует также в расплавах галогенидных смесей, содержащих металлический самарий.
Концентрат, содержащий Sm, Eu, Gd, Tb и некоторые другие РЗЭ, разделяют экстракцией, ионообменной сорбцией или же комбинированными методом (вместе с селективным восстановлением Еu). Самарий из полученных таким образом растворов осаждают в виде карбоната или оксалата и затем прокаливают до Sm2O3.
Основной метод получения металлического самария-металлотермический восстановление Sm2O3 лантаном или мишметаллом в вакууме при 1600°С. Используют также карботермический методом Sm2O3.
Самарий впервые выделил П. Лекок де Буабодран в 1879 году. Обнаружен в минерале самарските, названном в честь русского геолога В. Е. Самарского-Быховца; лат. Samarium.
Европий – химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 63, атомная масса 151,96; относится к редкоземельным элементам (цериевая подгруппа лантаноидов). Состоит из двух стабильных изотопов - 151Еu (47,82%) и 153Еu (52,18%). Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов 45.10-26 м2. Конфигурация внешних электронных оболочек 4f75s25p65d06f2; степень окисления +3 (наиболее стабильна), +2; энергия ионизации при последовательном переходе от Еu0 до Еu4+ соответствует 5,664, 11,25, 24,70, 42,65 эВ; атомный радиус 0,202 нм; ионные радиусы (в скобках указано координационное число) Eu2+ 0,131 нм (6), Еи3 0,109нм (6).
Содержание европия в земной коре 1,3.10-4 % по массе, в морской воде 1,1.10-6мг/л. Вместе с другими РЗЭ содержится в минералах - монаците, лопарите, бастнезите, в меньшем количестве в ксенотиме, эвксените, гадолините, апатите.
Европий - металл светло-серого цвета; решетка кубического типа a-Fe, а = 0,4582 нм, пространственная группа Im3m; температура плавления - 826 °С, температура кипения 1559°С; плотность 5,245 г/см3; С0p 27,656 Дж/(моль.К); DH0пл 9,20 кДж/моль, DH0исп 146,85 кДж/моль; давление пара 1,47 Па (826 °С); r8,13.10-7 Ом.м; температурный коэффициент линейного расширения 26.10-6 К-1; парамагнетик, ниже 108 К (точка Кюри) ферромагнитен, магнитная восприимчивость 34,0.106 (293 К). Легко поддается механической обработке.
На воздухе европий постепенно покрывается пленкой оксидов и, при незначительном нагревании окисляется быстро. С водой и минеральными кислотами реагирует при комнатной температуре. Взаимодействует с галогенами, N2, Н2 при слабом нагревании.
Метод выделения европия из смеси РЗЭ основан на его восстановлении в растворах хлоридов РЗЭ цинком, амальгамами или электролитически до Eu(II) с дальнейшим осаждением сульфата, который переводят в оксалат, а затем в Еu2О3.
Европий был открыт Э. Демарсе в 1901 году и назван в честь Европы, названия части света.