სამარიუმი

თავისუფალი ქართულენოვანი ენციკლოპედია ვიკიპედიიდან
გადასვლა: ნავიგაცია, ძიება
სამარიუმი / Samarium (Sm) Sm-TableImage.png
ელემენტის რიგითი ნომერი 62
მარტივი ნივთიერების გამოსახულება
Samarium 1-cropflipped.jpg
ლითონი არის მოვერცხლისფრო ფერის მიეკუთვნება იშვიათმიწა ელემენტებს
ატომის თვისებები
ატომური მასა
(მოლური მასა)
150,36 მ. ა. ე. (/მოლი)
ატომის რადიუსი 181 პმ
იონიზაციის ენერგია
(პირველი ელექტრონი)
1): 540,1 (5,60) 2): 3): კჯ/მოლი (ევ)
ელექტრონული კონფიგურაცია [Xe] 4f6 6s2
ქიმიური თვისებები
კოვალენტური რადიუსი 162 პმ
იონური რადიუსი (+3e) 96,4 პმ
ელექტროუარყოფითობა
(პოლინგის თანახმად)
1,17
ელექტროდული პოტენციალი Sm←Sm3+ −2,30 ვ
Sm←Sm2+ −2,67 ვ
ჟანგვის ხარისხი 3, 2
მარტივი ნივთიერებების თერმოდინამიკური თვისებები
ნივთიერების სიმკვრივე 7,520 /სმ³
ხვედრითი თბოტევადობა 29,5[1] /(·მოლი)
თბოგამტარობა (13,3) ვტ/(·კ)
დნობის ტემპერატურა 1350
დნობის სითბო 8,9 კჯ/მოლი
დუღილის ტემპერატურა 2064
აორთქლების სითბო 165 კჯ/მოლი
მოლური მოცულობა 19,9 სმ³/მოლი
მარტივი ნივთიერების კრისტალური მესერი
მესრის სტრუქტურა რომბიედრული
მესრის პერიოდი 3,621 Å
შეფარდება 7,25n/
დებაის ტემპერატურა 166


სამარიუმის ატომის სქემა
Sm 62
150,36
[Xe] 4f6 6s2
სამარიუმი

სამარიუმი — ლითონი, ლანთანოიდების ჯგუფის ქიმიური ელემენტი.

ისტორია და სახელწოდების წარმომავლობა[რედაქტირება]

ელემენტი გამოყოფილ იქნა მინერალ სამარსკიტიდან ((Y,Ce,U,Fe)3(Nb,Ta,Ti)5O16). ამ მინერალს 1847 წელს სახელი მიეცა რუსი სამთო ინჟინერის პოლკოვნიკ ვასილი სამარსკი-ბიხოვეცის პატივსაცემად (გერმანელი ქიმიკოსის ჰენრიხ როზეს წარდგენით, რომელსაც სამარსკიმ გადასცა ამ მინერალის ნიმუშები). ახალი, ადრე უცნობი ელემენტი სამარსკიტში აღმოჩენილი იქნა სპქტროსკოპიულად ფრანგი ქიმიკოსის ლაფონტენმა 1878 წელს და პოლ ემილ ლეკოკ დე ბუაბოდრანმა 1879 წელს. 1880 წელს აღმოჩენა დამტკიცებული იქნა შვეიცარიელი ქიმიკოსის ჟან შარლგალისარდ მარინიაკმა. სუფთა ლითონური სამარიუმი პირველად ქიმიურად გამოყოფილი იქნა მხოლოდ XX საუკუნის დასაწყისში.

ბუნებაში[რედაქტირება]

Searchtool-80%.png მთავარი სტატია : იშვიათმიწა ელემენტები.

სამარიუმის შემცველობა დედამიწის ქერქში შეადგენს 8 გრ/ტ, ოკეანის წყალში 1,7×10−6 მგრ/ლ[2].

საბადოები[რედაქტირება]

სამარიუმი შედის ლანთანოიდების შემადგენლობაში, რომლებიც ხშირად გვხვდება აშშ, ყაზახეთში, რუსეთში, უკრაინაში, ავსტრალიაში, ბრაზილიაში, ინდოეთში, სკანდინავიაში.

იზოტოპები[რედაქტირება]

ბუნებრივი სამარიუმი შედგება ოთხი სტაბილური იზოტოპისაგან 144Sm (იზოტოპური გავრცობადობა 3,07 %), 150Sm (7,38 %), 152Sm (26,75 %), 154Sm (22,75 %) და სამი სუსტრადიოაქტიური იზოტოპისაგან 147Sm (14,99 %, ნახევარდაშლის პერიოდი — 106 მილიარდი წელი), 148Sm (11,24 %; 7×1015 წელი), 149Sm (13,82 %; > 2×1015 წელი, ზოგ წყაროში აღნიშნულია როგორც სტაბილური)[3]. ასევე არსებობს ხელოვნურად სინთეზირებული სამარიუმის იზოტოპები, რომელთა შორის ყველაზე ხანგრძლივად არსებულია — 146Sm (ნახევარდაშლის პერიოდი — 103 მილიონი წელიт) და 151Sm (90 წელი).

მიღება[რედაქტირება]

ლითონურ სამარიუმს მიიღებენ მეტალოთერმული და ელექტოლიტური მეთოდით, წარმოების სტრუქტურის და ეკონომიკური მონაცემების გათვალისწინებით. სამარიუმის მსოფლიო წარმოება შეფასებულია რამდენიმე ასეულ ტონად, მისი უდიდესი ნაწილი მოიპოვება იონოგამცვლელი მეთოდით მონაციტის ქვიშისაგან.

ღირებულება[რედაქტირება]

99—99,9 % სიწმინდის სამარიუმის ზოდების ფასი მერყეობს მიახლოებით 50-60 დოლარი 1 კილოგრამზე.

ფიზიკური თვისებები[რედაქტირება]

ლითონური სამარიუმი არის — ლითონი რომელიც შესახედად ჰგავს ტყვიას, ხოლო მექანიკური თვისებებით - თუთიას.

ქიმიური თვისებები[რედაქტირება]

ჰაერზე სამარიუმი ნელა იჟანგება, ჯერ იფარება მუქი ფერის ოქსიდის ფენით Sm2O3, ხოლო შემდეგ — ფხვნილად დაშლის დროს ღებულობს მოყვითალო ელფერს.

სამარიუმი — მაღალაქტიური ლითონია. ის იხსნება მჟავეებში, იწვის ჰაერზე (ოქსიდის წარმოქმნით), რეაგირებს აზოტთან (ნიტრიდის წარმოქმნით), ნახშირბადთან (კარბიდების წარმოქმნით), ჰალკოგენიდებთან (მონო- და ორ-სამ ვალენტიანი სულფიდების, სელენიდების, ტელურიდების წარმოქმნით), წყალბადთან (ჰიდრიდების წარმოქმნით), სილიციუმთან (სილიციდების წარმოქმნით), ბორთან (ბორიდების წარმოქმნით), ფოსფორთან (ფოსფიდები), დარიშხანთან (არსენიდები), სტიბიუმთან (ანტიმონიდები), ბისმუტთან (ბისმუტიდები) და ყველა ჰალოგენიდებთან (ფტორიდები, ქლორიდები, ბრომიდები, იოდიდები).

გამოყენება[რედაქტირება]

მაგნიტური მასალები[რედაქტირება]

სამარიუმი ფართოდ გამოიყენება ზემძლავრი მუდმივი მაგნიტების წარმოებისათვის, კობალტთან და სხვა ელემენტების შენადნობებში. თუმცა ბოლო წლებში შეიმჩნევა ამ მაგნიტებში სამარიუმის ჩანაცვლება ნეოდიმიუმით, ამის მიუხედავად სამარიუმის შენადნობების შესაძლებლობები ამით არ ამოიწურება.

სამარიუმის და კობალტის შენადნობების ლეგირებით ისეთი ელემენტებით, როგორიცაა ცირკონიუმი, ჰაფნიუმი, სპილენძი, რკინა და ვერცხლისწყალი მიღწეულია კოერციტიული ძალის და ინდუქციის საკმაოდ მაღალი მაჩვენებლები. ასევე მის საფუძველზე შესაძლებელია მუდმივი მანითების შექმნა რომლებიც 3-ჯერ და უფრო მეტჯერ უკეთესი მახასიათებლები აქვთ მაგნუტური ენერგიისა და ველის მიხედვით, ვიდრე სხვა მაგნიტურ შენადნობებს რომლებიც იშვიათმიწა ლითონების საფუძველზე არიან შექმნილნი.

თერმოელექტრული მასალები[რედაქტირება]

ეხლახან აღმოჩენილ თერმო-ე.მ.ძ-ის გენერაციის ეფექტს სამარიუმის მონოსულფიდში SmS აქვს საკმაოდ მაღალი მარგი ქმედების კოეფიციენტი მიახლოებით 50%[4]. უკვე SmS მონოკრისტალის გახურებისას 130 °C-მდე (რაც ხსნის პერსპექტივას დაბალპოტენციური სითბოს უტილიზაციისა) ამ ეფექტისა და თერმოელექტრული ემისიის ერთობლივი ექსპლუატაციის შემთხვევაში ან კლასიკურ თერმოელემენტებთან, ადვილად შეიძლება მიღწეულ იქნას ელექტროენერგიის გამომუშავების მ.ქ.კ. 67—85 %-მდე, რაც ძალიან აქტუალურია ორგანული საწვავების შეზღუდული მარაგის შემცირების გამო. უკვე დღეს საცდელი გენერატორები კონკურენტუნარიანნი არიან ყველანაირი სითბური ძრავასთან შედარებით (დიზელისა და სტირლინგის ძრავების ჩათვლით), რაც იძლევა საშუალებას ვიფიქროთ ავტომობილში ამ ეფექტის დანერგვის შესახებ როგორც ძირითადი ძალური დანადგარისა. იმის გათვალისწინებით რომ სამარიუმი მეტად რადიაციამედეგია, სამარიუმის მონოსულფიდი შეიძლება გამოყენებული იქნას ატომური რეაქტორების კონსტრუირებისას. ის პირდაპირ გარდაქმნის თბო და ნაწილობრივ იონიზირებად გამოსხივებას ელექტროენერგიად (კოსმოსური რეაქტორები, ღრმა კოსმოსის რეაქტორები). ასე რომ, სამარიუმის მონოსულფიდი ახლო მომავალში დაიკავებს ერთ ერთ მოწინავე ადგილს მცირე და დიდ ენერგეტიკაში, კოსმოსური ბაზირების და ავიაციური ტრანსპორტის ატომური ძალური დამადგარების წარმოებაში, მომავლის ავტომობილების ძალოვანი დანადგარების წარმოებაში, საყოფაცხოვრებო და სამხედრო საჭიროების კომპაქტური და მძლავრი დენის წყაროების წარმოებაში . საინტერესოა აღინიშნოს, ის გარემოება, რომ სამარიუმის მონოსულფიდის საფუძველზე ადვილად გადასაწყვეტია ამოცანა ავტომობილური ტრანსპორტის ბირთვული ძალოვანი დანადგარების შესაქმნელად, და ამასთან საკმაოდ უსაფრთხოსი (ბირთვული ავტომობილი).

როგორც ელექტრული მასალა შეზღუდულად გამოიყენება სამარიუმის ტელურიდი (თერმო-ე.მ.ძ 320 მკვ/К).

ბირთვული ენერგეტიკა[რედაქტირება]

ბირთვული ენერგეტიკაში სამარიუმი გამოიყენება ატომური რეაქტორის სამართავად, რადგანაც ბუნებრივი სამარიუმისათვის სითბური ნეიტრონების მიტაცების განიკვეთი 6800 ბარნზე მეტია. სამარიუმი სხვა მითაცების მაღალი განიკვეთის მქონე ელემენტებთან განსხვავებით (ბორი, კადმიუმი) რეაქტორში «არ გამოიწვება», რადგანაც ინტენსიური ნეიტრონული დასხივებისას წარმოიქმნება სამარიუმის შვილობილი იზოტოპები, რომლებსაც ასევე აქვთ ნეიტრონების მიტაცების დიდი განიკვეთი. სითბული ნეიტრონების მიტაცების ყველაზე დიდი განიკვეთი სამარიუმის იზოტოპებს შორის (ბუნებრივ ნარევში) აქვს სამარიუმ-149 (41000 ბარნი). ატომურ მრეწველობაში გამოიყენება ჟანგი (სპეციალური მინანქარი და მინები), ჰექსაბორიდი და კარბიდი (მარეგულირებელი ღეროები), სამარიუმის ბორატი.

გიგანტური მაგნიტოკალორიული ეფექტი[რედაქტირება]

სამარიუმის და სტრონციუმის მანგანატები ფლობენ გიგანტურ მაგნიტოკალორიული ეფექტს და შეიძლება გამოყენებულ იქნან მაგნიტური მაცივრების კონსტრუირებისას.

გიგანტური მაგნიტოელექტრული ეფექტი[რედაქტირება]

სამარიუმის მოლიბდატი ფლობს მეტად დიდ მაგნიტოელექტრულ ეფექტს, ვიდრე, მაგალითად, გადოლინიუმის მოლიბდატი, და ახლა ინტენსიურად შეისწავლება.

მინის წარმოება[რედაქტირება]

სამარიუმის ოქსიდი გამოიყენება სპეციალური ლუმინესცენტნური და ინფრაწითელი გამოსხივების მშთანთქავი მინების ცარმოებისას.

ცეცხლგამძლე მასალები[რედაქტირება]

სამარიუმის ოქსიდი გამოირჩევა მეტად მაღალი ცეცხლმედეგობით, აქტიური ლითონების შენაერთების (შენადნობები) მიმართ მედეგობით და ლღვობის მაღალი ტემპერატურით (2270 °C). ამის გამო ის გამოიყენება როგორც კარგი ცეცხლგამძლე მასალა.

გამოყენების სხვა დარგები[რედაქტირება]

სამარიუმი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ლაზერული გამოსხივების ასამოქმედებლად თხევად და მყარ გარემოებში. სამარიუმი ასევე გამოიყენება როგორც ლუმინოფორების აქტივატორი, ფერადი ტელევიზორების და მობილური ტელეფონების ცარმოებაში.

ლითონური სამარიუმი გამოიყენება მბჟუტავი განმუხტვის სტარტერის ელექტროდების წარმოებაში.

სამარიუმის ზესუფთა ოქსიდი გამოიყენება მიკროელექტრონიკაში როგორც დიელექტრიკი.

ბიოლოგიური როლი[რედაქტირება]

სამარიუმის ბიოლოგიური როლი ძალიან სუსტადაა შესწავლილი. ცნობილია, რომ ის ასტიმულირებს მეტაბოლიზმს. სამარიუმისა და მისი ნაერთების ტოქსიკურობა, როგორც სხვა იშვიათმიწა ელემენტებისა, არც ისე მაღალია.

რესურსები ინტერნეტში[რედაქტირება]

Commons-logo.svg
ვიკისაწყობში? არის გვერდი თემაზე:

სქოლიო[რედაქტირება]

  1. რედკოლ.:ზეფიროვი (მთ. რედ.) ქიმიური ენციკლოპედია: 5 ტომად. — მოსკოვი: დიდი საბჭოთა ენციკლოპედია, 1995. — ტომი: 4. — გვ. 639. — 20 000 ეგზ. — ISBN 5—85270—039—8
  2. J.P. Riley and Skirrow G. Chemical Oceanography V. I, 1965
  3. თარგი:Справочник:Nubase2003
  4. http://www.ioffe.rssi.ru/journals/ftt/2001/03/p423-426.pdf