Samario

El samario es un elemento químico que pertenece a la serie química de los lantánidos, también conocidos como tierras raras. En la tabla periódica se ubica entre el prometio y el europio. Su masa atómica es 150,35, su símbolo el Sm y su número atómico es el 62.

Aunque es catalogado como una tierra rara, el samario es un elemento relativamente abundante en la corteza terrestre, siendo más abundante que el estaño. Comúnmente se encuentra formando parte de minerales como la gadolinita, la cerita, la samarskita, entre otros.

El descubrimiento del samario se le atribuye al químico francés Paul Lecoq de Boisbaudran, quien en 1879 analizó espectroscópicamente una muestra de samarskita, observando unas agudas líneas espectrales emitidas por el óxido de samario. Además, este químico logró aislarlo por primera vez.

Características y propiedades

El samario es un metal lantanoide moderadamente duro de color plateado.

Este metal se oxida lentamente al exponerse al aire.

Físicamente es similar al zinc, específicamente en lo que respecta a dureza y densidad.

Es el 3° metal lantanoide más volátil, después del iterbio y el europio.

En la tabla periódica no pertenece a ningún grupo, pero forma parte del bloque f.

Aunque el samario no tiene ningún rol biológico, es un metal ligeramente tóxico.

El samario tiene 21 isótopos, de los cuales solamente siete de ellos se encuentran en la naturaleza. El samario-147, el samario-148 y el samario-149 son radioisótopos, que se desintegran por decaimiento alfa (emisión de núcleos de helio-4; 2 protones y 2 neutrones).

En la naturaleza no se encuentra en estado puro.

El samario es el 40° metal más abundante en la corteza terrestre, que está presente en varias especies minerales, las más conocidas son la cerita, la gadolinita, la samarskita, la monacita y la bastnasita. La monacita y la bastnasita son las principales fuentes comerciales del samario.

Los principales productores mundiales de samario son China, Estados Unidos e India. Sin embargo, China mantiene un predominio tanto en la minera como en la producción de samario.

Propiedades físicas

  • Su punto de fusión es 1072 °C y su punto de ebullición es 1803 °C.
  • Organolépticamente, es un metal lustroso, plateado, inodoro y relativamente duro.
  • Su densidad es igual a 7353 kg/m3.
  • En condiciones ambientales promedio se encuentra en estado sólido.
  • Es un metal paramagnético a temperatura ambiente.
  • Este metal adquiere propiedades anti-ferromagnéticas cuando es enfriado hasta una temperatura de -258,35 °C. Y adquiere propiedades superconductoras al ser dopado con buckminstefullereno y a una temperatura por debajo de -265,15 °C.

Propiedades químicas

  • Es razonablemente estable expuesto al aire a temperatura ambiente.
  • Reacciona lentamente con agua fría y rápidamente con agua caliente para formar hidróxido de samario.
  • Se disuelve rápidamente en ácido sulfúrico.
  • Entra en combustión espontánea expuesto al aire a una temperatura cercana a los 150 °C.
  • El sulfuro de samario tiene una alta estabilidad térmica y una buena eficiencia termoeléctrica en ambientes con una temperatura superior a los 1100 °C.
  • El óxido de samario es soluble en la mayoría de los ácidos.
  • El ioduro de samario (II) es un buen agente de reducción en la síntesis química.
  • Aunque sea almacena en aceite mineral este metal lantanoide se oxida y adquiere un color grisáceo amarillento.
  • El samario puede conservar su aspecto metálico almacenado en contenedor sellado con gases inertes, como el argón.
  • Sus estados de oxidación son 0, +2 y +3.
  • Atómicamente está compuesto por 62 electrones, 90 neutrones y 62 protones.
  • Sus electrones oscilan en 6 niveles energéticos.

Usos

El samario es usado en la elaboración de aleaciones samario-cobalto que son empleadas en la fabricación de imanes de alta magnetización permanente y de alta resistencia a la desmagnetización. Estos imanes se usan en motores, audífonos e instrumentos musicales.

Los compuestos de samario y el propio metal son también usados como catalizadores en la descomposición de plásticos, en la decloración de contaminantes, en la deshidratación y deshidrogenación del etanol.

El isótopo samario-153 se utiliza en la radioterapia paliativa, empleada para reducir el dolor en pacientes terminales por medio de la eliminación de células cancerígenas en pulmones, próstata, pechos, entre otros.

Radioterapia Paliativa
Radioterapia paliativa

El  isótopo samario-149 se emplea en las barras de control de reactores nucleares por su alta sección efectiva para la captura de neutrones.

El óxido de samario es aplicado en la óptica para absorber radiación infrarroja, siendo agregado a cerámicas y vidrios.

El samario metálico se emplea en lámparas voltaicas de arco de carbono para proyección e iluminación de películas.

Lámparas voltaicas de arco de carbono
Lámparas voltaicas de arco de carbono

La aleación hexaboro de samario puede ser usado como aislante topológico, el cual puede ser de gran importancia en el campo de la computación cuántica. Un aislante topológico permite a los electrones fluir únicamente en su superficie, bloqueando el paso a su interior.

Dónde se encuentra

Los principales yacimientos minerales de samario se encuentran en China, Estados Unidos, Brazil, India, Sri Lanka y Australia.

La distribución de samario en el suelo es muy irregular debido a que depende absolutamente en el estado químico del metal.

Obtención

El samario puro se obtiene por medio de procesos de intercambio iónico, técnicas de extracción por solventes y deposición electroquímica. Generalmente se aplica el proceso de intercambio iónico a la arena de monacita.

Arena de monacita
Arena de monacita

No obstante, este metal se obtiene frecuentemente por medio de electrólisis de una mezcla fundida de cloruro de samario (III) con cloruro de sodio o de calcio.

Alternativamente, el samario se puede obtener reduciendo su óxido con lantano, para generar una sustancia que posteriormente es destilada para separar el samario y el lantano.

Quién lo descubrió

Durante la segunda mitad del siglo XIX numerosos científicos publicaron investigaciones acerca la detección del samario y otros lantanoides. Entonces, por consenso de la comunidad científica internacional el crédito por el descubrimiento del samario fue dado a Lecoq de Boisbaudran.

Lecoq de Boisbaudran
Lecoq de Boisbaudran

Lecoq demostró la existencia del samario aislando óxido e hidróxido de samario de una muestra de samarskita y analizando su espectro de emisión en 1879, en París.

Este químico bautizó al nuevo elemento como Samaria por el mineral analizado, cuya denominación proviene del nombre del ingeniero ruso Vassili Samarky-Bykhovets, quien lo descubrió en la región rusa de Urals.

Luego, el nombre Samaria se transformó en Samarium. Actualmente, el nombre samaria se emplea para identificar brevemente al óxido de samario.

Cabe destacar que en 1878 el químico suizo Marc Delafontaine anunció el descubrimiento de un nuevo elemento, al que llamó Decipium. No obstante, estudios exhaustivos entre 1880-1881 demostraron que era una mezcla de elementos, entre los que estaba uno similar al samario.