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钐(Samarium)?

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简介:

钐是元素週期表中镧系元素,原子序为

图一:六方紧密堆积( hexagonal close-packed)

,进一步加热到

图二: 双六方紧密堆积结构(double-hexagonal close-packed structure )

化学性质:

刚製备而得的钐有银白色的光泽,但在空气中,它会慢慢地氧化,在 150^\circ C 时即具有自燃性,即使储存于矿物油中,钐也会渐渐氧化,并在表面形成灰黄色粉末状的氢氧化物混合物。因此必需保存在密封的惰性气体容器中。

钐是正电性金属,可与冷水缓慢反应或热水迅速的反应形成氢氧化钐:

\mathrm{2Sm_{(s)}+6H_2O_{(l)}\rightarrow 2Sm(OH)_{3(aq)}+3H_{2(g)}}

钐易溶于稀硫酸形成黄色至浅绿??色的 \mathrm{Sm(III)} 离子,它以 \mathrm{[Sm(OH_2)_9]^{3+}}?错合物的形式存在:

\mathrm{2Sm_{(s)}+3H_2SO_{4(aq)}\rightarrow 2Sm_{(aq)}^{3+}+SO_{4(aq)}^{2-}+3H_{2(g)}}

製备:

其製备方法如下:

  1. 虽然许多稀土矿中均含有钐元素,但钐几乎全是由独居石中提取而得的。
  2. 放射性物质衰变的产物中也有钐,工业上也利用离子交换法分离和纯化钐。
  3. 用金属镧热还原钐的氧化物 \mathrm{Sm_2O_3}?然后将金属钐蒸出也可得到金属钐。
  4. 将熔融态之氯化钐 \mathrm{SmCl_3}?电解也可获得。

化合物:

钐的氧化物中最稳定者为三氧化二钐 (\mathrm{Sm_2O_3})。它亦与其他许多的钐化物相同,存有几种结晶相。而三方晶系结构是从熔体??缓慢冷却而得。\mathrm{Sm_2O_3}?的熔点相当高 (2345^\circ C),因此通常不以直接加热达到此高温,而是使用通过一个射频线圈的感应加热法(Induction heating)。

\mathrm{Sm_2O_3}?的粉末可经由火焰熔融法(flame fusion method)产生 \mathrm{Sm_2O_3}?结晶的单斜晶系(monoclinic)之对称晶体,晶体为筒状的晶柱长约数厘米,直径大约一厘米。纯净的晶柱呈透明状,若含杂质则为橙色。加热三方晶系结构的 \mathrm{Sm_2O_3}?至 1900^\circ C,可将它转换到更稳定的单斜晶相。

钐是少数可以形成一氧化钐 (\mathrm{SmO}) 的镧系元素。在 1000^\circ C 温度和高于 50 千帕的压力下,\mathrm{Sm_2O_3}?的减少能得到有光泽的金黄色的化合物。\mathrm{SmO} 为立方岩盐晶格结构。

参考资料:

  1. Samarium。检索日期 2014.8.2, http://en.wikipedia.org/wiki/Samarium
  2. STUDIO HARD Deluxe。超萌!化学元素週期表。如何出版社,P.132~133。
  3. 西奥多、葛雷,译者吴瑶玲(2010) 。看得到的化学,你一辈都会用到的化学知识。台北市:大是文化有限公司。
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