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Jul 09, 2023

Hanington 교수의 과학에 관해 말하기: 희귀한 것

사마륨은 우리가 2주 전에 조사한 방사성 프로메튬 바로 다음으로 우리 목록에서 조사할 다음 요소입니다. 1879년 프랑스 화학자 Paul-Emile Lecoq de Boisbaudran이 발견한 사마륨

사마륨은 우리가 2주 전에 조사한 방사성 프로메튬 바로 다음으로 우리 목록에서 조사할 다음 요소입니다. 1879년 프랑스 화학자 Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran이 발견한 사마륨은 화학적 조성이 화학식 (YFe3+Fe2+U,Th,Ca)2(Nb,Ta)인 방사성 희토류 광물 계열인 사마르스카이트 광물의 이름을 따서 명명되었습니다. 2O8.

광물 자체는 러시아 광산 관리인 Vassili Samarsky-Bykhovets 대령의 이름을 따서 명명되었습니다. 그는 그의 이름을 딴 화학 원소를 가진 최초의 사람이 되었습니다. 비록 간접적으로 이루어졌다고 말할 수 있지만 다음은 핀란드의 이름을 딴 가돌리늄입니다. 1886년 광물학자 요한 가돌린.

사마륨은 우리가 다룬 모든 희토류와 마찬가지로 공기 중에서 천천히 산화되는 적당히 단단한 은빛 금속입니다. 란탄 계열의 전형적인 구성원인 사마륨은 일반적으로 +3의 산화 상태를 갖습니다. 사마륨은 지각에서 40번째로 풍부한 원소이며 주석과 같은 금속보다 더 흔합니다. 세륨의 주요 광석인 세라이트를 포함한 여러 광물에서 최대 2.8%의 농도로 발견될 수 있습니다. 브라질 광물인 플로렌사이트를 제외하고 사마륨이 가장 지배적인 원소인 광물은 거의 없습니다. 그 외에도 사마륨은 모나자이트(monazite)와 바스트네사이트(bastnäsite), 기타 희토류 원소와 함께 가장 흔한 상업적 원료로 흔히 발견됩니다. 두 광물 모두 주로 중국에서 발견되지만 미국도 일부를 생산합니다. Mountain Pass에 있는 대규모 활성 광산 중 하나는 캘리포니아 국경을 넘은 후 Primm을 조금 지나서 15번 주간 고속도로에서 볼 수 있습니다.

사마륨의 주요 용도는 네오디뮴으로 만든 자석만큼 강하면서도 영구 자기 특성을 잃지 않고 700°C 이상의 상당히 높은 온도를 견딜 수 있는 자석을 만들기 위한 코발트 합금으로 사용됩니다. 사마륨은 아연과 유사한 경도와 밀도를 갖고 있으며 끓는점이 1,794°C에 불과해 광석으로부터 분리하는 데 도움이 됩니다. 또한 상자성(paramagnetic)인데, 이는 실제로 강자성체인 철만큼 강력하지는 않지만 자석의 극에 약하게 끌린다는 의미입니다.

공기 중에서 사마륨은 실온에서 서서히 산화되며, 산화 과정이 통제 불가능해지면 150°C에서 자연적으로 연소되기 시작합니다. 금속은 미네랄 오일에 보관해도 노란색으로 변색됩니다. 샘플의 유일한 금속성 외관은 아르곤과 같은 불활성 가스 하에서 유리 앰플에 밀봉하여 보존할 수 있습니다.

자연적으로 발생하는 사마륨 동위원소는 7개가 있으며 Sm-152가 26.8%로 가장 풍부합니다. 동위원소 중 두 개는 약간 방사성이어서 반감기가 엄청납니다. Sm-147은 1.06E11년이고 Sm-148은 훨씬 더 길어서 7E15년입니다.

사마륨의 반감기는 암석과 운석의 나이를 결정하는 데 사용되는 기술인 사마륨-네오디뮴 연대측정이라는 과정에서 유용하게 사용될 수 있습니다. 수명이 긴 사마륨 동위원소 Sm-147에서 안정한 네오디뮴 동위원소 Nd-143으로의 알파 붕괴를 기반으로 샘플에 존재하는 원소의 비율은 지각 물질의 사마륨 대 네오디뮴의 새로운 비율에 따라 달라지는 방식으로 발전합니다. 맨틀 소재와는 대조적입니다. 과학자들은 사마륨-네오디뮴 연대측정을 통해 지각 물질이 ​​언제 형성되었는지 확인할 수 있다고 말합니다.

사마륨에는 다른 용도도 있습니다. 방사성동위원소 Sm-153(원자로에서 제조됨)은 사마륨 렉시드로남(때때로 쿼드라메트라고도 함)의 활성 성분이며 베타를 방출하기 때문에 폐암, 전립선암, 유방암 및 골육종의 치료제로 암세포를 죽이는 데 사용됩니다. 입자. 방출을 방출하는 대신 동위원소 Sm-149는 이를 흡수할 수 있으며 붕소나 카드뮴 막대보다 "독성"이 적기 때문에 원자로에 사용되는 제어봉의 효과적인 중성자 흡수제로 사용됩니다.

앞서 언급했듯이 사마륨의 가장 중요한 용도는 명목상 SmCo5 또는 Sm2Co17인 자석을 제조하는 것입니다. 이 기술은 Wright-Patterson 공군 기지의 Karl Strnat가 수행한 작업을 기반으로 1960년대 초에 개발되었습니다. 네오디뮴 자석만큼 강하기 때문에 일반적으로 소형 모터, 헤드폰, 기타 및 기타 악기용 고급 자기 픽업에서 사용됩니다. 왜냐하면 기계적 충격에 노출될 때 자기소거에 더 잘 저항하기 때문입니다. Samarium Cobalt Noiseless Pickup이라는 일렉트릭 기타 픽업을 보면 해당 요소에 대해 현재 알고 있는 내용을 친구들에게 알릴 수 있습니다.