Son Haberler

Samaryum Nedir, Nerelerde Kullanılır?

-
Eylül 15, 2022
Samaryum Nedir, Nerelerde Kullanılır?

Samaryum, kalıcı mıknatıslarda kullanılan bir bileşendir. Ender toprak elementleri ailesinin “ender olmayan” aboneleri arasında yer alır.

Samaryum Nedir, Nerelerde Kullanılır?

Samaryum, ender toprak elementleri arasında bulunan elementlerdendir. Mütevazı uygulamaları olan samaryum, yaygın olarak mıknatıslarda ve aydınlatma sistemlerinde kullanılır. Bazı kanser cinslerinin rehabilitasyonunda da yararlanılan bir element olan samaryum, yüksek manyetik özellikleri nedeniyle seçim edilen metaller arasında yer alır. İsviçreli bir bilim adamının varlığını tespit ettiği, Fransız bir kimyacının izole ettiği samaryum, Rus bir albayın adını alır. Samaryumla alakalı tüm ayrıntılar yazımızda…

Tarihçesi 

Samaryum, 1879 senesinde Fransız kimyacı Paul Emile Lecog de Boisbaudran tarafından Paris’te keşfedilmiştir. Bazı kaynaklarda, samaryumun, 1853 senesinde İsviçre’nin Cenevre kentinde kimyacı Jean Charles Galissard de Marignac tarafından keşfedildiği belirtiliyor. Samaryumun bulguyu 1850’li senelerden sonra bir hayli kimyacı tarafından bülten edilse de kâşifi olarak Boisbaudran kayıtlara geçmiştir.

Marignac, ilk olarak bazı ender toprak elementleri karışımı olan didimyumda aşikar absorpsiyon çizgileri ile spektroskopik olarak samaryumu tespit etmiştir. Boisbaudran ise, samarskit mineralinden ilk olarak samaryum tuzu elde eden addır. Boisbaudran, ilk olarak samarskitten didimyumu ayrıştırdı ve bir didimyum nitrat solüsyonu hazırladı. Daha sonra amonyum hidroksit ilave etti ve iki çözelti oluştuğunu tespit etti. Bu çözeltilerden biri didimyumdu, ötekiyi de element samaryumdu. Saf samaryum, ilk olarak 1901 senesinde Eugene-Anatole Demercay tarafından elde edildi. 1970’li senelerde samaryum-kobalt alaşımlı mıknatıslar üretildi.

“Samaryum” sözcüğü, Rus Maden Mühendisleri Birliği Genel Sekreteri Albay Vasili Evgrafovich Samarsky-Bykhovets’in adından esinlenilerek türetilmiştir. Dolaylı olarak isminin bir elemente verildiği ilk birey Bykhovets’tir. Bunun nedeni şu; Bykhovets, 1847 senesinde Ural dağlarındaki Miass kasabası yakınlarında bulduğu bir minerali araştırılmak üzere Alman mineraloglar Gustav Rose ve Heinrich Rose kardeşlere gönderdi. Bu mineral, daha sonra Boisbaudran tarafından incelendi ve mineralde yeni bir element keşfetti. Bu nedenle Boisbaudran, Rus Bykhovets’i şereflendirmek için minerale “samarskit” ismini verdi. Bulduğu element için de “samaria” adını önerdi. Daha sonra bu ad değişik elementlerle geçim sağlaması için “samarium” olarak değiştirildi.


Fiziksel ve Kimyevi Özellikleri

Samaryumun kimyevi sembolü “Sm”dir. Atom numarası 62, atom ağırlığı 150,36, yoğunluğu 7,52’dir. Erime noktası 1074 derece, kaynama noktası 1794 derecedir. Ender toprak elementleri arasında yer alır. Kristal yapısı trigonaldır. 922 derecede beden merkezli kübik bir faza dönüşür. Uçucu, gümüşî bir metaldir. Sertliği ve yoğunluğu bakımından çinko ile eşlik gösterir. Elektropozitifliği oldukça yüksektir.

Samaryum bileşikleri sarı ve pembe renklerinin tonlarındadır. Havada basitçe okside olur. Genellikle +3 kıymetlikli oksidasyon vaziyeti sergiler. Havada 150 derecede kendiliğini alevlenir. Mineral yağları içinde dahi kademe kademe oksitlenir ve yüzeyinde grimsi sarı bir toz oluşur. Yaygın bileşikleri; monoksit, monokalkojenitler ve iyodür biçimindedir. Bir dizi organik bileşikler de oluşturabilir. Samaryum bileşikleri, manyetik özelliklerini kaybetmeden 700 derecenin üzerindeki sıcaklıklara sabredebilir. Oda sıcaklığında paramanyetiktir. Lantanitler arasında manyetik momenti en az faal lantan ve lütesyumdan sonra üçüncü sıradadır.

Metalik samaryum, argon gibi inert gazlarla sızdırmaz bir etrafta veya kapta saklanabilir. Soğuk su ile yavaş yavaş tepkine girer. Samaryum hidroksit oluşturmak için sıcak su ile süratli bir biçimde tepkine girer. Trihalojenleri oluşturmak için tüm halojenlerle tepkine girer. 700 ila 900 derece altında lityum ve sodyum metalleri ile indirgendiğinde dihalojenürler oluşur. Seyreltik sülfürik asit içinde basitçe erir. En balanslı oksidi, seskioksittir. Seskioksit, birkaç kristal fazda bulunabilir. Monoksit oluşturan az rakamdaki lantanitten biridir. Samaryum, trivalent sülfür, selenit, tellürür ve iki kıymetlikli kalsiyojenitler oluşturabilir. Oda sıcaklığında tazyik uygulandığında yarı geçirgen metalik hale dönüşür. Vakum altında samaryum oksit ve borun sinterleme tozları, birkaç samaryum borid fazı kapsayan bir toz verir.

Tabiatta ender bulunur. Yerkabuğunda en bol bulunan elementler arasında 40. sırada yer alır. Lantanitler arasında en bol beşinci elementtir. Ender toprak elementi olmasına karşın bir hayli elementten daha bol bulunur. Kalaydan daha yaygındır. Tabiatta saf olarak bulunmaz. En yaygın samaryum mineralleri; serit, gadolinit, samarskit, monazit, bastnasittir ve florenkittir. Monazit ve bastnasit, en ehemmiyetli ticari kaynaktır. Monazitte yüzde 3 etrafında bulunan samaryum, misch metalde takribî yüzde 1 oranındadır. Uçucu özelliği nedeniyle minerallerden basitçe ayrıştırılabilir.

Samaryum, tabiatta 7 izotopun karışımından oluşur. Bu izotoplar; Sm-144 % 3,1, Sm-147 % 15, Sm-148 % 11,2, Sm-149 13,8, Sm-150 7,4, Sm-152 % 26,7 ve Sm-154 % 22,8 biçimindedir. Bunlardan 144, 149, 150, 152 ve 154 kütle numaralı izotoplar kararlıdır. En uzun yarılanma ömrü bulunan Sm-146, Sm-147 ve Sm-148 izotopları, alfa parçacıklarının emisyonu ile neodim izotoplarına kadar bozunur. Daha hafif ve karasız izotopları, elektron tutma bozunma modu ile prometyum izotoplarına kadar bozunur. Ağır olan izotopları ise, beta bozunma modu ile evropiyum izotoplarına kadar bozunur. Samaryumun 5 adet de nükleer izomeri bulunur. Bunlardan Sm-141m’nin yarılanma ömrü 22,6 dakika, Sm-143m’nin 66 saniye, Sm-139m’nin ise 10,7 saniyedir. Sm-153 izotopu, yarılanma ömrü 46,3 saat olan bir beta yayıcısıdır. Sm-147 ise, düşük kütle numarasına karşın natürel olarak alfa parçacıkları yayar. Bu izotopun yarılanma ömrü 130 milyar yıldır. Uranyumun fizyon mahsulleri arasında Sm-151 izotopu da bulunur.

Hangi Alanlarda Uygulamaları Vardır?

Samaryumun en yaygın kullanımı klasik ve kalıcı mıknatıslardır. Sinema sanayisi aydınlatmaları ve kanser rehabilitasyonunda da yaygın olarak kullanılan bir elementtir. Samaryum iyodür, kimyevi birleşimlerde indirgeme maddesi olarak kullanılır. Sm-149 izotopu, güçlü nötron soğurucu özelliği nedeniyle nükleer reaktör hakimiyet çubuklarının katkılarındandır. Samaryum ayrıca, bazı kimyevi tepkinlerde ideal bir katalizördür.

Samaryum, bileşikleri ve alaşımlarının kullanıldığı bazı alan ve mahsuller şunlardır; röntgen lazerleri, radyoaktif tarihleme uygulamaları, seramik, sırça…


Samaryum Alaşımlı Mıknatıslar

Samaryum, kobalt ile beraber kalıcı mıknatısların bileşenidir. Manyetik özelliklerini senelerce gözetebilen kalıcı veya aralıksız mıknatıslar arasında en öğrenilen mıknatıs cinsi, samaryum-kobalt alaşımı mıknatıslardır. İçeriklerindeki samaryum ve kobalt ölçüsüne göre çeşitlere ufalar. Bu mıknatıslar 500 ila 700 derece sıcaklıklarda dahi manyetik özelliğini yitirmeden işlev göreöğrenir. Samaryumun tabiatta az bulunması ve buna paralel olarak kobalt gibi pahalı olması bu cins mıknatısların yaygın kullanımını kısıtlamıştır. Bu nedenle 1970’li senelerde buluş edilen Sm-Co alaşımlı mıknatıslar, tahtını, 1980’li senelerde buluş edilen neodim, bor ve demir alaşımlı mıknatıslara vazgeçmiştir. Ancak günümüzde kullanımı hala yaygındır. Samaryum mıknatıslar, bazı elektronik aygıt ve sarf malzemelerinde kullanılır. Yüksek sıcaklıklarda çalışma marifetinin bir neticeyi olarak alıngan manipülasyonlu silahlarda da kullanılmaktadır.

Samaryum kapsayan mıknatısların kullanıldığı bazı mahsuller şunlardır; kulaklıklar, elektrikli çalgılar ve müzik aletleri, manyetik pikaplar, güneş enerjisi ile çalışan model uçaklar…

Bunları Öğreniyor Musunuz?

Samaryum-kobalt alaşımının mıknatıslanma özelliği demirden 10 bin kat daha fazladır.
Ticari ismi “Quadramet” olan radyoaktif samaryum izotopu Sm-153; akciğer, prostat, meme kanseri ve osteosarkom rehabilitasyonlarında kullanılan ve kanser hücrelerini öldürücü özelliği olan bir ilacın ana bileşenidir.
Çözünmeyen samaryum tuzları toksik değildir; çözülebilen tuzları hafif toksiktir. Samaryum tuzları yutulduğunda yüzde 0,05 etrafında bir ölçüyü kan dolaşımına katılır. Değişik kısmı bedenden atılır. Kandaki samaryum ölçüsünün yüzde 45’i karaciğerde, yüzde 45’i de kemiklerde birikir ve bu ölçüler bedende 10 sene kalabilir. Kandaki yüzde 10’luk ölçüyü de bedenden atılır.
Samaryum kapsayan mineraller yaygın olarak Çin, Amerika Birleşik Devletleri, Brezilya, Hindistan, Sri Lanka ve Avustralya’da bulunur. Samaryum yapımında dünya lideri Çin’dir.
Dünyadaki samaryum rezervlerinin toplam 2 milyon ton olduğu varsayım ediliyor.
Samaryumun senelik yapımı 700 ton ortamındadır.