钐

钐符号Sm，原子序数为62，属于镧系元素的一种柔软的银金属元素。它存在于独居石和玄武岩中。钐有7种自然存在的稳定同位素，除Sm147（放射性很弱（半衰期2.5×1011年））外，其余全部稳定。这种金属是中子吸收剂，可用于制造核反应堆部件的特殊合金中。钐在空气中具有一定的抗氧化性，但随着时间的推移会形成黄色氧化物。在150°C的较低温度下点燃。它是一种极好的还原剂，浸入水中时会释放出氢，并具有吸收核反应堆中中子的能力。

钐是由法国化学家德布瓦博德兰（Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran）于1879年发现的，并以从其中分离出的矿物铌钇矿（Samarskite）命名。该矿物本身早先是以一位俄罗斯矿务官员瓦西里-萨马尔斯基-别克霍夫茨上校（Vasili Samarsky-Bykhovets）的名字命名的，他因此间接成为第一个名字被用来被命名为化学元素的人。钐虽然被列为稀土元素，但它是地壳中含量第40高的元素，比锡等金属还更常见。钐存在于几种矿物中，包括铈矿、硅铍钇矿，铌钇矿，独居石和氟碳铈矿等，浓度最高可达2.8%，后两种是最常见的商业来源。这些矿物主要分布在中国、美国、巴西、印度、斯里兰卡和澳大利亚；中国是迄今为止世界上钐的开采和生产的领导者。

钐是地壳中第39个最丰富的元素，并且在所有稀土元素中（含量为6.5 ppm）排名第五。 1879年，钐首次在矿物石[[Y，Ce U，Fe）3（Nb，Ta，Ti5）O16]中被发现和确认。 今天，它主要是通过离子交换工艺从独居石砂中生产的。 独居石砂几乎包含所有稀土，其中2.8％为钐。 在南非，南美，澳大利亚和美国东南部的辉长岩，铈铁矿和锌矿中也发现了它。 它也可以作为核反应堆裂变过程的副产物回收。

钐呈浅黄色，是做钐钴系永磁体的原料，钐钴磁体是最早得到工业应用的稀土磁体。这种永磁体有SmCo5系和Sm2Co17系两类。70年代前期发明了SmCo5系，后期发明了Sm2Co17系。现在是以后者的需求为主。钐钴磁体所用的氧化钐的纯度不需太高，从成本方面考虑，主要使用95%左右的产品。此外，氧化钐还用于陶瓷电容器和催化剂方面。另外，钐还具有核性质，可用作原子能反应堆的结构材料，屏敝材料和控制材料，使核裂变产生巨大的能量得以安全利用。

放射性同位素钐-153是药物钐（153Sm）的活性成分，它是治疗肺癌、前列腺癌、乳腺癌和骨肉瘤的药物“Quadramet”的活性成分，可杀死癌细胞。另一种同位素钐-149是一种强中子吸收剂，因此被添加到核反应堆的控制棒中。它在反应堆运行过程中也会形成衰变产物，是反应堆设计和运行中考虑的重要因素之一。钐的其他应用还包括化学反应的催化剂、放射性年代测定和X射线激光。

氧化钐的还原蒸馏法：还原-蒸馏法的优点是直接用稀土氧化物为原料，还原和蒸馏过程同时进行，从而简化了工序。所得金属产品纯度较高。此外，还原蒸馏产生的渣也是稀土氧化物，可以回收利用。 因为钐具有高蒸气压，而还原剂镧的蒸气压低。La:1754℃时，蒸气压为 1.33Pa,2217℃时，蒸气压为133.32PaSm:722℃时，蒸气压为 1.33Pa,964℃时，蒸气压为133.32Pa因此可采用氧化物的镧还原蒸馏法制取金属钐：

2La(l)+Sm2O3(s)1600La2O3(s)+2Sm(g)

反应中产生的Sm可通过挥发从反应器中移去，故可促使该反应进行完全。

钐的盐如果摄入会产生毒性。 这些盐与水反应，释放出可能爆炸的氢。用作钐钴永磁材料用钡或镧还原钐的氧化物可制得金属钐。氧化钐的还原蒸馏法还原-蒸馏法的优点是直接用稀土氧化物为原料,还原和蒸馏过程同时进行,从而简化了工序。所得金属产品纯度较高。此外,还原蒸馏产生的渣也是稀土氧化物,可以回收利用。因为钐具有高蒸气压,而还原剂镧的蒸气压低。La:1754℃时,蒸气压为1.33Pa,2217℃时,蒸气压为133.32PaSm:722℃时,蒸气压为1.33Pa,964℃时,蒸气压为133.32Pa因此可采用氧化物的镧还原蒸馏法制取金属钐:2La(l)+Sm2O3(s)1600La2O3(s)+2Sm(g)反应中产生的Sm可通过挥发从反应器中移去,故可使该反应进行完全。还原-蒸馏工艺流程在空气中将氧化钐在800℃下加热15h,以除掉可能吸收的H2O和CO2。将在1800℃下真空中熔化处理过的金属镧镟成金属屑。将550g的经灼热处理过的Sm2O3和540gLa金属屑[过量15%(质量分数)]混匀,经过压锭[锭压(9.8～49)×107Pa]装入一个直径6．4cm长25．4cm的Ta坩埚中,在坩埚上部装接上一个20cm长的Ta冷凝器,以及一个Ta挡板,以防止过量的氧化物颗粒被带出。将这个装置放入真空感应炉的高温区。当系统抽空至压力小于0.1Pa时，开始加热，经2h升温至最高温度1600℃,并在该温度下保持另外2h。慢慢升温很重要，因为如果升温过快，会引起La熔化，并跑到坩埚的底部，影响反应物的接触。被还原金属蒸馏出反应区，凝聚在冷凝器上。可得约465g的Sm,产率98％。当冷凝器的温度为300~500℃时，冷凝的金属具有较大的结晶颗粒，于空气中稳定。但在冷凝温度较低时，凝聚的金属颗粒较细，在空气中易燃。一次还原蒸馏的产品纯度可达995%以上，但仍含有几百个10-6数量级的La、O和H。这些杂质在经过重蒸馏或升华可获进一步降低。升华温度为800℃,冷凝温度～500℃,升华中可使用还原蒸馏所用的坩埚，不过事先应将坩埚用酸浸洗，并在1800℃温度下真空除气。