Samarium – Steckbrief

Stellung im Periodensystem

Zum ganzen Periodensystem

Vorkommen und Gewinnung

Was Seltene Erden sind, steht bei Lanthan. Samarium ist in der Erdkruste häufiger als Zinn, tritt aber überall nur als kleiner Anteil neben anderen Lanthanoiden auf, vor allem in Monazit und Bastnäsit. Dort macht es nur wenige Prozent der Seltenen Erden aus, weit weniger als Cer, Lanthan oder Neodym.

Die Herstellung des Metalls nutzt aus, dass Samarium leicht verdampft. Man erhitzt das Oxid im Vakuum zusammen mit Lanthan oder Mischmetall. Das Lanthan bindet den Sauerstoff, und das frei werdende Samarium destilliert ab und wird als Metall aufgefangen.

Entdeckt hat das Element im Jahr 1879 der französische Chemiker Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran. Er untersuchte Didym aus dem Mineral Samarskit und fand im Spektrum Linien, die zu keinem bekannten Stoff passten. Was es mit dem Didym auf sich hat, steht bei Praseodym. Das Mineral hatte der Chemiker Heinrich Rose Mitte des neunzehnten Jahrhunderts nach Wassili Samarski-Bychowez benannt, einem russischen Bergbau-Oberst, der ihm und seinem Bruder Gustav Proben aus dem Ural zugänglich gemacht hatte. Samarium trägt also den Namen eines Menschen, aber nur auf dem Umweg über das Mineral.

Eigenschaften und Reaktionen

Als sechstes Lanthanoid steht Samarium in Periode 6. In der Lanthanoidenreihe liegt links von ihm das Promethium und rechts das Europium. Seine Elektronenkonfiguration lautet [Xe] 4f⁶ 6s², und die Elektronegativität liegt bei 1,17. Das Metall hat eine Dichte von 7,52 g/cm³. Bei 1074 °C wird es flüssig, bei 1794 °C siedet es. Die Atome haben einen Radius von 181 pm.

An der Luft läuft Samarium nur langsam an, Späne entzünden sich aber bei etwa 150 Grad Celsius. Mit Wasser reagiert es in der Kälte träge, in der Wärme schneller unter Bildung von Wasserstoff und Samariumhydroxid. Man bewahrt es unter Öl oder Schutzgas auf. In Verbindungen ist es meist dreifach positiv, die Salze sind blassgelb. Anders als die meisten Nachbarn bildet es aber auch zweifach positive Ionen. Sie geben leicht ein Elektron ab und sind deshalb kräftige Reduktionsmittel.

Natürliches Samarium enthält das Isotop Samarium-147, das schwach radioaktiv ist. Seine Halbwertszeit liegt bei über hundert Milliarden Jahren, für den Umgang spielt die Strahlung keine Rolle. Geologen nutzen den Zerfall zu Neodym-143 für die Samarium-Neodym-Datierung, mit der sich das Alter von Gesteinen, Meteoriten und Mondproben bestimmen lässt. Ein anderes Isotop, Samarium-149, entsteht als Spaltprodukt in Kernreaktoren und fängt Neutronen besonders gut ein. Es zählt deshalb zu den Reaktorgiften.

Verwendung in Alltag und Technik

Samarium-Cobalt-Magnete wurden schon in den 1960er Jahren entwickelt, also früher als die Neodym-Magnete. Sie bestehen aus Legierungen wie SmCo₅ und Sm₂Co₁₇. Etwas schwächer als Neodym-Magnete, haben sie dafür zwei Vorteile: Sie behalten ihre Magnetisierung bis zu einigen hundert Grad Celsius und rosten praktisch nicht. Deshalb sitzen sie dort, wo es heiß wird oder wo ein Ausfall teuer ist, etwa in Servomotoren, Sensoren, Mikrowellenröhren sowie in Flugzeugen und Raumfahrzeugen.

In der Medizin dient Samarium-153 gegen Schmerzen, die Knochenmetastasen verursachen. Das Isotop wird im Reaktor hergestellt und an einen Trägerstoff gebunden, der sich im Knochen dort anreichert, wo der Umbau besonders rege ist, also an den Metastasen. Die Betastrahlung reicht im Gewebe nur wenige Millimeter weit und trifft deshalb vor allem diese Stellen. Die Halbwertszeit beträgt knapp zwei Tage, nach etwa zwei Wochen ist die Aktivität weitgehend abgeklungen. Die Behandlung gehört in spezialisierte Kliniken unter Strahlenschutz.

In der organischen Chemie ist Samarium(II)-iodid, SmI₂, ein vielseitiges Reagenz. Seine tiefblaue Lösung in Tetrahydrofuran gibt einzelne Elektronen ab. Damit lassen sich unter milden Bedingungen Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen knüpfen und Halogenverbindungen oder Ketone reduzieren. Der französische Chemiker Henri Kagan führte das Reagenz 1977 ein.

Samariumoxid steckt außerdem in Spezialglas, das Infrarotstrahlung absorbiert. Samarium und seine Verbindungen gelten als wenig giftig.

Kurz gefragt

Welche Ordnungszahl hat Samarium (Sm)?

Häufige Fragen