Sm là gì?
Nguyên tố Sm trong hóa học là samari (Samarium).
| Ký hiệu hóa học: | Ký hiệu hóa học của nguyên tố Samari là Sm. |
| Tên Latin: | Tên Latin của nguyên tố Sm là Samarium. |
| Số hiệu nguyên tử: | Số hiệu nguyên tử của nguyên tố Samarium (Sm) là 62. |
| Chu kỳ: | chu kỳ nguyên tố hóa học |
| Nhóm nguyên tố: | Sm (samarium) thuộc nhóm Lantanit (nhóm 3) trong Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Nhóm Lantanit là một nhóm các nguyên tố đặc biệt trong hóa học vì chúng có cấu trúc điện tử trong hạt nhân và vỏ electron đặc biệt. Các nguyên tố này bao gồm Lantan (La) và các nguyên tố từ Cerium (Ce) đến Lutecium (Lu). Đặc biệt, các nguyên tố trong nhóm Lantanit có cấu trúc electron 5d và 4f phức tạp, gọi là cấu hình electron trong vỏ ngoài phức tạp. Samarium (Sm) là một trong những nguyên tố quan trọng trong nhóm Lantanit. Trong hóa học, Sm có một số đặc điểm đáng chú ý: 1. Tính chất từ tính: Sm là một trong số ít các nguyên tố từ tính trong nhóm Lantanit. Nó có tính chất từ tính mạnh và được sử dụng trong việc tạo ra từ tính mạnh và các ứng dụng từ tính khác. 2. Tác dụng với nước: Sm tương đối ổn định trong không khí khô, nhưng lại có phản ứng với nước. Khi tiếp xúc với nước, Sm có thể tạo ra hydroxit samarium và khí hydrogen. 3. Ứng dụng: Samarium và các hợp chất của nó được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Ví dụ, hợp chất samarium có thể được sử dụng trong hoạt động sản xuất nam châm, các thiết bị từ tính, các phản ứng hóa học và công nghệ hạt nhân. Ngoài ra, Sm cũng được sử dụng trong y tế, ví dụ như trong các phương pháp hình ảnh học với việc sử dụng đồng vị samarium-153. Với những đặc điểm đặc biệt này, Sm và các nguyên tố trong nhóm Lantanit mang lại những ứng dụng quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp và y học. |
| Khối lượng nguyên tử tương đối: | Khối lượng nguyên tử tương đối của nguyên tố Sm (Samarium) là 150.36 g/mol. |
| Số Oxy hóa: | Oxy hóa của nguyên tố Samarium (Sm) có thể có các số oxi hóa trong khoảng +2 đến +3. |
| Cấu hình electron (e): | Cấu hình electron của nguyên tử Sm (Samarium) là [Xe] 6s2 4f6. |
| Khối lượng riêng [g/cm3]: | Khối lượng riêng của nguyên tố Sm (Samari) là khoảng 7,52 g/cm3. |
| Trạng thái: | Nguyên tố Sm hay còn được gọi là samarium, có trạng thái rắn ở điều kiện đạt tiêu chuẩn. Nó thuộc nhóm lantan của bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học. Điểm đặc biệt của samarium là nó có khả năng hấp thụ các nguyên tố khác và tạo thành hợp chất. Một trong những ứng dụng quan trọng nhất của samarium là được ứng dụng trong việc sản xuất nam châm mạnh và mang lại hiệu quả cao. Giữa các nguyên tố từ samarium đến samari, số hiệu từ 62 đến 96, nguyên tố Sm là nguyên tố duy nhất có khả năng tạo ra nam châm mạnh. |
Tính chất hóa học của Sm
Nguyên tố Sm là một kim loại lantan có các tính chất hóa học sau:
1. Tính chất vật lý: Sm là kim loại nhám, cứng và có quá trình làm mềm ở nhiệt độ cao. Nó có màu bạc trắng, nhưng có thể có màu vàng khi tiếp xúc với không khí. Điểm nóng chảy của Sm là khoảng 1072 độ C và điểm sôi là khoảng 1803 độ C.
2. Tính chất hóa học: Sm là một nguyên tố mang hóa trị kép, có thể có các trạng thái oxi hóa từ +2 đến +3. Trạng thái oxi hóa phổ biến nhất của Sm là +3, trong đó nó mất ba electron để tạo thành ion Sm3+. Sm cũng có thể có trạng thái oxi hóa +2 trong các hợp chất như SmO.
3. Tương tác với không khí: Khi tiếp xúc với không khí, Sm tạo một lớp oxit bề mặt mà khiến nó có màu vàng. Lớp oxit này ngăn ngừa tiếp xúc tiếp theo giữa Sm và không khí, giúp bảo vệ kim loại khỏi sự oxi hóa tiếp tục.
4. Tương tác với nước: Sm không phản ứng mạnh với nước ở nhiệt độ thường. Tuy nhiên, nó có thể tương tác với nước nóng hoặc hơi nước, tạo ra hidroxit Sm(OH)3.
5. Tương tác với axit: Sm phản ứng với các axit yếu như axit nitric (HNO3) hoặc axit sunfuric (H2SO4) để tạo ra các muối Sm(III).
6. Tương tác với halogen: Sm có thể tạo muối với các halogen như clo (SmCl3), brom (SmBr3) và Iot (SmI3).
Tổng quát lại, Sm là một kim loại phổ biến trong công nghệ hóa học và có nhiều ứng dụng tuyệt vời trong lĩnh vực công nghiệp và y học.
Phản ứng của kim loại với Sm
Kim loại phản ứng với nguyên tố Sm (Samarium) tạo ra các hợp chất kim loại-smarium. Phản ứng này có thể phụ thuộc vào điều kiện và các yếu tố khác nhau. Một phản ứng phổ biến là phản ứng của kim loại với samarium để tạo thành hợp chất kim loại-smarium, chẳng hạn như kim loại Sm2O3 (oxit samarium).
Phản ứng này có thể xảy ra khi kim loại và samarium được đun nóng cùng nhau trong môi trường chân không hoặc không khí có chứa oxi. Dưới sự tác động nhiệt độ cao, kim loại và samarium tạo ra các kết hợp hóa học để tạo thành hợp chất mới.
Một phản ứng khác của kim loại với nguyên tố samarium có thể là phản ứng trao đổi ion, trong đó samarium thay thế một ion kim loại khác trong hợp chất. Ví dụ, kim loại có thể tham gia vào phản ứng với hợp chất muối samarium để tạo thành một hợp chất mới.
Các phản ứng kim loại-samarium có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau như công nghệ điện tử, y tế và magnet.
Phản ứng của phi kim với Sm
Khi phi kim tương tác với nguyên tử Sm, có thể xảy ra các phản ứng sau:
1. Oxi hóa: Phi kim có thể kết hợp với nguyên tử Sm để tạo ra oxit phi kim. Ví dụ, khi lưu huỳnh (S) tương tác với Sm, ta có thể tạo ra sulfat samari (Sm2(SO4)3).
2. Hợp chất với axit: Phi kim có thể phản ứng với axit để tạo ra muối. Ví dụ, khi brom (Br) tương tác với Sm, ta có thể tạo ra bromua samari (SmBr3).
3. Tạo phức: Phi kim có thể tạo phức với Sm để tạo ra các hợp chất phức của samari. Ví dụ, khi etylenediamin (C2H8N2) tương tác với Sm, ta có thể tạo ra [Sm(en)3]Cl3, với en là viết tắt của etylenediamin.
4. Phản ứng trao đổi: Phi kim cũng có thể trao đổi thành phần với Sm trong một phản ứng hóa học. Ví dụ, khi natri (Na) tương tác với Sm, ta có thể tạo ra hợp chất NaSm.
Phản ứng của Oxit Kim loại với Sm
Phản ứng của oxit kim loại với nguyên tố Sm sẽ tạo ra hợp chất gồm Sm và oxy. Ví dụ, khi Sm2O3 (oxit samari) tác dụng với kim loại như nhôm (Al) hay kim loại kiềm như natri (Na), từ đó chúng sẽ tạo ra hợp chất như Al2(SmO4)3 hoặc Na2(SmO4).
Phản ứng Oxi với Sm
Phản ứng oxi với nguyên tố Sm (samarium) sẽ tạo ra oxit samarium- Sm2O3. Công thức hoá học của phản ứng này là:
4Sm + 3O2 -> 2Sm2O3
Trong phản ứng này, 4 nguyên tử samarium tác dụng với 3 phân tử oxi tạo thành 2 phân tử oxit samarium. Oxít samarium- Sm2O3 có cấu trúc mạng tinh thể, và có màu vàng hoặc nâu.
Tính chất vật lý của Sm
Nguyên tố Sm là nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn có ký hiệu Sm và số nguyên tử là 62. Dưới đây là một số tính chất vật lý của nguyên tố Sm:
1. Tính chất về ngoại hình: Sm là một kim loại màu bạc, mềm, dẻo và có thể kéo dãn. Nó có tính chất giống như thủy tinh và có khả năng chia thành những sợi mỏng.
2. Tính chất điểm nóng chảy và sôi: Nguyên tố Sm có điểm nóng chảy là 1072 độ C và điểm sôi là 1794 độ C.
3. Tính chất về tính dẫn điện và nhiệt: Sm là một chất dẫn điện. Nhiệt dẫn của nó là khoảng 13,3 W/m·K.
4. Tính chất trong cấu trúc tinh thể: Sm có cấu trúc tinh thể hexagonal (α) ở nhiệt độ phòng và chuyển sang cấu trúc tinh thể cubic (β) ở nhiệt độ cao hơn.
5. Tính chất về tính oxi hóa: Sm có khả năng oxi hóa và có thể tạo các hợp chất oxi của nó, chẳng hạn như oxit samari (Sm2O3).
6. Tính chất từ tính: Sm là một kim loại có từ tính mạnh.
Các tính chất này chỉ là một số ví dụ và có thể có nhiều tính chất khác của nguyên tố Sm.
Điều chế Sm trong phòng thí nghiệm
Điều chế nguyên tố Sm (Samarium) trong phòng thí nghiệm thông qua các bước sau:
1. Chuẩn bị nguyên liệu: Cần sử dụng hợp chất có chứa Sm (như oxit samari, clorua samari, nitrat samari). Nguyên liệu này thường có sẵn trên thị trường hóa chất.
2. Nung nóng: Hợp chất chứa Sm sẽ được nung nóng ở nhiệt độ cao (tùy thuộc vào loại hợp chất) để tách Sm khỏi các chất phụ gia.
3. Phản ứng hóa học: Sm sau khi được tách ra sẽ được sử dụng trong quá trình phản ứng hóa học để điều chế thành phần hữu cơ hoặc hợp chất khác.
4. Tinh luyện: Sm thu được từ phản ứng hóa học thường chưa có độ tinh khiết cao. Do đó, cần thực hiện các bước tinh luyện như phương pháp kết tinh, lọc hay hiện đồ để loại bỏ tạp chất và tăng độ tinh khiết của Sm.
5. Điều chế thành phẩm: Sm đã được tinh luyện sẽ được sử dụng trong các ứng dụng cụ thể, như trong công nghệ điện tử, xúc tác, laser hay dùng làm phẩm màu.
Quá trình điều chế nguyên tố Sm tương đối phức tạp và cần sử dụng các thiết bị tiên tiến và con người có kỹ năng chuyên môn trong việc thực hiện. Do đó, việc điều chế Sm thường được tiến hành trong phòng thí nghiệm chuyên dụng.
Điều chế Sm trong công nghiệp
Điều chế nguyên tố Sm (Samarium) trong công nghiệp được thực hiện thông qua quá trình krafftsmirơv-Budestitov hoặc quá trình chế tạo nhựa phức Sm.
Quá trình krafftsmirơv-Budestitov được sử dụng để điều chế Sm từ xỉ lỏng từ quá trình chiết xuất lò, chủ yếu từ quặng Uranium. Quá trình bao gồm các bước sau:
- Chiết xuất xỉ lỏng từ quặng Uranium bằng phương pháp hóa học và vật lý.
- Tạo thành ưu trung hòa của nhựa hữu cơ với Sm bằng cách kết hợp nước phần cứng và dung dịch acid dầu cây C10-C12.
- Chưng cất trong một hệ thống cao su nhựa
- Ly tâm để tách nhựa Sm ở phần trên và nước phần cứng ở phần dưới.
- Hóa hơi Sm từ nhựa trong một lò nhiệt độ cao.
- Thu thập Sm bằng phương pháp kết tinh hoặc phương pháp chưng cất trong không khí chứa oxy.
Quá trình chế tạo nhựa phức Sm là một phương pháp khác để điều chế Sm trong công nghiệp. Phương pháp này bao gồm các bước sau:
- Pha loãng axit nitric (HNO3) vào dung dịch Sm nitrate (Sm(NO3)3).
- Thêm dung dịch dimethylglyoxime (DMG) vào dung dịch Sm nitrate, tạo thành phức Sm-DMG.
- Chất lượng phức Sm-DMG được tách bằng cách thực hiện quá trình lọc hoặc quá trình tạo mặt.
- Chức Sm-DMG được khô hóa và nung trong một lò nhiệt độ cao để tách DMG.
- Sm tinh khiết được thu thập.
Cả hai phương pháp trên đều sử dụng những chất liệu như Sm(NO3)3, HNO3, DMG và nhiệt độ cao để điều chế thành nguyên tố Sm tinh khiết trong công nghiệp.
Ứng dụng của Sm trong cuộc sống
Nguyên tử Sm (Samarium) là một trong những nguyên tố hiếm trong bảng tuần hoàn. Dưới đây là một số ứng dụng quan trọng của nguyên tử Sm:
1. Phát xạ ionizing: Sm có khả năng phát xạ ionizing, tức là nó có thể phát ra các hạt ion dương khi tương tác với các tác nhân bên ngoài. Điều này làm cho Sm có thể được sử dụng trong các ứng dụng như phân tích vật liệu, kiểm tra độ chính xác của các thiết bị cảm biến và xạ trị trong cải thiện chất lượng nước.
2. Chất nhuộm: Sm cũng có thể được sử dụng như một chất nhuộm trong các ứng dụng công nghiệp. Nó thường được sử dụng để làm nhiều màu đặc biệt trong ví dụ như sơn gốm, kính và sợi quang.
3. Nam châm mạnh: Hợp chất SmCo (Samarium Cobalt) được biết đến với khả năng tạo ra nam châm mạnh. Các nam châm SmCo có khả năng chịu nhiệt tốt và khá bền, do đó chúng thường được sử dụng trong các ứng dụng liên quan đến công nghệ thông tin và điện tử, ví dụ như đầu đọc/truyền dẫn thông tin, động cơ và ổ cứng.
4. Chất trợ nghiền: Samarium được sử dụng trong việc nghiền các vật liệu khác nhau. Hợp chất SmCo có khả năng tạo ra nhiệt đồng nhiệt (thermal shock) và có thể được sử dụng làm chất trợ nghiền trong các quá trình nghiền bột mịn, ví dụ như trong các nhà máy xi măng, sản xuất mỹ phẩm và trong ngành chế biến thực phẩm.
5. Cung cấp nguồn năng lượng: Sm-147 có nguyên tử phóng xạ dễ phân rã và được sử dụng trong Pin hạt nhân (nuclear battery) để cung cấp nguồn năng lượng cho các thiết bị di động như bộ định tuyến, cảm biến và máy tính cá nhân.
Tuy nhiên, cần lưu ý rằng Samarium là một nguyên tố quý hiếm và tốn kém trong việc chiết xuất và sản xuất. Do đó, ứng dụng của nó cũng có giới hạn và thường chỉ được sử dụng trong các lĩnh vực kỹ thuật cao hoặc trong những trường hợp đặc biệt.
Những điều cần lưu ý về nguyên tố Sm
Sm là ký hiệu hoá học của nguyên tố samarium, một nguyên tố hóa học có trong bảng tuần hoàn với số nguyên tử 62 và khối lượng nguyên tử 150,36 g/mol. Dưới đây là một số điều cần lưu ý về nguyên tố Sm:
1. Tính chất hóa học: Samarium là một kim loại quý hiếm trong nhóm lantan. Nó có tính chất hóa học tương tự như các nguyên tố lỏng nhóm lantan khác. Samarium là một kim loại mềm, dẻo và dễ uốn cong, nhưng cũng dễ vỡ nếu bị tác động mạnh. Nó có màu bạc và không có tính chất từ tính mạnh mẽ.
2. Sự tồn tại trong tự nhiên: Samarium tồn tại trong tự nhiên dưới dạng hợp chất và thường được tìm thấy trong các khoáng chất quặng monazite và xenotime. Nó là một nguyên tố quý hiếm và nhóm lantan có sự phân bố rất thưa thớt trong vỏ trái đất.
3. Ứng dụng: Samarium có nhiều ứng dụng trong công nghệ. Phối tử samarium được sử dụng trong việc tạo ra nam châm mạnh và ổn định. Nó cũng được sử dụng trong một số ứng dụng y học như đèn hồi quang trong xạ trị. Samarium cũng được sử dụng trong việc sản xuất một số hợp chất thụ tia gamma và trong việc tạo ra hợp chất fluorescent cho các ứng dụng quang học.
4. Isotopes: Samarium có nhiều izotop, trong đó samarium-147 là izotop phổ biến nhất. Izotop này là một trong số ít các nguyên tử có khả năng hấp thu neutron để chuyển thành bismuth, một nguyên tố khác.
5. Khả năng phóng xạ: Samarium-153 là một nguồn phóng xạ và được sử dụng trong việc điều trị các bệnh ung thư xương và giảm đau do các khối u xương.
