制备方法

　　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，故可促使该反应进行完全。

　　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。

　　发现简史

　　发现人：德·布瓦博德朗（L.deBoisbaubran）发现年代：1879年

　　钐是稀土（又叫做镧系元素）之一，纠缠且困惑着19世纪的化学家。它的历史开始于1803年铈的发现。铈被推测包含其它金属，在1839年CarlMosander声称从中获取了镧和didymium（镨钕混合物）。关于镧他是正确的，但关于didymium他错了。在1879年PaulÉmileLecoqdeBoisbaudran从铌钇矿中提取了didymium。之后他制作了硝酸didymium的溶液并加入了氢氧化铵。他观察到沉淀物分两个阶段形成。他全神贯注于第一种沉淀物并测量了它的光谱，这才揭露了它是一种新的元素钐。钐自身最终产生了另一种稀土：钆于1886年和铕于1901年。

　　钐是稀土金属中的一种。稀土是历史遗留的名称，从18世纪末叶开始被陆续发现。当时人们惯于把不溶于水的固体氧化物称作土，例如把氧化铝叫做陶土，氧化镁叫苦土。稀土是以氧化物状态分离出来，很稀少，因而得名稀土，稀土元素的原子序数是21（Sc）、39（Y）、57钐钴（La）至71（Lu）。它们的化学性质很相似，这是由于核外电子结构特点所决定的。它们一般均生成三价化合物。钪的化学性质与其它稀土差别明显，一般稀土矿物中不含钪。钷是从铀反应堆裂变产物中获得，放射性元素147Pm半衰期2.7年。过去认为钷在自然界中不存在，直到1965年，荷兰的一个磷酸盐工厂在处理磷灰石中，才发现了钷的痕量成分。因此，中国1968年将钷划入64种有色金属之外。1787年瑞典人阿累尼斯（C.A.Arrhenius）在斯德哥尔摩（Stockholm）附近的伊特比（Ytterby）小镇上寻得了一块不寻常的黑色矿石，1794年芬兰化学家加多林（J.Gadolin）研究了这种矿石，从其中分离出一种新物质，三年后（1797年），瑞典人爱克伯格（A.G.Ekeberg）证实了这一发现，并以发现地名给新的物质命名为Ytteia(钇土)。后来为了纪念加多林，称这种矿石为Gadolinite(加多林矿，即硅铍钇矿)。

　　1803年德国化学家克拉普罗兹（M.H.Klaproth）和瑞典化学家柏齐力阿斯（J.J.Berzelius）及希生格尔（W.Hisinger）同时分别从另一矿石（铈硅矿）中发现了另一种新的物质---铈土（Ceria）。1839年瑞典人莫桑得尔（C.G.Mosander）发现了镧和镨钕混合物（didymium）。1885年奥地利人威斯巴克（A.V.Welsbach）从莫桑得尔认为是“新元素”的镨钕混合物中发现了镨和钕。1879年法国人布瓦普德朗（L.D.Boisbauder）发现了钐。1901年法国人德马尔赛（E.A.Demarcay）发现了铕。1880年瑞士马利纳克（J.C.G.DeMarignac）发现了钆。1843年莫桑得尔发现了铽和铒。1886年布瓦普德朗发现了镝。1879年瑞典人克利夫（P.T.Cleve）发现了钬和铥。1974年美国人马瑞斯克（J.A.Marisky）等从铀裂产物中得到钷。1879年瑞典人尼尔松（L.F.Nilson）发现了钪。从1794年加多林分离出钇土至1947年制得钷，历时150多年。

　　应用领域

　　用于制造激光材料、微波和红外器材，在原子能工业上也有较重要的用处。

　　用于电子和陶瓷工业。钐容易磁化却很难退磁，这意味着将来在固态元件和超导技术中将会有重要的应用。

　　元素辅助资料：自莫桑德尔先后发现镧、铒和铽以后，各国化学家特别注意从已发现的稀土元素去分离新的元素。1878年，法国光谱学家、化学家德拉丰坦就从莫桑德尔发现的称为didymium的元素中发现了一种新元素，称为decipium。但1879年，法国另一位化学家布瓦博德朗利利用光谱分析，确定decipium是一些未知和已知稀土元素的混合物，并从中分离出当时未知一种新元素，命名它为samarium，元素符号Sm，也就是钐。

　　钐以及接着发现的钆、镨、钕都是从当时被认为是一种稀土元素的didymium中分离出来的。由于它们的发现，didymium不再被保留。而正是它们的发现打开了发现稀土元素的第三道大门，是发现稀土元素的第三阶段。但这仅是完成了第三阶段的一半工作。确切的说应该是打开了铈的大门或完成了铈的分离，另一半就将是打开钇的大门或是完成钇的分离。

　　性质

　　物理性质在干燥空气中相当稳定，在潮湿空气中表面生成氧化物膜。若按照规格使用和储存则不会分解。避免与酸、氧化物、潮湿的水分接触。溶于酸，不溶于水。易与非金属元素化合。细粉状能自燃。以三价钐盐的形式存在于自然界中。可用作中子吸收剂、光电器材和制造合金等。

　　元素名称：钐

　　元素原子量：150.4

　　元素类型：金属

　　原子体积:19.95(立方厘米/摩尔)

　　元素在太阳中的含量:0.001(ppm)

　　元素在海水中的含量:太平洋表面0.0000004(ppm)

　　地壳中含量：7.9（ppm）

　　晶体结构：晶胞为三斜晶胞

　　氧化态：

　　MainSm+3

　　OtherSm+2

　　维氏硬度：412MPa

　　声音在其中的传播速率：（m/S）2130

　　外围电子层排布：4f66s2

　　电子层：K-L-M-N-O-P

　　电离能(kJ/mol)

　　M-M+543.3

　　M+-M2+1068

　　M2+-M3+2260

　　M3+-M4+3990

　　晶胞参数：

　　a=362.1pm

　　b=362.1pm

　　c=2625pm

　　α=90°

　　β=90°

　　γ=120°

　　化学性质银白色稀土金属。

　　相对原子质量：150.4常见化合价：+2,+3电负性：1.17

　　外围电子排布：4f66s2核外电子排布：2,8,18,24,8,2

　　同位素及放射线：Sm-144Sm-145[340d]Sm-146[1.03E8y]Sm-147(放α[1.06E11y])Sm-148(放α[7.0E15y])Sm-149(放α)Sm-150Sm-151[90y]*Sm-152Sm-153[1.92d]Sm-154 特性氧化钐稀土金属的光泽介于银和铁之间。杂质含量对它们的性质影响很大，因而载于文献中物理性质常有明显差异。镧在6°K时是超导体。大多数稀土金属呈现顺磁性，钆在0℃时比铁具有更强的铁磁性。铽、镝、钬、铒等在低温下也呈现铁磁性。镧、铈的低熔点和钐、铕、镱的高蒸气压表现出稀土金属的物理性质有极大差异。钐、铕、钆的热中子吸收截面比广泛用于核反应堆控制材料的镉、硼还大。稀土金属具有可塑性，以钐和意为最好。除镱外，钇组稀土较铈组稀土具有更高的硬度。稀土金属的化学活性很强。当和氧作用时，生成稳定性很高的R2O3型氧化物（R表示稀土金属）。铈、镨、铽还生成CeO2、Pr6O11、TbO2型氧化物。

　　它们的标准生成热和标准自由焓负值比钙、铝、镁氧化物的值还大。稀土氧化物的熔点在2000℃以上，铕的原子半径最大，性质最活泼，在室温下暴露于空气中立即失去光泽，很快氧化成粉末。镧、铈、镨、钕也易于氧化，在表面生成氧化物薄膜。金属钇、钆、镥的抗腐蚀性强，能较长时间地保持其金属光泽。稀土金属能以不同速率与水反应。铕与冷水剧烈反应释放出氢。铈组稀土金属在室温下与水反应缓慢，温度增高则反应加快。钇组稀土金属则较为稳定。稀土金属在高温下与卤素反应生成+2、+3、+4价的卤化物。无水卤化物吸水性很强，很容易水解生成ROX（X表示卤素）型卤氧化合物。稀土金属还能和硼、碳、硫、氢、氮反应生成相应的化合物。