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Accueil > Science pour tous > 2019 - Année internationale du tableau périodique des éléments > Tous les éléments présentés

Samarium

Le Samarium, sixième lanthanide de la classification périodique, est un métal dont l’abondance dans la croute terrestre (8 g/tonne ou 8 ppm) est voisine de celle de l’étain. Il a un aspect argenté, est fortement malléable et oxydable à l’air. Il s’enflamme spontanément vers 150°C et doit être conservé en ampoule scellée sous atmosphère d’argon.

Monasite, bastnäsite et samarskite sont les principaux minerais fournissant du samarium. Il est présent à hauteur de 50 microgrammes dans le corps humain, mais son rôle biologique éventuel n’est pas encore connu. Sa toxicité est faible.
Le métal pur est obtenu par électrolyse d’un mélange fondu de chlorure de samarium SmCl3 et de chlorure de sodium NaCl. Il peut être purifié par distillation en raison de son point d’ébullition relativement bas.

Samarium métallique. Ampoule scellée sous argon
Crédit photo : W. Oelen, 2006.

Etymologie  : Le métal tire son appellation du patronyme d’un ingénieur des mines de l’oblast de Tomsk (Oural), Vassili Samarsky-Bykhovets. De fait, Samarsky n’est qu’indirectement concerné par le samarium, mais il a favorisé grandement l’accès aux mines de l’Oural aux minéralogistes allemands G. et H. Rose. Les frères Rose y découvrirent un nouveau minéral, riche en tantale et niobium (qui ne sont pas des lanthanides). Ce n’est que plus tard que l’on y découvrit la présence de divers lanthanides. Le minéral fut nommé samarskite par égard à Vassili Samarsky et son ouverture aux scientifiques étrangers. Samarsky est par ailleurs le premier personnage de l’histoire à avoir donné son nom à un élément chimique.

Origine  : Le samarium est un élément produit par capture de neutrons dans les noyaux d’éléments du pic du fer. Les neutrons peuvent provenir de la réaction nucléaire qui transforme le néon en magnésium, ou celui qui transforme le carbone 13 en oxygène 16. Ces processus de capture de neutrons peuvent être rapides, comme par exemple lors de la fusion d’étoiles à neutrons, où les neutrons rapides sont capturés et grossissent les noyaux des éléments du pic du fer. La réaction nucléaire peut aussi être une capture lente de neutrons, par exemple dans les étoiles de masse intermédiaire en fin de vie (branche asymptotique des géantes).
Le samarium est produit à environ 71% par des processus de capture rapide, et 29% par des processus lents (D’après "Cosmic-Origins")

Historique  : Le samarium a été mis en évidence initialement dans la samarskite, même si ce minéral en renferme peu. Le métal a été isolé sous forme de son oxyde Sm2O3 et c’est au chimiste français Lecoq de Boisbaudran que revient le mérite de son identification par spectroscopie en 1879. Le samarium pur ne fut préparé qu’en 1901 par le français Demarçay.
Bastnäsite et monazite restent néanmoins les minerais les plus riches en samarium. Les résidus de purification du néodyme (élément 60) contiennent essentiellement un mélange de samarium, europium et gadolinium (mélange dit « SEG »). Le samarium est facilement obtenu à partir du SEG par extraction par solvant ou échange d’ions. Ainsi, malgré sa faible abondance relative, le samarium est un lanthanide d’un cout accessible.

Le samarium dans la vie courante  : Les aimants permanents samarium-cobalt sont les plus puissants après ceux à base de néodyme (élément 60). Ils ont l’avantage sur ces derniers de pouvoir être employés au-dessus de 400°C. Ils peuvent être miniaturisés et incorporés dans divers dispositifs électroniques (appareils audiovisuels, guitare électrique).
L’oxyde de samarium est incorporé aux verres qui deviennent alors capables d’arréter les radiations infrarouges. Dans les réacteurs nucléaires, le samarium est un capteur de neutrons. Comme d’autres lanthanides, le samarium figure parmi les éléments remplissant les lampes à arc utilisées en éclairage puissant ou en projection.

Casque à écouteurs à aimants samarium-cobalt
Crédit photo : colin99, 2014.

Le samarium à UTINAM :
L’équipe du Pr. Knorr de l’Institut a obtenu des matériaux organiques à base de complexes du samarium. Ces molécules ont été caractérisées par les méthodes spectroscopiques modernes. Les propriétés électrochimiques et de luminescence sont particulièrement intéressantes.