Samario Sm

Storia della scoperta

Negli anni Quaranta dell'Ottocento negli Urali si trovò un minerale nero e pesante che fu chiamato samarskite in onore di Vasilij Samarskij-Bychovec, l'ufficiale che dirigeva il corpo minerario russo e che aveva concesso ai mineralogisti tedeschi di studiarne i campioni. Il nome, dato al minerale, sarebbe poi passato all'elemento.

Nel 1879, a Parigi, Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran — lo stesso che quattro anni prima aveva trovato il gallio — esaminò allo spettroscopio il didimio ricavato dalla samarskite e vi individuò righe di assorbimento nuove. Ne separò l'ossido e lo chiamò samaria, dal minerale.

Con il samario, per la prima volta, un elemento chimico porta il nome di una persona. La cosa avviene per due passaggi — il minerale intitolato a Samarskij, l'elemento intitolato al minerale — e forse per questo passò senza le discussioni che avrebbero accompagnato più tardi il gadolinio, il curio o l'einsteinio. Samarskij, per parte sua, non fece mai ricerca chimica: aveva soltanto autorizzato l'invio dei campioni.

Come per tutta la famiglia, il campione puro arrivò decenni dopo: l'ossido di samario puro fu prodotto solo nel 1901 da Eugène-Anatole Demarçay, e il metallo nel 1903 da Wilhelm Muthmann. Nel frattempo la samaria di Lecoq de Boisbaudran si era rivelata contenere anche l'europio, che Demarçay ne separò proprio in quegli anni.

Caratteristiche

La lega di samario e cobalto è il magnete permanente della tenuta termica: magnetizza meno del neodimio-ferro-boro, ma non perde le proprie proprietà quando la temperatura sale, e resiste alla corrosione senza bisogno di rivestimenti. Dove il calore è un problema — motori aeronautici, sensori vicini a un motore, apparati militari — è ancora la scelta obbligata.

Oltre allo stato +3 comune a tutti i lantanidi, il samario forma composti nello stato +2, e i suoi ioni bivalenti in soluzione hanno un colore rosso sangue inconfondibile. Lo ioduro di samario(II) è per questo un reagente riducente molto usato in sintesi organica, dove la sua forza si legge letteralmente dal colore della soluzione, che si scarica man mano che reagisce.

Il samario-149 cattura i neutroni termici con una sezione d'urto di circa 41.000 barn, alta abbastanza da renderlo un veleno neutronico: nei reattori si forma come prodotto di fissione e frena la reazione, e nelle barre di controllo lo si usa apposta. È un caso in cui la stessa proprietà è un problema quando arriva da sola e uno strumento quando la si mette dove serve.

Con sette parti per milione nella crosta terrestre il samario è il quarantesimo elemento per abbondanza, più comune dello stagno. Come tutti i lantanidi si ricava da monazite e bastnäsite e non ha giacimenti propri, e il suo prezzo dipende più dalla domanda degli altri membri della famiglia che dalla propria: quando il mondo compra neodimio per i magneti, il samario esce dalla stessa lavorazione che lo voglia o no.

Usi e presenza in natura

L'impiego principale sono i magneti permanenti samario-cobalto, nati negli anni Sessanta e rimasti insuperati per stabilità termica: reggono oltre i settecento gradi, non si smagnetizzano con i campi esterni e non hanno bisogno di rivestimenti protettivi perché non si corrodono. Stanno nei motori e nei generatori aeronautici, nelle guide d'onda dei radar, nei sensori che lavorano accanto a un motore caldo e in tutti gli apparati dove una smagnetizzazione costerebbe molto più del magnete. Il neodimio li ha sostituiti ovunque conti la forza; dove conta la temperatura, no.

Il samario-153, legato a una molecola che si fissa sulle ossa, si usa in medicina nucleare per alleviare il dolore delle metastasi ossee irradiandole dall'interno; in chimica lo ioduro di samario(II) è uno dei riducenti più versatili della sintesi organica moderna, capace di reazioni che con altri reagenti non riuscirebbero.

Il samario-147 decade in neodimio-143 con un'emivita di oltre cento miliardi di anni, e su questo si basa la datazione samario-neodimio, uno dei metodi con cui si stabilisce l'età delle rocce più antiche e dei meteoriti. È lo stesso principio della datazione rubidio-stronzio, applicato a una coppia che resiste meglio ai processi geologici.

Curiosità

Eugène-Anatole Demarçay, che purificò il samario e separò l'europio, era anche l'uomo cui i coniugi Curie mandavano i campioni per l'analisi spettroscopica: fu lui a confermare, dalle righe, che nel materiale ricavato dalla pechblenda c'era davvero un elemento nuovo, cioè il radio.

Nei reattori nucleari l'accumulo di samario-149 dopo uno spegnimento è un fenomeno che gli operatori devono conoscere: l'isotopo si forma dal decadimento dei prodotti di fissione e resta lì, assorbendo neutroni, finché non viene bruciato dal flusso della successiva ripartenza. È uno dei modi in cui un reattore ricorda quello che gli è successo il giorno prima.