Sm • Ordnungszahl 62
Samarium
Samarium silbrig-weißes, glänzendes Metall, das relativ hart und spröde ist. Es ist weder schmied- noch dehnbar. Samarium gehört zu den mittleren Seltenen Erden.
Seine besondere Eigenschaft ist, dass es bei Raumtemperatur paramagnetisch, also von einem externen Magnetfeld angezogen, aber selbst nicht permanent magnetisch ist. Seine Legierungen, insbesondere mit Kobalt, gehören gleichzeitig zu den stärksten permanentmagnetischen Materialien, die bekannt sind.
Die mit Abstand bedeutendste und wirtschaftlich wichtigste Anwendung von Samarium ist seine Verwendung in Samarium-Cobalt (SmCo)-Magneten.
1839 analysierte der Schweizer Jean Charles Galissard de Marignac ein Mineral aus dem russischen Uralgebirge. Er entdeckte in dem Mineral ein neues Oxid, das er "Yttrium-Erde" nannte. Ihm war klar, dass darin etwas Neues steckte, aber er konnte es nicht eindeutig identifizieren.
Der französische Chemiker Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran arbeitet 1879 mit der sogenannten "Didym-Erde", von der man damals annahm, sie sei ein Element. Durch aufwändige fraktionierte Kristallisation gelang es ihm, eine neue, spezifische Spektrallinie im sichtbaren Bereich zu beobachten.
kurz nach Lecoq de Boisbaudran isolierte der schwedische Chemiker Lars Fredrik Nilson aus demselben Samarskit ein Oxid, das er für identisch mit dem von Lecoq de Boisbaudran beschriebenen Samarium hielt.
Später stellen De Marignac und Lecoq de Boisbaudran klar, dass Nilsons Probe eine Mischung aus Samarium und einem neuen Element war, das später Gadolinium getauft wurde.
Der Name dieses Minerals und des Elements leiten sich vom russischen Berginspektor Oberst Samarsky ab, der das Mineral entdeckte.
1903 stellte der deutsche Chemiker Wilhelm Muthmann metallisches Samarium durch Elektrolyse her.
Die beiden wirtschaftlich bedeutendsten Quellen für die Gewinnung von Samarium sind Monazit und Bastnäsit.
Das Phosphat-Mineral Monazit hat mit etwa 1 bis 3 Prozent zwar einen höheren Samarium-Gehalt als Bastnäsit, allerdings werden Bastnäsit-Lagerstätten bevorzugt, da diese einen deutlich niedrigeren Gehalt an radioaktivem Thorium aufweisen, als Monazitquellen.
Der mit Abstand größte Produzent ist China.
Ausgehend vom Monazit oder Bastnäsit erfolgt die Auftrennung der Seltenen Erden über Ionentausch, Solvent-Extraktion oder elektrochemische Deposition. In einem letzten Verfahrensschritt wird das hochreine Samariumoxid mit metallischem Lanthan zum Metall reduziert und absublimiert.
Die wichtigste und wirtschaftlich bedeutendste Anwendung von Samarium ist die Herstellung von Samarium-Cobalt-Magneten (SmCo-Magnete). Es handelt sich um die wohl stärksten Permanentmagneten der Welt, die für viele Hochtechnologie-Anwendungen unverzichtbar sind.
Samarium Kobalt Magnet
SmCo-Magnete sind außerordentlich widerstandsfähig gegen Entmagnetisierung. Selbst starken externen Magnetfeldern geben sie nicht nach.
Ihr größter Vorteil ist die hohe Temperaturbeständigkeit: Sie behalten ihre magnetischen Eigenschaften auch bei sehr hohen Temperaturen von bis zu 350 °C (und auch noch höher). Das macht sie konkurrenzlos für Anwendungen, bei denen es heiß wird.
Im Gegensatz zu NdFeB-Magneten rosten sie zudem nicht und benötigen meist keine Schutzbeschichtung.
Wichtige Einsatzgebiete für SmCo-Magnete sind die Luft- und Raumfahrt, Militär- und Verteidigungstechnik (Radarsystemen, Führungs- und Steuerungssysteme), in Hochleistungsmotoren und für Präzisionsinstrumente (Traveling-Wave-Tubes (TWR) für Radar- und Satellitenkommunikation).
Darüberhinaus wird Samarium auch in Neutronenabsorbern in Kernreaktoren oder als Katalysator in der chemischen Industrie verwendet.
