サマリウムのソースを表示

{{Elementbox
|name=samarium
|japanese name=サマリウム
|number=62
|symbol=Sm
|pronounce={{IPAc-en|s|ə|ˈ|m|ɛər|i|əm}} {{respell|sə|MAIR|ee-əm}}
|left=[[プロメチウム]]
|right=[[ユウロピウム]]
|above=-
|below=[[プルトニウム|Pu]]
|series=ランタノイド
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|atomic mass=150.36
|electron configuration=&#91;[[キセノン|Xe]]&#93; 6s{{sup|2}} 4f{{sup|6}}
|electrons per shell=2, 8, 18, 24, 8, 2
|phase=固体
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|melting point K=1345
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|vapor pressure comment=
|crystal structure=rhombohedral
|japanese crystal structure=[[菱面体晶系]]
|oxidation states='''3''', 2（弱[[塩基性酸化物]]）
|electronegativity=1.17
|number of ionization energies=3
|1st ionization energy=544.5
|2nd ionization energy=1070
|3rd ionization energy=2260
|atomic radius=180
|covalent radius=198 ± 8
|magnetic ordering=[[常磁性]]<ref name=magnet>{{Cite web|url=http://www-d0.fnal.gov/hardware/cal/lvps_info/engineering/elementmagn.pdf|title=Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds|work=in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition|publisher= CRC press|archiveurl=https://web.archive.org/web/20040324080747/http://www-d0.fnal.gov/hardware/cal/lvps_info/engineering/elementmagn.pd|archivedate=2004-03-24|accessdate=2015-09-08}}</ref>
|electrical resistivity=([[室温|r.t.]]) (α, poly) 0.940 µ
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|thermal expansion=([[室温|r.t.]]) (α, poly) 12.7
|speed of sound rod at 20=2130
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|Brinell hardness=441
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|isotopes=
{{Elementbox_isotopes_stable | mn=144 | sym=Sm | na=3.07% | n=82}}
{{Elementbox_isotopes_decay | mn=146 | sym=Sm
 | na=[[人工放射性同位体|syn]] | hl=1.03 × 10{{sup|8}} [[年|y]]
 | dm=[[アルファ崩壊|α]] | de=2.529 | pn=142 | ps=[[ネオジム|Nd]]}}
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}}
'''サマリウム'''（{{lang-en-short|samarium}} {{IPA-en|səˈmɛəriəm|}}）は[[原子番号]]62の[[元素]]。[[元素記号]]は '''Sm'''。[[希土類元素]]の一つ（ランタノイドにも属す）。

== 名称 ==
[[サマルスキー石]]から発見されたため、サマリウムと名付けられた。サマルスキー石の鉱物名は鉱物の発見者である[[ワシーリー・サマルスキー＝ビホヴェッツ]]に由来しており、サマリウムは人名が元素名の由来となった初めての元素である。

== 性質 ==
単体は灰白色の軟らかい金属であり、空気中では徐々に酸化されて表面に酸化被膜を形成する。[[標準状態]]における安定構造は[[三方晶系]]。希土類元素の中では珍しく+2価の酸化状態を取る。最も安定な酸化物はSm{{sub|2}}O{{sub|3}}であり、常温で[[常磁性]]を示す。[[ハロゲン]]や[[ホウ素]]、[[第16族元素|酸素族元素]]、[[第15族元素|窒素族元素]]などと化合物を形成し、多くの金属元素と[[合金]]を形成する。天然に存在するサマリウムは4つの安定同位体および3つの[[放射性同位体]]からなり、128 [[ベクレル|Bq]]/gの放射能を有する。

他の軽ランタノイドと共に[[モナズ石]]（モナザイト）に含まれ、地殻中における存在度は40番目。主に[[サマリウムコバルト磁石]]や[[触媒]]、化学[[試薬]]として利用され、放射性同位体は[[放射性医薬品]]などにも利用される。サマリウムは人体内における生物学的な役割を持たないが、溶解性のサマリウム塩類はわずかに毒性を示す。

=== 物理的性質 ===
灰白色の軟らかい[[金属]]であり、比重は7.52、[[融点]]は1072 {{℃}}、[[沸点]]は1794 {{℃}}<ref>{{Cite book|title=CRC Handbook of Chemistry and Physics|edithon=94th Edition|page=4-86|publisher=CRC Press|year=2013|author=William M. Haynes|isbn=9781466571150}}</ref>。サマリウムの沸点は希土類元素の中でも[[イッテルビウム]]、[[ユウロピウム]]に次いで低いため、希土類鉱石からのサマリウムの単離を容易なものとしている。常温、常圧の安定構造は[[三方晶系]]（六回対称をもった三方配列の層が、ACACBCBABのスタッキングで9層ずつ繰り返す構造）であり、これはα型と呼ばれる。731 {{℃}}以上に加熱すると[[六方最密充填]] (hcp) となるが、この転移温度は金属の純度に依存する。さらに922 {{℃}}まで加熱すると[[体心立方構造]] (bcc) に転移する。40 k[[バール (単位)|bar]]に加圧した状態で300 {{℃}}まで加熱すると二重六方最密充填 (dhcp) となる。また、数百から数千 k[[バール (単位)|bar]]に加圧していくことで一連の相変化を示し、特におよそ900 kbarにおいて正方晶系の相が現れる<ref name=sm>{{cite journal|doi=10.1016/0022-5088(85)90294-2|last1=Shi|first1=N|year=1985|page=21|volume=113|journal=Journal of the Less Common Metals|last2=Fort|first2=D|title=Preparation of samarium in the double hexagonal close packed form|issue=2}}</ref>。700 {{℃}}から400 {{℃}}まで急激に冷却する焼戻しを行うことによって、圧力を加えることなく二重六方最密充填の相を生じさせることができる。また、[[蒸着]]によって得られるサマリウムの薄膜は周囲の状態によって六方最密充填もしくは二重六方最密充填の相を含んでいる可能性がある<ref name=sm/>。

サマリウムおよびそのセスキ酸化物（三二酸化物、Sm{{sub|2}}O{{sub|3}}）は常温で[[常磁性]]を示す。それらに対応する有効磁気モーメントは[[ランタン]]、[[ルテチウム]]（およびそれらの酸化物）に次いで希土類中3番目に低く、[[ボーア磁子]]は2 µB以下である。14.8 [[ケルビン|K]]以下に冷却されると[[反強磁性]]に転移する<ref>{{cite journal|last1= Lock|first1= J M|title= The Magnetic Susceptibilities of Lanthanum, Cerium, Praseodymium, Neodymium and Samarium, from 1.5 K to 300 K|journal= Proceedings of the Physical Society. Section B|volume= 70|page= 566|year= 1957|doi= 10.1088/0370-1301/70/6/304|issue= 6|bibcode = 1957PPSB...70..566L }}</ref><ref>{{cite journal|last1=Huray|first1=P|last2=Nave|first2=S|last3=Haire|first3=R|title=Magnetism of the heavy 5f elements|journal=Journal of the Less Common Metals|volume=93|page=293|year= 1983|doi=10.1016/0022-5088(83)90175-3|issue=2}}</ref>。個々のサマリウム原子は[[フラーレン]]を用いることで単離することができる<ref>{{cite journal|doi = 10.1016/S0921-4526(02)00991-2|title= Electronic and geometric structures of metallofullerene peapods| year = 2002| author = Okazaki, T| journal = Physica B|volume = 323|page=97|bibcode = 2002PhyB..323...97O|last2 = Suenaga|first2 = Kazutomo|last3 = Hirahara|first3 = Kaori|last4 = Bandow|first4 = Shunji|last5 = Iijima|first5 = Sumio|last6 = Shinohara|first6 = Hisanori }}</ref>。サマリウム原子はまたフラーレンに[[ドープ]]することもでき、そのようなサマリウムをドープされたフラーレンは8 K以下の温度で[[超伝導]]性を示す<ref>{{cite journal|last1=Chen|first1=X.|last2=Roth|first2=G.|title=Superconductivity at 8 K in samarium-doped C60|journal=Physical Review B|volume=52|page=15534|year=1995|doi=10.1103/PhysRevB.52.15534|issue=21|bibcode = 1995PhRvB..5215534C }}</ref>。[[高温超電導]]物質である[[鉄系超伝導物質]] (SrFeAsF) にサマリウムをドープさせることで超伝導転移温度を56 Kまで高めることができ、これは報告のなされた2008年11月時点では鉄系超電導物質の中で最も転移温度の高い物質であった<ref name=Wu2008>{{cite journal|arxiv = 0811.0761|title = Superconductivity at 56 K in Samarium-doped SrFeAsF|author = Wu, G. et al.|year = 2008|doi=10.1088/0953-8984/21/14/142203|journal = Journal of Physics: Condensed Matter|volume = 21|issue = 14|page = 142203|bibcode = 2009JPCM...21n2203W }}</ref>。

=== 化学的性質 ===
サマリウムの金属表面は銀色の光沢を持つが、空気中においては[[室温]]で徐々に[[酸化]]され、150 {{℃}}で自然発火する<ref name=emsley/><ref name=CRC>{{cite book| author = C. R. Hammond |chapter = The Elements |title=''Handbook of Chemistry and Physics'' 81st edition| publisher =CRC press| isbn = 0-8493-0485-7}}</ref>。特に箔や粉末状の金属サマリウムは空気中の酸素や湿気によって反応しやすいため、不活性ガス雰囲気下で保存する必要がある<ref>{{Cite web|url=http://www.furuchi.co.jp/info/MSDS_pdf/Sm_2.pdf|title=製品安全データシート Samarium|publisher=フルウチ化学|accessdate=2015-09-07}}</ref>。

サマリウムは電気的に陽性であり、冷水とは徐々に、温水となら直ちに反応して水酸化物を形成する<ref name=we/>。
: <chem>2Sm (s) + 6 H2O (l) -> 2 Sm(OH)3(aq) + 3H2 (g)</chem>

サマリウムは希[[硫酸]]に容易に溶解して黄色<ref name=g1243>Greenwood, p. 1243</ref> から薄緑色をしたSm{{sup|+3}}イオンとなり、それは[Sm(OH{{sub|2}}){{sub|9}}]{{sup|3+}}錯体として存在している<ref name=we>{{cite web| url =https://www.webelements.com/samarium/chemistry.html| title =Chemical reactions of Samarium| publisher=Webelements| accessdate=2009-06-06}}</ref>。
: <chem>2Sm (s) + 3H2SO4(aq) -> 2 Sm^{3+}(aq) + 3SO4^{2-}(aq) + 3H2(g)</chem>

サマリウムは希土類元素の中では珍しく+2価の酸化状態を取り、Sm{{sup|2+}} イオンは溶液中で赤血色を示す<ref name=g1248>Greenwood, p. 1248</ref>。安定なのは 4f{{sup|5}} の[[電子配置]]をとる+3価であるため+2価のイオン Sm{{sup|2+}} は極めて酸化されやすく、水溶液中においては水を還元して水素を発生し+3価のイオン Sm{{sup|3+}} へと酸化される。その[[標準酸化還元電位]]は以下のように見積もられている。
: <chem>Sm^{3+}(aq){} + \mathit{e}^- = Sm^{2+}(aq) </chem> <math>( E^\circ= -1.55 V)</math>

一部の希土類元素の化合物は4f軌道に入っている電子数の揺らぎによって原子価揺動（Valence fluctuation、[[混合原子価化合物]]も参照）を起こすが、サマリウム化合物においても原子価揺動が見られる<ref>{{Cite journal|title=クリスタット 原子価揺動|author=佐々木聡|year=1997|journal=日本結晶学会誌|volume=39|issue=1|page=p. 147|publisher=日本結晶学会}}</ref>。特にSmB{{sub|6}}は最も古くから知られる原子価揺動化合物である<ref>{{Cite web|url=http://lib.laic.u-hyogo.ac.jp/laic/2/archive/annual/a-curren/denji.pdf|title=4f 多電子状態を有する希土類化合物の核磁気共鳴|publisher=兵庫県立大学|accessdate=2015-09-07}}</ref>。

=== 同位体 ===
{{main|サマリウムの同位体}}
天然に存在するサマリウムは4つの安定同位体および3つの[[放射性同位体]]からなり、128 [[ベクレル|Bq]]/gの放射能を有する。{{sup|144}}Sm、{{sup|150}}Sm、{{sup|152}}Smおよび{{sup|154}}Smの4つがその安定同位体であり、3つの放射性同位体の[[半減期]]はそれぞれ{{sup|147}}Sm（半減期 = 1.06×10{{sup|11}}年）、{{sup|148}}Sm（7×10{{sup|15}}年）、{{sup|149}}Sm（2×10{{sup|15}}年）と非常に長い。[[天然存在比]]の最も大きな同位体は26.75%を占める{{sup|152}}Smである<ref name="nubase">{{cite journal|last1=Audi|first1=G|doi=10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001|title=The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties|year=2003|page=3|volume=729|journal=Nuclear Physics A|url=http://www.nndc.bnl.gov/amdc/nubase/Nubase2003.pdf|bibcode=2003NuPhA.729....3A|last2=Bersillon|first2=O.|last3=Blachot|first3=J.|last4=Wapstra|first4=A.H.}}</ref>。{{sup|149}}Smは様々な資料で安定同位体であるとも<ref name="nubase"/><ref>[http://www.nndc.bnl.gov/chart/reCenter.jsp?z=62&n=87 Chart of the nuclides], Brookhaven National Laboratory</ref>、放射性同位体であるとも<ref>Holden, Norman E. "Table of the isotopes" in {{RubberBible86th}}</ref> される。

長寿命な放射性同位体である{{sup|146}}Sm、{{sup|147}}Smおよび{{sup|148}}Smは、主に[[アルファ崩壊]]によって[[ネオジム]]の同位体に崩壊する。それらよりも軽い放射性同位体は主に[[電子捕獲]]によって[[プロメチウム]]の同位体に崩壊し、より重いものは[[ベータ崩壊]]によって[[ユウロピウム]]の同位体に崩壊する<ref name="nubase"/>。

{{sup|147}}Smは1.06×10{{sup|11}}年の半減期でアルファ崩壊し{{sup|143}}Ndとなり、[[放射年代測定]]法の一つである{{仮リンク|サマリウム-ネオジム法|en|Samarium-neodymium dating}}として利用される<ref>{{Cite journal|title=Sm-Nd法による年代測定|author=田中剛|journal=地学雑誌|year=1985|volume=94|issue=7|pages=pp. 113-114}}</ref>。

{{sup|151}}Smおよび{{sup|145}}Smの半減期はそれぞれ90年および340日である。残りの放射性同位体の半減期はいずれも2日未満であり、それらの大部分は48秒未満である。サマリウムはまた5つの[[核異性体]]を持ち、最も安定な{{sup|141m}}Smで半減期22.6分、次いで{{sup|143m1}}Smが66秒、{{sup|139m}}Smが10.7秒である<ref name="nubase"/>。

== 化合物 ==
=== 酸化物 ===
サマリウムの最も安定な酸化物はセスキ酸化物であるSm{{sub|2}}O{{sub|3}}であり、Sm{{sub|2}}O{{sub|3}}には複数の結晶系のものが存在している。三方晶系のものは溶融させたものを徐冷することによって得られる。Sm{{sub|2}}O{{sub|3}}の融点は2365 {{℃}}と高いため、直接的な加熱ではなく高周波コイルによる[[誘導加熱]]によって溶融される。Sm{{sub|2}}O{{sub|3}}の単斜晶の結晶は火炎溶融法（[[ベルヌーイ法]]）によって結晶成長させることができ、粉末のSm{{sub|2}}O{{sub|3}}から直径1 cm、最大長さ数cmのブールが得られる。ブールは純粋で格子欠陥などが含まれていなければ透明であるが、そうでなければオレンジ色を呈する。準安定な三方晶のSm{{sub|2}}O{{sub|3}}を1900 {{℃}}まで加熱すると、より安定な単斜晶に転移する<ref name=smo/>。立方晶のSm{{sub|2}}O{{sub|3}}もまた研究されている<ref name=smo2/>。

サマリウムは一酸化物SmOを形成する数少ないランタノイドの一つである。この黄金の光沢を持つ化合物はSm{{sub|2}}O{{sub|3}}を金属サマリウムを用いて1000 {{℃}}、50 k[[バール (単位)|bar]]以上の条件下で還元させることによって得られ、圧力が低いと反応は不完全に終わる。SmOは立方晶の塩化ナトリウム型構造を取る<ref name=smox/><ref name=g1239>Greenwood, p. 1239</ref>。

=== 他のカルコゲナイド ===
サマリウムは[[硫黄]]、[[セレン]]、[[テルル]]と反応し、それぞれ3価の硫化物、セレン化物、テルル化物を形成する。2価のSmS、SmSe、SmTeも知られており、それらはSmOと同様に立方晶の塩化ナトリウム型構造を取る。これらの[[カルコゲン化物]]は室温において、圧力を加えることで半導体から金属に変化する性質を有している。SmSeおよびSmTeは20–30 kbarほどの圧力で連続的に変化するが、SmSはわずか6.5 kbarの圧力で急激に変化する。SmSの結晶やフィルムが引っ掻かれたり磨かれたりしたときに、この物性の変化は黒色から明るい黄色という劇的な色の変化を引き起こす。この物性変化によって結晶系は変化しないが、結晶の容積は15%も激減する<ref name="b1">Beaurepaire, Eric (Ed.) [https://books.google.co.jp/books?id=rGDCn4lqmdsC&pg=PA393&redir_esc=y&hl=ja ''Magnetism: a synchrotron radiation approach''], Springer, 2006 ISBN 3-540-33241-3 p. 393</ref>。圧力から解放されるとSmSは0.4 kbarという非常に低い圧力で半導体に戻り、[[ヒステリシス]]を示す<ref name=emsley/><ref>{{cite journal|last1=Jayaraman|first1=A.|last2=Narayanamurti|first2=V.|last3=Bucher|first3=E.|last4=Maines|first4=R.|title=Continuous and Discontinuous Semiconductor-Metal Transition in Samarium Monochalcogenides Under Pressure|journal=Physical Review Letters|volume=25|page=1430|year=1970|doi=10.1103/PhysRevLett.25.1430|bibcode=1970PhRvL..25.1430J|issue=20}}</ref>。

=== ハロゲン化物 ===
金属サマリウムは全ての[[ハロゲン]]と反応して三ハロゲン化物を与える<ref name=g1236>Greenwood, pp. 1236, 1241</ref>。
: <chem>2Sm(s) + 3\mathit{X}_2(g) -> 2Sm\mathit{X}_3(s)</chem>

これらの三ハロゲン化物は金属サマリウムもしくは金属[[リチウム]]、金属[[ナトリウム]]と共に700から900 {{℃}}の高温にすることによって更に還元され、二ハロゲン化物を生じる<ref name=smcl2/>。二ヨウ化物は三ヨウ化物を加熱するか、室温において無水[[テトラヒドロフラン]]を溶媒として金属サマリウムと1,2-ジヨードエタンを反応させることによっても得ることが出来る<ref name=g1240>Greenwood, p. 1240</ref>。
: <chem>Sm(s) + ICH2-CH2I -> SmI2 + CH2=CH2</chem>

三ハロゲン化物の還元によって生成されるのは二ハロゲン化物に加え、Sm{{sub|3}}F{{sub|7}}, Sm{{sub|14}}F{{sub|33}}, Sm{{sub|27}}F{{sub|64}}<ref name=smf2/>, Sm{{sub|11}}Br{{sub|24}}, Sm{{sub|5}}Br{{sub|11}}およびSm{{sub|6}}Br{{sub|13}}のような明瞭な結晶構造を有する多数の[[不定比化合物|不定比]]ハロゲン化物も生成される<ref>{{cite journal|last1=Baernighausen|first1=H.|last2=Haschke|first2=John M.|title=Compositions and crystal structures of the intermediate phases in the samarium-bromine system|journal=Inorganic Chemistry|volume=17|page=18|year=1978|doi=10.1021/ic50179a005}}</ref>。

下記[[#サマリウム化合物の一覧]]の表にあるように、サマリウムのハロゲン化物はハロゲン元素の種類によってその結晶系が変わるという、大部分の元素では見られないような珍しい挙動を示す。ハロゲン化サマリウムの多くは1つの化合物に2つの主要な結晶相があり、一方は安定相でもう一方は準安定相である。準安定相は急冷後に加圧もしくは加熱することによって形成される。例えば、単斜晶（安定相）の[[ヨウ化サマリウム(II)]]を加圧し、圧力を開放することで[[塩化鉛]]型結晶構造を有する斜方晶のヨウ化サマリウム(II)（密度：5.90 g/cm{{sup|3}}）が得られ<ref>{{cite journal|last1=Beck|first1=H. P.|title=Hochdruckmodifikationen der Diiodide von Sr, Sm und Eu. Eine neue PbCl2-Variante?|journal=Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie|volume=459|page=81|year=1979|doi=10.1002/zaac.19794590108}}</ref>、類似の方法により[[ヨウ化サマリウム(III)]]の新たな結晶相（密度：5.90 g/cm{{sup|3}}）も得られる<ref>{{cite journal|last1=Beck|first1=H. P.|last2=Gladrow|first2=E.|title=Zur Hochdruckpolymorphie der Seltenerd-Trihalogenide|journal=Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie|volume=453|page=79|year=1979|doi=10.1002/zaac.19794530610}}</ref>。

=== ホウ化物 ===
酸化サマリウムおよびホウ素の粉末を真空下で焼結させることによっていくつかの相のホウ化サマリウムを含んだ粉末が得られ、サマリウムとホウ素の混合比を調整することで任意の組成の物が得られる<ref name=smb6b/>。この粉末は[[アーク炉|アーク溶融]]もしくは[[ゾーンメルト法]]によって特定のホウ化サマリウムの大きな結晶とすることができ、溶融、結晶化温度を変えることでそれぞれSmB{{sub|6}} (2580 {{℃}})、SmB{{sub|4}}（およそ2300 {{℃}}）およびSmB{{sub|66}} (2150 {{℃}}) が形成される。これらのホウ化サマリウムは全て硬く脆い暗灰色の固体であり、含まれるホウ素の割合が高くなるほど硬さが増す<ref name=smb6/>。二ホウ化サマリウムはこれらの方法で製造するには揮発性すぎるため、安定して結晶成長させるためには高圧（およそ65 kbar）かつ低温（1140から1240 {{℃}}）な条件が必要となる。これよりも高温になるとSmB{{sub|6}}が優先されて形成する<ref name=smb2/>。

==== 六ホウ化サマリウム ====
六ホウ化サマリウムはSm{{sup|2+}}とSm{{sup|3+}}のサマリウムイオンが3:7の割合で存在する典型的な中間原子価化合物である<ref name=smb6b>{{cite journal|last1=Nickerson|first1=J.|last2=White|first2=R.|last3=Lee|first3=K.|last4=Bachmann|first4=R.|last5=Geballe|first5=T.|last6=Hull|first6=G.|title=Physical Properties of SmB{{sub|6}} |journal=Physical Review B|volume=3|page=2030|year=1971|doi=10.1103/PhysRevB.3.2030|issue=6|bibcode = 1971PhRvB...3.2030N }}</ref>。それは典型的な近藤絶縁体（[[近藤効果]]参照）に属しており、50 [[ケルビン|K]]を越える高温では近藤金属に特有の強い電子散乱による金属的な電気伝導度を示すのに対し、低温ではおよそ4から14 meVという狭い[[バンドギャップ]]の非磁性絶縁体としてふるまう<ref>{{cite journal|doi=10.1103/PhysRevB.52.R14308|last1=Nyhus|year=1995|first1=P.|pages=R14308|volume=52|last2=Cooper|journal=Physical Review B|first2=S.|last3=Fisk|first3=Z.|last4=Sarrao|first4=J.|title=Light scattering from gap excitations and bound states in SmB{{sub|6}} |issue=20|bibcode = 1995PhRvB..5214308N }}</ref>。六ホウ化サマリウムの冷却によって引き起こされる金属-絶縁体転移には熱伝導率の急激な増加が伴い、それはおよそ15 Kで最大値を示す。この原因は、低温領域における熱伝導は電子が熱の伝導に貢献しないため[[フォノン]]のみが熱伝導の要因となり、フォノンは電子による散乱を受けると熱伝導に寄与できなくなるため熱伝導率が低下するが、近藤効果によって金属から絶縁体へと転移することで電子密度が急激に減少するため電子にフォノンが散乱される割合もそれに伴って急激に減少するため、それまで電子による散乱をうけて熱伝導に寄与できなかったフォノンが熱伝導に寄与できるようになるためである<ref>{{cite journal|last1=Sera|first1=M.|last2=Kobayashi|first2=S.|last3=Hiroi|first3=M.|last4=Kobayashi|first4=N.|last5=Kunii|first5=S.|title=Thermal conductivity of RB{{sub|6}} (R=Ce, Pr, Nd, Sm, Gd) single crystals |journal=Physical Review B |volume=54 |page=R5207 |year=1996 |doi=10.1103/PhysRevB.54.R5207 |issue=8 |bibcode=1996PhRvB..54.5207S }}</ref>。

新しい研究では[[トポロジカル絶縁体]]となるかもしれないことが示されている<ref>{{cite arXiv |last=Botimer|eprint=1211.6769 |first1=J. |author2=Kim |author3=Thomas |author4=Grant |author5=Fisk |author6=Jing Xia |title=Robust Surface Hall Effect and Nonlocal Transport in SmB{{sub|6}}: Indication for an Ideal Topological Insulator |class=cond-mat.str-el |year=2012}}</ref><ref>{{cite journal |last=Zhang |author2=Butch |author3=Syers |author4=Ziemak |author5=Greene |author6=Paglione |title=Hybridization, Correlation, and In-Gap States in the Kondo Insulator SmB{{sub|6}} |year=2012 |doi=10.1103/PhysRevX.3.011011 |first1=Xiaohang |journal=Physical Review X |volume=3 |issue=1|arxiv=1211.5532}}</ref><ref>{{cite arXiv |last=Wolgast|eprint=1211.5104 |author2=Cagliyan Kurdak |author3=Kai Sun |author4=Allen |author5=Dae-Jeong Kim |author6=Zachary Fisk |title=Discovery of the First Topological Kondo Insulator: Samarium Hexaboride |class=cond-mat.str-el |year=2012}}</ref>。

=== 他の無機化合物 ===
[[File:Samarium-sulfate.jpg|thumb|upright|硫酸サマリウム、Sm{{sub|2}}(SO{{sub|4}}){{sub|3}}]]
炭化サマリウムは[[グラファイト]]と金属サマリウムを混合し、不活性雰囲気下で溶融させることによって得られる。空気中で不安定な物質であるため、研究もまた不活性雰囲気下で行われる<ref name=smc/>。リン化サマリウムSmPはシリコンと同程度のバンドギャップ1.10 eVを示す半導体であり、[[N型半導体]]として高い電気伝導度を示す。それはリンと金属サマリウムの混合粉末を石英アンプル中に真空封管し、1100 {{℃}}で焼きなますことによって合成される。リンは高温では非常に揮発性であり爆発の危険があるため、加熱時の昇温ペースは1分間に1 {{℃}}以下に保たなければならない<ref name=smp/>。ヒ化サマリウムSmAsも類似の方法で合成されるが、合成温度は1800 {{℃}}以上である<ref name=smas/>。

サマリウムの他の二元化合物としては、[[ケイ素]]、[[ゲルマニウム]]、[[スズ]]、[[鉛]]、[[アンチモン]]、[[テルル]]といった[[第14族元素]]、[[第15族元素]]、[[第16族元素]]との化合物が知られており、また多くのグループの元素との間で合金を作る。それらは全て金属サマリウムおよび対応する元素の粉末を混合し、焼きなますことによって得ることができる。そうやって得られた化合物の多くは不定比化合物であり、Sm{{sub|a}}X{{sub|b}}（b / aは0.5から3の間を変化する）という名目上の組成比を持つ<ref>{{cite journal|last1=Gladyshevskii|first1=E. I.|last2=Kripyakevich|first2=P. I.|title=Monosilicides of rare earth metals and their crystal structures|journal=Journal of Structural Chemistry|volume=5|page=789|year=1965|doi=10.1007/BF00744231|issue=6}}</ref><ref>{{cite journal|last1=Smith|first1=G. S.|last2=Tharp|first2=A. G.|last3=Johnson|first3=W.|title=Rare earth–germanium and –silicon compounds at 5:4 and 5:3 compositions|journal=Acta Crystallographica|volume=22|page=940|year=1967|doi=10.1107/S0365110X67001902|issue=6}}</ref><ref>{{cite journal|journal=Inorg. Mater.|year=1971|volume=7|pages=661–665|author=Yarembash E.I., Tyurin E.G., Reshchikova A.A., Karabekov A., Klinaeva N.N.}}</ref>。

=== 有機金属化合物 ===
サマリウムは[[シクロペンタジエン|シクロペンタジエニド]] Sm(C{{sub|5}}H{{sub|5}}){{sub|3}} およびその塩化物誘導体 Sm(C{{sub|5}}H{{sub|5}}){{sub|2}}Cl を形成する。それらは[[塩化サマリウム(III)]]を[[シクロペンタジエニルナトリウム]]とともに[[テトラヒドロフラン]]中で反応させることによって得られる。Sm(C{{sub|5}}H{{sub|5}}){{sub|3}} は他の大部分のランタノイド元素の[[シクロペンタジエニル錯体]]とは異なり、一部の C{{sub|5}}H{{sub|5}} が隣接するもう一方のサマリウム原子の方へ頂点や辺のみで結合し[[ハプト数]] η{{sup|1}} もしくは η{{sup|2}} の配位をすることで架橋し、それによってポリマー鎖を形成する<ref name=g1248/>。塩化物誘導体は二量体を形成し、より正確には (η{{sup|5}}-C{{sub|5}}H{{sub|5}}){{sub|2}}Sm(µ-Cl){{sub|2}}(η{{sup|5}}-C{{sub|5}}H{{sub|5}}){{sub|2}} と表される。それらの塩素橋は例えばヨウ素や水素、窒素、もしくはシアン化物イオンなどによって置換される<ref name=g1249>Greenwood, p. 1249</ref>。

シクロペンタジエニド・サマリウム中の (C{{sub|5}}H{{sub|5}}){{sup|–}} イオンはインデニド (C{{sub|9}}H{{sub|7}}){{sup|–}} もしくは[[シクロオクタテトラエン|シクロオクタテトラニド]] (C{{sub|8}}H{{sub|8}}){{sup|2–}} 環と置換されて Sm(C{{sub|9}}H{{sub|7}}){{sub|3}} もしくは KSm(η{{sup|8}}-C{{sub|8}}H{{sub|8}}){{sub|2}} を形成する。これらの化合物は[[ウラノセン]]と類似した構造を有する。また、およそ85 {{℃}}で[[昇華 (化学)|昇華]]する2価のシクロペンタジエニド Sm(C{{sub|5}}H{{sub|5}}){{sub|2}} も存在する。[[フェロセン]]とは正反対に、Sm(C{{sub|5}}H{{sub|5}}){{sub|2}} 中の C{{sub|5}}H{{sub|5}} リングは平行でなく45 °傾いている<ref name=g1249/><ref>{{cite journal|last1=Evans|first1=William J.|last2=Hughes|first2=Laura A.|last3=Hanusa|first3=Timothy P.|title=Synthesis and x-ray crystal structure of bis(pentamethylcyclopentadienyl) complexes of samarium and europium: (C5Me5)2Sm and (C5Me5)2Eu|journal=Organometallics|volume=5|page=1285|year=1986|doi=10.1021/om00138a001|issue=7}}</ref>。

サマリウムの[[アルカン]]および[[アリール基|アリール]]化合物はテトラヒドロフランや[[エーテル (化学)|エーテル]]中で[[複分解|メタセシス]]反応によって得ることができる<ref name=g1249/>。
: <chem>SmCl3 + 3 LiR -> SmR3 + 3 LiCl</chem>
: <chem>Sm(OR)3 + 3 LiCH(SiMe3)2 -> Sm[CH(SiMe3)2]3 + 3 LiOR</chem>
ここで <chem>R</chem> は炭化水素基、 <chem>Me</chem> はメチル基を表す。

=== サマリウム化合物の一覧 ===
{| class="wikitable mw-collapsed" style="text-align: center;"
|-
! 化学式
! 色
! 結晶系
! [[空間群]]
! No
! [[ピアソン記号]]
! ''a'' (pm)
! ''b'' (pm)
! ''c'' (pm)
! ''Z''
! 密度<br/>g/cm{{sup|3}}
|-
| Sm
| 銀色
| 三方晶<ref name="sm"/>
| R{{overline|3}}m
| 166
| hR9
| 362.9
| 362.9
| 2621.3
| 9
| 7.52
|-
| Sm
| 銀色
| 六方晶<ref name="sm"/>
| P6{{sub|3}}/mmc
| 194
| hP4
| 362
| 362
| 1168
| 4
| 7.54
|-
| Sm
| 銀色
| 正方晶<ref name=sm2>{{cite journal|doi=10.1016/0375-9601(91)90346-A|last1=Vohra|year=1991|first1=Y|page=89|volume=158|journal=Physics Letters A |title=A new ultra-high pressure phase in samarium|bibcode = 1991PhLA..158...89V|last2=Akella|first2=Jagannadham|last3=Weir|first3=Sam|last4=Smith|first4=Gordon S. }}</ref>
| I4/mmm
| 139
| tI2
| 240.2
| 240.2
| 423.1
| 2
| 20.46
|-
| SmO
| 金色
| 立方晶<ref name=smox>{{cite journal|last1=Leger|first1=J|last2=Yacoubi|first2=N|last3=Loriers|first3=J|title=Synthesis of rare earth monoxides|journal=Journal of Solid State Chemistry|volume=36|page=261|year=1981 |doi=10.1016/0022-4596(81)90436-9|issue=3|bibcode = 1981JSSCh..36..261L }}</ref>
| Fm{{overline|3}}m
| 225
| cF8
| 494.3
| 494.3
| 494.3
| 4
| 9.15
|-
| Sm{{sub|2}}O{{sub|3}}
| 
| 三方晶<ref name=smo>{{cite journal|doi=10.1016/0022-4596(81)90058-X|last1=Gouteron|year=1981|first1=J|page=288|volume=38|journal=Journal of Solid State Chemistry|title=Raman spectra of lanthanide sesquioxide single crystals: Correlation between A and B-type structures|issue=3|bibcode = 1981JSSCh..38..288G|last2=Michel|first2=D.|last3=Lejus|first3=A.M.|last4=Zarembowitch|first4=J. }}</ref>
| P{{overline|3}}m1
| 164
| hP5
| 377.8
| 377.8
| 594
| 1
| 7.89
|-
| Sm{{sub|2}}O{{sub|3}}
| 
| 単斜晶<ref name="smo"/>
| C2/m
| 12
| mS30
| 1418
| 362.4
| 885.5
| 6
| 7.76
|-
| Sm{{sub|2}}O{{sub|3}}
| 
| 立方晶<ref name=smo2>{{cite journal|journal=Br. Ceram. Trans. J.|year=1984|volume=83|pages=92–98|author=Taylor D.}}</ref>
| Ia{{overline|3}}
| 206
| cI80
| 1093
| 1093
| 1093
| 16
| 7.1
|-
| SmH{{sub|2}}
| 
| 立方晶<ref name=smh2>{{cite journal|last1=Daou|first1=J|last2=Vajda|first2=P|last3=Burger|first3=J|title=Low temperature thermal expansion in SmH2+x|journal=Solid State Communications|volume=71|page=1145|year=1989|doi=10.1016/0038-1098(89)90728-X|issue=12|bibcode = 1989SSCom..71.1145D }}</ref>
| Fm{{overline|3}}m
| 225
| cF12
| 537.73
| 537.73
| 537.73
| 4
| 6.51
|-
| SmH{{sub|3}}
| 
| 六方晶<ref name=smh3>{{cite journal|doi=10.1016/S0925-8388(96)03071-X|last1=Dolukhanyan|year=1997|first1=S|page=10|volume=253–254|journal=Journal of Alloys and Compounds|title=Synthesis of novel compounds by hydrogen combustion}}</ref>
| P{{overline|3}}c1
| 165
| hP24
| 377.1
| 377.1
| 667.2
| 6
| 
|-
| Sm{{sub|2}}B{{sub|5}}
| 灰色
| 単斜晶<ref>{{cite journal|doi=10.1007/BF00795346|last1=Zavalii|year=1990|first1=L. V.|page=471|volume=29|journal=Soviet Powder Metallurgy and Metal Ceramics|last2=Kuz'ma|first2=Yu. B.|last3=Mikhalenko|first3=S. I.|title=Sm2B5 boride and its structure|issue=6}}</ref>
| P2{{sub|1}}/c
| 14
| mP28
| 717.9
| 718
| 720.5
| 4
| 6.49
|-
| SmB{{sub|2}}
| 
| 六方晶<ref name=smb2>{{cite journal|doi=10.1016/0022-5088(77)90221-1|last1=Cannon|year=1977|first1=J|page=83|volume=56|journal=Journal of the Less Common Metals|last2=Cannon|first2=D|last3=Tracyhall|first3=H|title=High pressure syntheses of SmB2 and GdB12}}</ref>
| P6/mmm
| 191
| hP3
| 331
| 331
| 401.9
| 1
| 7.49
|-
| SmB{{sub|4}}
| 
| 正方晶<ref>{{cite journal|last1=Etourneau|doi=10.1016/0022-5088(79)90038-9|first1=J|year=1979|page=531|volume=67|last2=Mercurio|journal=Journal of the Less Common Metals|first2=J|last3=Berrada|first3=A|last4=Hagenmuller|first4=P|last5=Georges|first5=R|last6=Bourezg|first6=R|last7=Gianduzzo|first7=J|title=The magnetic and electrical properties of some rare earth tetraborides|issue=2}}</ref>
| P4/mbm
| 127
| tP20
| 717.9
| 717.9
| 406.7
| 4
| 6.14
|-
| SmB{{sub|6}}
| 
| 立方晶<ref name=smb6>{{cite journal|doi=10.1111/j.1151-2916.1972.tb11344.x|last1=Solovyev|first1=G. I.|year=1972|page=475|volume=55|journal=Journal of the American Ceramic Society|last2=Spear|first2=K. E.|title=Phase Behavior in the Sm-B System|issue=9}}</ref>
| Pm{{overline|3}}m
| 221
| cP7
| 413.4
| 413.4
| 413.4
| 1
| 5.06
|-
| SmB{{sub|66}}
| 
| 立方晶<ref>{{cite journal|last1=Schwetz|first1=K|last2=Ettmayer|first2=P|last3=Kieffer|first3=R|last4=Lipp|first4=A|title=Über die Hektoboridphasen der Lanthaniden und Aktiniden|journal=Journal of the Less Common Metals|volume=26|page=99|year=1972|doi=10.1016/0022-5088(72)90012-4}}</ref>
| Fm{{overline|3}}c
| 226
| cF1936
| 2348.7
| 2348.7
| 2348.7
| 24
| 2.66
|-
| Sm{{sub|2}}C{{sub|3}}
| 
| 立方晶<ref name=smc/>
| I{{overline|4}}3d
| 220
| cI40
| 839.89
| 839.89
| 839.89
| 8
| 7.55
|-
| SmC{{sub|2}}
| 
| 正方晶<ref name=smc>{{cite journal|doi=10.1021/ja01550a017|last1=Spedding|year=1958|first1=F. H.|page=4499|volume=80|journal=Journal of the American Chemical Society|last2=Gschneidner|first2=K.|last3=Daane|first3=A. H.|title=The Crystal Structures of Some of the Rare Earth Carbides|issue=17}}</ref>
| I4/mmm
| 139
| tI6
| 377
| 377
| 633.1
| 2
| 6.44
|-
| SmF{{sub|2}}
| 紫色<ref name=g1241/>
| 立方晶<ref name=smf2>{{cite journal|last1=Greis|first1=O|title=Über neue Verbindungen im system SmF2_SmF3|journal=Journal of Solid State Chemistry|volume=24|page=227|year=1978|doi=10.1016/0022-4596(78)90013-0|issue=2|bibcode = 1978JSSCh..24..227G }}</ref>
| Fm{{overline|3}}m
| 225
| cF12
| 587.1
| 587.1
| 587.1
| 4
| 6.18
|-
| SmF{{sub|3}}
| 白色<ref name=g1241/>
| 斜方晶<ref name=smf2/>
| Pnma
| 62
| oP16
| 667.22
| 705.85
| 440.43
| 4
| 6.64
|-
| SmCl{{sub|2}}
| 褐色<ref name=g1241/>
| 斜方晶<ref name=smcl2>{{cite journal|doi=10.1016/0022-5088(86)90228-6|last1=Meyer|first1=G|year=1986|page=187|volume=116|journal=Journal of the Less Common Metals|last2=Schleid|first2=T|title=The metallothermic reduction of several rare-earth trichlorides with lithium and sodium}}</ref>
| Pnma
| 62
| oP12
| 756.28
| 450.77
| 901.09
| 4
| 4.79
|-
| SmCl{{sub|3}}
| 黄色<ref name=g1241/>
| 六方晶<ref name=smf2/>
| P6{{sub|3}}/m
| 176
| hP8
| 737.33
| 737.33
| 416.84
| 2
| 4.35
|-
| SmBr{{sub|2}}
| 褐色<ref name=g1241/>
| 斜方晶<ref name=smbr2>{{cite journal|journal=Rev. Chim. Miner.|year=1973|volume=10|pages=77–92|author=Bärnighausen, H.}}</ref>
| Pnma
| 62
| oP12
| 797.7
| 475.4
| 950.6
| 4
| 5.72
|-
| SmBr{{sub|3}}
| 黄色<ref name=g1241/>
| 斜方晶<ref name=smbr3>{{cite journal|last1=Zachariasen|first1=W. H.|title=Crystal chemical studies of the 5f-series of elements. I. New structure types|journal=Acta Crystallographica|volume=1|page=265|year=1948|doi=10.1107/S0365110X48000703|issue=5}}</ref>
| Cmcm
| 63
| oS16
| 404
| 1265
| 908
| 2
| 5.58
|-
| SmI{{sub|2}}
| 緑色<ref name=g1241>Greenwood, p. 1241</ref>
| 単斜晶
| P2{{sub|1}}/c
| 14
| mP12
| 
| 
| 
| 
| 
|-
| SmI{{sub|3}}
| 橙色<ref name=g1241/>
| 三方晶<ref name=smI3>{{cite journal|last1=Asprey|first1=L. B.|last2=Keenan|first2=T. K.|last3=Kruse|first3=F. H.|journal=Inorganic Chemistry|volume=3|page=1137|year=1964|doi=10.1021/ic50018a015|issue=8}}</ref>
| R{{overline|3}}
| 63
| hR24
| 749
| 749
| 2080
| 6
| 5.24
|-
| SmN
| 
| 立方晶<ref name=smn>{{cite journal|last1=Brown|first1=R|title=Composition limits and vaporization behaviour of rare earth nitrides|journal=Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry|volume=36|page=2507|year=1974 |doi=10.1016/0022-1902(74)80462-8|issue=11|last2=Clark|first2=N.J.}}</ref>
| Fm{{overline|3}}m
| 225
| cF8
| 357
| 357
| 357
| 4
| 8.48
|-
| SmP
| 
| 立方晶<ref name=smp>{{cite journal|last1=Meng|first1=J|title=Studies on the electrical properties of rare earth monophosphides|journal=Journal of Solid State Chemistry|volume=95|page=346|year=1991 |doi=10.1016/0022-4596(91)90115-X|issue=2|bibcode = 1991JSSCh..95..346M|last2=Ren|first2=Yufang }}</ref>
| Fm{{overline|3}}m
| 225
| cF8
| 576
| 576
| 576
| 4
| 6.3
|-
| SmAs
| 
| 立方晶<ref name=smas>{{cite journal|last1=Beeken|first1=R.|last2=Schweitzer|first2=J.|title=Intermediate valence in alloys of SmSe with SmAs|journal=Physical Review B|volume=23|page=3620|year=1981|doi=10.1103/PhysRevB.23.3620|issue=8|bibcode = 1981PhRvB..23.3620B }}</ref>
| Fm{{overline|3}}m
| 225
| cF8
| 591.5
| 591.5
| 591.5
| 4
| 7.23
|}

== 歴史 ==
1879年に[[ポール・ボアボードラン]]によって[[サマルスキー石]]から発見された。

[[File:Lecoq de Boisbaudran.jpg|thumb|upright|サマリウムの発見者、[[ポール・ボアボードラン]]]]
[[ロシア]]の[[ウラル山脈]]南部に位置するイリメニ山脈の[[ミアス]]で[[ワシーリー・サマルスキー＝ビホヴェッツ]]が新鉱物を発見し、ロシアの鉱山技術部隊のチーフスタッフであったサマルスキーは[[ドイツ]]の鉱物学者のグスタフ・ローゼおよび[[ハインリヒ・ローゼ]]の兄弟に対して研究のため鉱物標本の利用許可を与えた。[[1847年]]にハインリヒ・ローゼはサマルスキーへの[[献名]]としてその鉱物を[[サマルスキー石]] (Samarskite, (Y,Ce,U,Fe){{sub|3}}(Nb,Ta,Ti){{sub|5}}O{{sub|16}}) と命名した<ref>[https://webmineral.com/data/Samarskite-(Y).shtml Samarskite-(Y) Mineral Data] Mineralogy Database</ref><ref name="sakurai">{{Cite |和書 |author =[[桜井弘]]|title = 元素111の新知識|date = 1998| pages = 275|publisher =[[講談社]]|isbn=4-06-257192-7 |ref = harv }}</ref>。1879年にフランスの化学者である[[ポール・ボアボードラン]]はパリでサマルスキー石からサマリウムを酸化物や水酸化物の形で単離し、強い吸収線スペクトルによってそれが新しい元素であることを確認した<ref name="CRC"/>。サマリウムを含むいくつかの希土類元素の発見は19世紀後半に複数の化学者によって発表されたが、ほとんどの情報源においてボアボードランを一番初めの発見者としている<ref>Greenwood, p. 1229</ref><ref name=brit>[http://www.britannica.com/EBchecked/topic/520309/samarium Samarium], ブリタニカ百科事典オンライン</ref>。例えば1878年にスイスの化学者である[[マルク・ドラフォンテーヌ]]によって新しい元素として''decipium''（ラテン語で「あてにならない」「紛らわしい」を意味する''decipiens''に由来する）が発表されたが<ref>{{cite journal|title = Sur le décepium, métal nouveau de la samarskite|first = Marc|last = Delafontaine|journal = Journal de pharmacie et de chimie|volume = 28|page = 540|year = 1878|url = http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k78100m.image.r=Decipium.f548.langEN}}</ref><ref>{{cite journal| title = Sur le décepium, métal nouveau de la samarskite| first = Marc| last = Delafontaine| journal = Comptes rendus hebdomadaires| volume = 87| page = 632| year = 1878| url = http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k3044x.image.r=Decipium.f694.langEN}}</ref>、1880年後半から1881年にかけてそれがボアボードランが発見したサマリウムを含むいくつかの元素の混合物であることが証明されている<ref name=iupac>{{cite journal|last1=De Laeter|first1=J. R.|last2=Böhlke|first2=J. K.|last3=De Bièvre|first3=P.|last4=Hidaka|first4=H.|last5=Peiser|first5=H. S.|last6=Rosman|first6=K. J. R.|last7=Taylor|first7=P. D. P.|title=Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report)|doi=10.1351/pac200375060683|journal=Pure and Applied Chemistry|year=2003 |volume=75|pages= 683–800|publisher=IUPAC|issue=6}}</ref><ref>{{cite journal| title = Sur le décipium et le samarium| first = Marc| last = Delafontaine| journal = Comptes rendus hebdomadaires| volume = 93| page = 63| year = 1881| url = http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k3049g.image.r=Decipium.f63.langEN}}</ref>。また、ボアボードランが単離したサマリウムも純粋なものではなく相当量の[[ユウロピウム]]が含まれていた事も判明しており、純粋なサマリウムはユウロピウムの発見者である[[ウジェーヌ・ドマルセー]]によって[[1901年]]に得られた<ref name=van/>。

ボアボードランはこの新しい元素をサマリアと呼んだが後に他の元素の命名則に合わせてサマリウムとなり、サマリアという名称はジルコニアやアルミナ、セリア、ホルミアなどのように酸化サマリウムを言及するための名称としてしばしば利用されている。サマリウムの元素記号としてはSmが提案されたが、1920年代頃まではSaが多用されていた<ref name=van>[http://elements.vanderkrogt.net/element.php?sym=Sm Samarium: History & Etymology]. Elements.vanderkrogt.net. Retrieved on 2013-03-21.</ref><ref>{{cite journal|last1=Coplen|first1=T. B.|last2=Peiser|first2=H. S.|title=History of the recommended atomic-weight values from 1882 to 1997: A comparison of differences from current values to the estimated uncertainties of earlier values (Technical Report)|journal=Pure and Applied Chemistry |volume=70|page=237|year=1998|doi=10.1351/pac199870010237}}</ref>。サマリウムの名称は鉱石の発見者であるサマルスキーの名前が元素名の由来となっており<ref name="sakurai" />、サマルスキーは人物名が元素名の由来となった初めての人物である<ref name=van/><ref name=RSC>[http://www.rsc.org/chemistryworld/podcast/Interactive_Periodic_Table_Transcripts/Samarium.asp Chemistry in Its Element – Samarium], Royal Society of Chemistry</ref>。

1950年代に[[イオン交換]]による分離技術が出現する以前には、純粋な形でのサマリウムの商業的用途は存在しなかった。しかしネオジムの[[分別結晶化]]精製の副産物として生じるサマリウムと[[ガドリニウム]]の混合物は、それを製造していた会社にちなんで"Lindsay Mix"と名付けられ、初期の[[原子炉]]のいくつかで核[[制御棒]]として使用された。今日では、これに類似した製品は"サマリウム-ユウロピウム-ガドリニウム" (SEG) と呼ばれている<ref name="RSC"/>。それは[[バストネサイト]]（もしくは[[モナズ石]]）から分離されるランタノイドの混合物から溶媒抽出法によって製造される。ランタノイドはより重いものほど溶媒との親和性が高いため、それらは比較的少量の溶媒で容易に抽出される。バストネサイトを処理する全ての希土類製造者が元の鉱石のわずか1～2%を占めるにすぎないSEGの各構成元素をさらに分離するために十分な規模の設備を持つわけではなく、そのような生産者は専門的な処理業者に売却する目的でSEGを製造している。SEGからは蛍光体メーカーが利用する高価なユウロピウムが回収できる。2012年現在サマリウムは供給過剰であり、酸化サマリウムの価格は鉱石中に含まれるサマリウムの相対的な存在量から予測されるよりも安価に供給されている<ref name=price>[https://web.archive.org/web/20121014122537/http://lynascorp.com/page.asp?category_id=1&page_id=25 What are their prices?], Lynas corp.</ref>。

サマリウムを主成分とする鉱物としては、[[:w:Florencite-(Sm)|サマリウムフローレンス石]]（Florencite-(Sm)）<ref>[https://www.mindat.org/min-42495.html Florencite-(Sm)], ''mindat.org''</ref>、サマリウム[[モナズ石]]（Monazite-(Sm)）<ref>[https://www.mindat.org/min-11438.html Monazite-(Sm)], ''mindat.org''</ref>、サマリウム[[褐簾石]]（Allanite-(Sm)）<ref>[https://www.mindat.org/min-471058.html Allanite-(Sm)], ''mindat.org''</ref>の3種が認定されている。

== 存在と生産 ==
サマリウムは地殻中において40番目に多く含まれる元素であり、その濃度は平均およそ8 [[ppm]]（百万分の1）である。その存在量はランタノイドの中では5番目であり、[[スズ]]のような元素よりもありふれた元素である。土壌中のサマリウム濃度は2から22 ppmであり、海水中の濃度は0.5から0.8 ppt（1兆分の1）である<ref name=emsley/>。環境中のサマリウムの移動はその化学的状態に強く依存し、非常に不均一である。土壌中においてサマリウムは砂粒子の表面に付着しやすく、間隙水（土壌中において砂の粒子の間で保持される水）中のサマリウム濃度と比較して200倍以上も高く、粘土質な土壌においては1000倍におよぶ<ref name=LA2/>。

サマリウムの単体は自然には産出しないが、他の希土類元素と同様に[[モナズ石]]や[[バストネサイト]]、{{仮リンク|セル石|en|Cerite}}、[[ガドリン石]]、[[サマルスキー石]]など多くの[[鉱物]]中に含まれる。サマリウム源として商業的に利用されるものの大部分はモナズ石およびバストネサイトであり、モナズ石中のサマリウム濃度は最高2.8%<ref name=CRC/> である。サマリウムの埋蔵量は全世界でおよそ200万トンと推定されており、それらの大部分は[[中華人民共和国|中国]]、[[アメリカ合衆国]]、[[ブラジル]]、[[インド]]、[[スリランカ]]および[[オーストラリア]]に存在している。2001年頃のサマリウムの年間生産量は酸化サマリウムとしておよそ700トン<ref name=emsley/>。サマリウムの原料となる希土類鉱石の2014年の生産量は中国が最も大規模で年間9万5000トンであった。それにアメリカの7000トン、インドの3000トン、オーストラリアおよびロシアの2500トン、タイの1100トンと続いており、その他マレーシアやベトナムでも小規模な生産が行われている<ref>{{Cite web|url=http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/rare_earths/mcs-2015-raree.pdf|title=Mineral Commodity Summaries 2015 RARE EARTHS|publisher=[[アメリカ地質調査所]]|accessdate=2015-01-16}}</ref>。2012年における酸化サマリウムのキロ単価は62ドルであり、ランタノイド酸化物の中でもセリウム、ランタンに次いで安価な元素である<ref>{{Cite web|url=http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/rare_earths/myb1-2012-raree.pdf|title=2012 Minerals Yearbook - rare earths|publisher=アメリカ地質調査所|accessdate=2015-01-16}}</ref>。

サマリウムをおよそ1%含有する希土類元素混合物である[[ミッシュメタル]]が長い間利用されて来たのに対して、比較的純粋なサマリウムは[[イオン交換]]法や[[溶媒抽出]]法、電気化学的析出法などによって近年単離されるようになったばかりである。金属サマリウムは、しばしば[[塩化サマリウム(III)]]を[[塩化ナトリウム]]もしくは[[塩化カルシウム]]とともに溶融塩電解することによって得られる。サマリウムはまた、酸化サマリウムを金属ランタンで還元させることによっても得られる。この生成物にはランタンが含まれるため、サマリウムの沸点が1794 {{℃}}、ランタンの沸点が3464 {{℃}}であることを利用して蒸留によって分離される<ref name=brit/>。

サマリウム-151は[[ウラン]]の[[核分裂反応]]によって生成され、その生成割合は全分裂反応の内のおよそ0.4%である。それはまたサマリウム-149の[[中性子捕獲]]によっても生成され、原子炉の[[制御棒]]に加えられる。そのため、サマリウム-151は使用済み[[核燃料]]および[[放射性廃棄物]]に含まれる<ref name=LA2/>。

== 用途 ==
[[File:Samariumiodide.jpg|thumb|SmI{{sub|2}}を用いた[[バルビエ反応]]]]
=== サマリウムコバルト磁石 ===
サマリウムの最も重要な用途の一つは[[サマリウムコバルト磁石]]であり、それはSmCo{{sub|5}}もしくはSm{{sub|2}}Co{{sub|17}}の組成を持つ[[金属間化合物]]である。[[フェライト磁石]]の1000倍の磁力を有し[[ネオジム磁石]]に次いで強力な磁石として利用される。ネオジム磁石の方が価格が安く性能もよいが、ネオジム磁石の[[キュリー温度]]（磁性がなくなる温度）が300から400 {{℃}}であるのに対してサマリウムコバルト磁石のキュリー温度は約700 {{℃}}と高いため、高温で使用する用途などで使われている。またサマリウムコバルト磁石は、[[コンピューター]]の[[ハードディスク]]、[[電気自動車]]や[[圧縮機|コンプレッサー]]用の[[電動機|モーター]]、[[永久磁石同期電動機]]、音響機器の[[スピーカー]]や[[ヘッドフォン|ヘッドホン]]、[[携帯電話]]、[[スマートフォン]]、[[風力発電]]等の幅広い用途でも使用されている<ref name=emsley/><ref name=monka>{{Cite web|url=http://www.mext.go.jp/b_menu/shingi/housha/002/shiryo/__icsFiles/afieldfile/2009/04/30/20030724_01c.pdf|title=放射線審議会第15回基本部会 資料第15-3 号 サマリウムの作業場所における線量評価について|format=PDF|pages=4ページ|publisher=文部科学省|accessdate=2010-12-4}}</ref>。

=== 触媒、試薬 ===
サマリウムおよびその化合物のもう一つの重要な用途は触媒および[[試薬]]である。サマリウム触媒は[[ポリ塩化ビフェニル]] (PCBs) のような汚染物質を脱塩素化して分解したり、エタノールの脱水および[[脱水素化]]反応を促進したりする<ref name=CRC/>。トリフルオロメタンスルホナトサマリウム (Sm(CF{{sub|3}}SO{{sub|3}}){{sub|3}}, (Sm(OTf){{sub|3}}) はハロゲンを促進剤とする[[アルケン]]の[[フリーデル・クラフツ反応]]において最も効果的な[[ルイス酸]]触媒の一つである<ref>{{cite journal|author =Hajra, S.; Maji, B. and Bar, S. |title = Samarium Triflate-Catalyzed Halogen-Promoted Friedel-Crafts Alkylation with Alkenes|year = 2007|journal = [[Org. Lett.]]|volume = 9|issue = 15|pages = 2783–2786|doi = 10.1021/ol070813t}}</ref>。

<center>[[Image:FriedelCraftsAlkylationAlkenes.png|400px|center|Friedel-Crafts alkylation by an alkene]]</center>

サマリウムに[[ヨウ素]]を作用させて得られる[[ヨウ化サマリウム(II)]] (SmI{{sub|2}}) は一般的な還元剤として用いられる。例えば{{仮リンク|脱スルホニル反応|en|Desulfonylation reactions}}のような有機合成におけるカップリング試薬や環化反応、[[ダニシェフスキーのタキソール全合成|ダニシェフスキー]]、{{仮リンク|桑島のタキソール全合成|en|Kuwajima Taxol total synthesis|label=桑島}}、{{仮リンク|向山のタキソール全合成|en|Mukaiyama Taxol total synthesis|label=向山}}、[[ホルトンのタキソール全合成|ホルトン]]などによる[[タキソール全合成]]、{{仮リンク|ストリキニーネ全合成|en|Strychnine total synthesis}}、[[バルビエ反応]]、[[モリブデン]]触媒を用いた[[アンモニア]]合成、その他{{仮リンク|ヨウ化サマリウム(II)による還元反応|en|Reductions with samarium(II) iodide}}などが挙げられる<ref>{{cite book| page=1128| url=https://books.google.co.jp/books?id=U3MWRONWAmMC&pg=PA1128&redir_esc=y&hl=ja| title =Advanced inorganic chemistry, 6th ed|author= Cotton|publisher= Wiley-India|year = 2007|isbn =81-265-1338-1}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Ashida|first=Yuya|last2=Arashiba|first2=Kazuya|last3=Nakajima|first3=Kazunari|last4=Nishibayashi|first4=Yoshiaki|date=2019-04|title=Molybdenum-catalysed ammonia production with samarium diiodide and alcohols or water|url=https://www.nature.com/articles/s41586-019-1134-2|journal=Nature|volume=568|issue=7753|pages=536–540|language=en|doi=10.1038/s41586-019-1134-2|issn=1476-4687}}</ref>。

通常、酸化物の形でサマリウムは赤外線の吸収を増加させるために[[陶器]]やガラスに添加される。また、[[ミッシュメタル]]の非主要な構成元素として、[[ライター]]やトーチランプを点火するための[[火打石]]に用いられる<ref name=emsley/><ref name=CRC/>。その他、酸化サマリウムから作られる[[セラミックス]]材料は電子材料として[[コンデンサー]]や[[誘電体]]に用いられるほか、[[自動車]]の[[排気ガス]]浄化用等、[[触媒]]の材料としても注目されている<ref name=monka/>。

[[File:153Sm-lexidronam structure.svg|thumb|{{仮リンク|サマリウム (153Sm) レキシドロナム|en|Samarium (153Sm) lexidronam|label=サマリウム ({{sup|153}}Sm) レキシドロナム}}の化学構造]]
放射性同位体の{{sup|153}}Smは46.3時間の半減期で[[ベータ粒子]]を放出するβ放射体である。それは[[肺癌]]、[[前立腺癌]]、[[乳癌]]および[[骨肉腫]]において癌細胞を殺すのに用いられる。この目的のため、{{sup|153}}Smは[[エチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸]] (EDTMP) とキレート錯体を形成させて静脈注射される。{{sup|153}}Smをキレート化することによって、放射性サマリウムが体内に蓄積して過剰に被曝することで新たな癌細胞が発生するのを防ぐことができる<ref name=emsley/>。対応する薬は、{{仮リンク|サマリウム (153Sm) レキシドロナム|en|Samarium (153Sm) lexidronam|label=サマリウム ({{sup|153}}Sm) レキシドロナム}}およびその登録商標であるクアドラメットを含む複数の名称を有している<ref>{{cite web|accessdate=2009-06-06|url=http://www.centerwatch.com/patient/drugs/dru267.html |title=Centerwatch About drug Quadramet}}</ref><ref>{{cite journal|last1=Pattison|first1=JE|title=Finger doses received during 153Sm injections|journal=Health physics|volume=77|issue=5|pages=530–5|year=1999|pmid=10524506|doi=10.1097/00004032-199911000-00006}}</ref><ref>{{cite journal|last1=Finlay|first1=IG|last2=Mason|first2=MD|last3=Shelley|first3=M|title=Radioisotopes for the palliation of metastatic bone cancer: a systematic review|journal=The lancet oncology|volume=6|issue=6|pages=392–400|year=2005|pmid=15925817|doi=10.1016/S1470-2045(05)70206-0}}</ref>。

{{sup|149}}Smは中性子捕獲によって41,000 [[バーン (単位)|バーン]]という高い衝突断面積を有しているため、原子炉の制御棒に用いられる。ホウ素やカドミウムといった他の競合する材料に対する利点は、{{sup|149}}Smの核融合および核崩壊生成物の大部分が良好な中性子吸収材であるサマリウムの他の同位体であり、中性子の吸収が安定しているという点にある。例えば{{sup|151}}Smの衝突断面積は15,000 バーン、{{sup|150}}Sm、{{sup|152}}Smおよび{{sup|153}}Smの衝突断面積は3桁オーダーであり、各同位体の混合物である自然中のサマリウムの衝突断面積は6,800 バーンである<ref name=CRC/><ref name=LA2/><ref>[http://www-nds.ipen.br/sgnucdat/b3.pdf Thermal neutron capture cross sections and resonance integrals – Fission product nuclear data]. ipen.br</ref>。原子炉中の崩壊生成物である{{sup|149}}Smは原子炉の設計と運用において[[キセノン135|{{sup|135}}Xe]]に次いで2番目に重要であると考えられている<ref>{{cite book|title = DOE Fundamentals Handbook: Nuclear Physics and Reactor Theory|date = January 1993|publisher = [[U.S. Department of Energy]]|url = https://web.archive.org/web/20090322040810/http://www.hss.energy.gov/nuclearsafety/ns/techstds/standard/hdbk1019/h1019v2.pdf|pages=34, 67}}</ref>。

=== 非商業的、潜在的用途 ===
サマリウムをドープした[[フッ化カルシウム]]は初期の[[固体レーザー]]の一つにおいて能動媒質として用いられ、それは1960年代初期に[[IBM]]研究所で[[色素レーザー]]の共同開発者であるピーター・ソローキンおよびミレク・スティーヴンソンによって設計、製造された。このサマリウムレーザーは波長708.5 nmの赤色光を放った。それは液体ヘリウムによって冷却する必要があったため、実用的な用途が見つけられなかった<ref>Bud, Robert and Gummett, Philip [https://books.google.co.jp/books?id=HMx_6FtHBcUC&pg=PA268&redir_esc=y&hl=ja ''Cold War, Hot Science: Applied Research in Britain's Defence Laboratories, 1945–1990''], NMSI Trading Ltd, 2002 ISBN 1-900747-47-2 p. 268</ref><ref>{{cite journal|last1=Sorokin|first1=P. P.|title=Contributions of IBM to Laser Science&#x2014;1960 to the Present|journal=IBM Journal of Research and Development|volume=23|page=476|year=1979|doi=10.1147/rd.235.0476|issue=5}}</ref>。

もう一つのサマリウムを用いたレーザーは10 nmよりも短い波長で動作する、初めての飽和{{仮リンク|X線レーザー|en|X-ray laser}}となった。それは波長7.3 nmおよび6.8 nmでパルス幅50ピコ秒のレーザーを発し、[[ホログラフィー]]、生物試料の高分解能顕微鏡法、デフレクトメトリ、[[干渉法]]および、閉じ込め核融合や[[天文物理学]]に関連した高密度プラズマのX線撮影などの用途に適している。飽和動作は取り得る最大のエネルギーがレーザー媒体から取り出されることを意味しており、その結果3 mJの高ピークエネルギーを示す。能動媒質はサマリウム被覆ガラスに[[Nd:YAGレーザー]]（波長1.05 μm以上）を照射することで生成するサマリウム・プラズマである<ref>{{cite journal|last1=Zhang|first1=J.|title=A Saturated X-ray Laser Beam at 7 Nanometers|journal=Science|volume=276|page=1097|year=1997|doi=10.1126/science.276.5315.1097|issue=5315}}</ref>。

硫化サマリウム (SmS) やセレン化サマリウム (SmSe) などのサマリウムの[[カルコゲン化物#モノカルコゲン化物|モノカルコゲナイド]]は圧力変化に伴って電気抵抗が変化する性質を有しているため、圧力センサーやメモリデバイスに用いることが可能であり<ref>Elmegreen, Bruce G. et al. [http://www.freepatentsonline.com/y2010/0073997.html Piezo-driven non-volatile memory cell with hysteretic resistance] US patent application 12/234100, 09/19/2008</ref>、そのようなデバイスは商業的に開発されている<ref>[http://www.tenzo-sms.ru/en/about SmS Tenzo]. Tenzo-sms.ru. Retrieved on 2013-03-21.</ref>。硫化サマリウムはまた、およそ150 {{℃}}の穏やかな加熱に伴って電圧を生じるため、[[熱電変換素子]]として利用することもできる<ref>{{cite journal|last1=Kaminskii|first1=V. V.|last2=Solov’ev|first2=S. M.|last3=Golubkov|first3=A. V.|title=Electromotive Force Generation in Homogeneously Heated Semiconducting Samarium Monosulfide|doi=10.1134/1.1467284|year=2002|page=229|volume=28|journal=Technical Physics Letters|url=http://www.tenzo-sms.ru/en/articles/5|issue=3|bibcode = 2002TePhL..28..229K }} [http://www.tenzo-sms.ru/en/articles other articles on this topic]</ref>。

サマリウムとネオジムの同位体元素{{sup|147}}Sm、{{sup|144}}Ndおよび{{sup|143}}Ndのそれぞれの相対濃度比の分析によって、岩石や隕石の年代を測定することができる（{{仮リンク|サマリウム-ネオジム法|en|Samarium-neodymium dating}}）。サマリウムとネオジムは共にランタノイドであり類似した理化学的特性を有している。そのため、これら年代決定の目印となる元素が地質学的なプロセスに影響を受けて分離されるようなことがないか、分離されたとしても十分な知見があり関連元素の[[イオン半径]]からモデル化することが可能である<ref>Bowen, Robert and Attendorn, H -G [https://books.google.co.jp/books?id=k90iAnFereYC&pg=PA270&redir_esc=y&hl=ja ''Isotopes in the Earth Sciences''], Springer, 1988, ISBN 0-412-53710-9, pp. 270 ff</ref>。

== 生理作用 ==
金属サマリウムは人体内における生物学的な役割を持たない。サマリウム塩類は[[代謝]]を促進するが、それが純粋にサマリウムの影響であるのか、もしくは共存する他の希土類元素の影響なのかは不明である。成人の体内に含まれるサマリウムの総量はおよそ50 μgであり、その大部分は[[肝臓]]および[[腎臓]]に存在しており、血液中に溶存しているサマリウム濃度はおよそ8 μg/Lである。植物はサマリウムを吸収せず測定可能な濃度にまで蓄積されることがないため、サマリウムは通常人間の食事には含まれない。しかしながら、少数の植物や野菜は最大1 [[ppm]]のサマリウムを含む可能性がある。サマリウムの不溶性塩類は非毒性であり、溶解性のものはわずかに毒性を示す<ref name=emsley>{{cite book|title = Nature's Building Blocks: An A–Z Guide to the Elements|last = Emsley|first = John|publisher = Oxford University Press|year = 2001|location = Oxford, England, UK|isbn = 0-19-850340-7|chapter = Samarium|pages = 371–374|url = https://books.google.co.jp/books?id=j-Xu07p3cKwC&pg=PA371&redir_esc=y&hl=ja}}</ref>。

サマリウム塩が摂取された際にはその内のわずか0.05%のみが血液中に吸収され、残りは排出される。血液からは45%が肝臓、45%が骨の表面へと運ばれて10年間残存し、残りの10%は排出される<ref name=LA2>[http://www.ead.anl.gov/pub/doc/samarium.pdf Human Health Fact Sheet on Samarium], Los Alamos National Laboratory</ref>。

== 出典 ==
{{脚注ヘルプ}}
{{Reflist|colwidth=30em}}

== 参考文献 ==
* {{Greenwood&Earnshaw2nd}}

== 関連文献 ==
* {{Cite journal |和書|author =柳田玲子|author2=[[井深俊郎]]|title =金属サマリウムを利用する合成反応の開発|date =2000|publisher =有機合成化学協会|journal =有機合成化学協会誌|volume =58|issue =6|doi=10.5059/yukigoseikyokaishi.58.597|pages =597-605 }}

== 外部リンク ==
{{Commons|Samarium}}
* {{Kotobank}}

{{元素周期表}}
{{サマリウムの化合物}}
{{Good article}}
{{Normdaten}}

{{DEFAULTSORT:さまりうむ}}
[[Category:サマリウム|*]]
[[Category:元素]]
[[Category:ランタノイド]]
[[Category:第6周期元素]]