Introduction
Le samarium est un élément chimique appartenant à la série des lanthanides, souvent regroupés sous le terme de « terres rares ». Malgré cette appellation, il n'est pas extrêmement rare dans la croûte terrestre, étant plus abondant que des métaux comme l'étain. Découvert à la fin du XIXe siècle, il a longtemps été une curiosité de laboratoire avant de révéler des propriétés physiques et chimiques uniques qui en font aujourd'hui un matériau critique dans plusieurs technologies de pointe, des aimants aux traitements contre le cancer.
Description
Le samarium (Sm) est un métal malléable et ductile, d'un éclat argenté qui s'oxyde lentement à l'air pour former un oxyde de couleur jaunâtre. Chimiquement, il est relativement réactif, se dissolvant dans les acides et brûlant à l'air à environ 150 °C. Il présente une configuration électronique particulière ([Xe] 4f⁶ 6s²) qui lui confère des propriétés magnétiques remarquables. Dans la nature, on ne le trouve jamais à l'état natif ; il est présent dans plusieurs minéraux, principalement la monazite et la bastnäsite, où il est associé aux autres lanthanides. Son extraction et sa purification sont complexes, nécessitant des processus répétés de dissolution, de précipitation et d'échange ionique pour le séparer de ses voisins chimiquement très similaires.
Histoire
Le samarium a été découvert par le chimiste français Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran en 1879. Il l'identifia par analyse spectroscopique dans un échantillon du minéral samarskite, qui avait été nommé en l'honneur du colonel russe Vassili Samarsky-Bykhovets, un officier des mines. Ainsi, le samarium est le seul élément chimique nommé d'après une personne vivant à l'époque de sa découverte, bien que ce soit indirectement via le minéral. Initialement, Boisbaudran isola un oxyde qu'il nomma « samaria », qu'il pensait être celui d'un nouvel élément. Plus tard, en 1901, le chimiste français Eugène-Anatole Demarçay réussit à séparer le samarium du néodyme, prouvant qu'il s'agissait bien de deux éléments distincts. Le métal pur ne fut isolé qu'en 1903.
Caracteristiques
Parmi ses caractéristiques les plus notables, le samarium possède une excellente capacité à absorber les neutrons thermiques, ce qui rend son isotope stable, le samarium-152, et surtout son isotope radioactif, le samarium-149, très utiles dans les barres de contrôle des réacteurs nucléaires. Il forme également des alliages magnétiques extrêmement puissants et résistants à la démagnétisation. L'alliage samarium-cobalt (SmCo5 et Sm2Co17) a été le premier type d'aimant permanent à terre rare développé dans les années 1960 et 1970, avant les aimants au néodyme-fer-bore. Bien que moins puissant que ces derniers, les aimants au samarium-cobalt conservent leurs propriétés à des températures beaucoup plus élevées (jusqu'à 300°C) et sont très résistants à la corrosion. Le samarium a aussi des applications en optique, car il est utilisé comme dopant dans les cristaux pour lasers et dans le verre pour absorber les infrarouges.
Importance
L'importance du samarium est disproportionnée par rapport à sa relative obscurité auprès du grand public. Dans le domaine technologique, ses aimants sont indispensables dans les moteurs électriques de précision pour l'aérospatiale, les instruments militaires et certains dispositifs médicaux où la stabilité en température est cruciale. En médecine, l'isotope radioactif samarium-153 (demi-vie de 46,3 heures) est utilisé sous forme de lexidronam (Quadramet®) pour le traitement palliatif des douleurs osseuses liées aux métastases de certains cancers, car il se fixe sélectivement sur les lésions et émet des rayonnements bêta localisés. En géologie, le système de datation samarium-néodyme (Sm-Nd) est un outil essentiel pour dater des roches anciennes et comprendre la formation de la croûte terrestre et mantellique. Son statut de terre rare critique en fait un enjeu géopolitique et économique majeur, sa chaîne d'approvisionnement étant concentrée dans quelques pays.
