Dysprosium

Dysprosium
←  Terbium | Holmium  →
66 Dy ↓ vö 66 Dy
Egy egyszerű anyag megjelenése
Dysprosium minta
Az atom tulajdonságai
Név, szimbólum, szám	Dysprosium / Dysprosium (Dy), 66
Csoport , időszak , blokk	3 (elavult 3), 6, f-elem
Atomtömeg ( moláris tömeg )	162 500 (1) [1]  a. e.m.  ( g / mol )
Elektronikus konfiguráció	[Xe] 6s 2 4f 10
Atom sugara	180 óra
Kémiai tulajdonságok
kovalens sugár	159  óra
Ion sugara	(+3e) 90,8  óra
Elektróda potenciál	Dy←Dy 3+ -2,29V Dy←Dy 2+ -2,2V
Oxidációs állapotok	+3
Ionizációs energia (első elektron)	567,0 (5,88)  kJ / mol  ( eV )
Egy egyszerű anyag termodinamikai tulajdonságai
Sűrűség ( n.a. )	8,55 g/cm³
Olvadási hőmérséklet	1685 K (+1411°C)
Forráshőmérséklet	2835 K (+2561°C)
Oud. párolgási hő	291 kJ/mol
Moláris hőkapacitás	28,16 [2]  J/(K mol)
Moláris térfogat	19,0  cm³ / mol
Egy egyszerű anyag kristályrácsa
Rácsszerkezet	Hatszögletű
Rács paraméterei	a=3,593 c=5,654  Å
c / arány _	1.574
Egyéb jellemzők
Hővezető	(300 K) 10,7 W/(m K)
CAS szám	7429-91-6
leghosszabb életű izotópjai
Izotóp Prevalencia _ Fél élet Bomlási csatorna Bomlástermék 154 Dy szintetizátor. 3,0⋅10 6  év α 150 Gd 156 Dy 0,056% stabil - - 158 Dy 0,095% stabil - - 160 Dy 2,329% stabil - - 161 Dy 18,889% stabil - - 162 Dy 25,475% stabil - - 163 Dy 24,896% stabil - - 164 Dy 28,260% stabil - -

A diszprózium  ( vegyjele - Dy , lat.  Dy sprosium [3] ) a periódusos rendszer hatodik periódusának 3. csoportjának (az elavult besorolás szerint - a harmadik csoport mellékcsoportja, IIIB) kémiai eleme . D. I. Mengyelejev kémiai elemei, 66- os rendszámmal .

A Lanthanide családhoz tartozik .

Az egyszerű anyag , a dysprosium egy ritkaföldfém ezüstszürke fém. A természetben tiszta formájában nem fordul elő, azonban egyes ásványok, például a xenotime része .

Tulajdonságok

Fizikai

A diszprózium atom teljes elektronikus konfigurációja: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 10 .

A diszprózium ezüstszürke fém . Nem radioaktív . Ez egy ferromágnes .

1384 °C alatt stabil, α-módosítás hatszögletű szorosan tömörített ráccsal.

Olvadáspont - 1407 ° C, forráspont - 2567 ° C. Sűrűsége 8551 kg / m 3 . Curie-pont 88,3 K [3] .

Vegyi

Vegyületekben +3 oxidációs állapotot mutat. A fém diszprózium lassan oxidálódik a levegőben 20 °C hőmérsékleten [3] .

Melegítéskor a fém diszprózium reakcióba lép halogénekkel, nitrogénnel és hidrogénnel. Kölcsönhatásba lép ásványi savakkal (a HF kivételével), Dy (III) sókat képezve, nem lép kölcsönhatásba lúgos oldatokkal .

Történelem

1878- ban megállapították, hogy az erbiumércek holmium- és tulium - oxidokat tartalmaznak . 1886-ban Párizsban a holmium-oxiddal dolgozó francia kémikus, Paul Emile Lecoq de Boisbaudran leválasztotta belőle a diszprózium-oxidot [4] . A diszprózium izolálására szolgáló eljárása során a diszprózium-oxidot feloldották savban, majd ammóniát adnak hozzá a hidroxid kicsapásához. A diszpróziumot csak több mint 30 kísérlet után tudta izolálni oxidjából. Sikerei után az elemet dysprosiumnak nevezte el , a görög dysprositos ( O.G. δυσπρόσιτος ) szóból, ami „nehezen beszerezhető”. Az elemet viszonylag tiszta formában nem izolálták egészen addig, amíg Frank Spedding , az Iowai Egyetem munkatársa az 1950-es évek elején ki nem fejlesztette az ioncserélő módszereket [5] .

A szélturbinákhoz használt állandó mágnesekben való felhasználása miatt azt állították, hogy a diszprózium a világ egyik legnagyobb geopolitikai versenytársa lesz a megújuló energia területén . Ezt a nézetet azonban kritizálták, amiért nem veszi figyelembe, hogy a legtöbb szélturbina nem használ állandó mágnest, és alábecsüli a termelés bővítésére irányuló gazdasági ösztönzőket [6] .

A természetben lenni

A földkéregben lévő diszprózium Clarke (Taylor szerint) 5 g/t, az óceánvíz tartalma  2,9⋅10 −6 [7] . Más ritkaföldfém elemekkel együtt a gadolinit , a xenotim, a monacit , az apatit , a bastenzit és mások ásványainak része.

Betétek

A diszproziumot lantanidlelőhelyekben bányászják , amelyek közül a legjelentősebbek Kínában , USA -ban , Vietnamban , Afganisztánban , Oroszországban ( Kola-félsziget ), Kirgizisztánban , Ausztráliában , Brazíliában , Indiában [8] . Jelentős készletek vannak a ritkaföldfém ásványok mélyvízi lelőhelyében a csendes-óceáni Minamitori sziget közelében , Japán kizárólagos gazdasági övezetében [9] .

Izotópok

A természetes diszprózium 7 stabil izotópból áll: 156 Dy, 158 Dy, 160 Dy, 161 Dy, 162 Dy, 163 Dy és 164 Dy; A 164 Dy a leggyakoribb (a természetes diszprózium 28,26%-a). 29 radioizotópot írtak le , amelyek közül a legstabilabb a 154 Dy 3 000 000 éves felezési idővel , a 159 Dy, amelynek felezési ideje 144,4 nap, és a 166 Dy, amelynek felezési ideje 81,6 óra. A fennmaradó radioaktív izotópok felezési ideje kevesebb, mint 10 óra. A dysprosiumnak 12 nukleáris izomerje is van , amelyek közül a legstabilabb a 165 m Dy, felezési ideje 1,257 perc.

Getting

A diszpróziumot DyCl 3 vagy DyF 3 kalciummal, nátriummal vagy lítiummal történő redukálásával nyerik .

Árak

2008-ban a 99–99,9%-os tisztaságú ingotokban lévő fémes diszprózium ára 180–250 dollár volt 1 kg-onként [10] (260–360 euró/kg).

2014-ben 10 gramm 99,9%-os tisztaságú diszpróziumot 114 euróért (11400 euró/kg) lehetett vásárolni. . A 2010-es években a diszprózium költsége 2000%-kal nőtt [11] .

Alkalmazás

• Kohászat . A diszprózium a cinkötvözetek ötvöző komponenseként szolgál. A diszprózium cirkóniumhoz való hozzáadása drámaian javítja a gyárthatóságát (de növeli a termikus neutronbefogási keresztmetszetet). Így a diszpróziummal adalékolt cirkónium könnyen feldolgozható nyomással (rudas préselés).
• Lézeres anyagok . A diszprózium ionokat orvosi lézerekben használják (hullámhossz - 2,36 mikron ).
• Katalizátorok . Hatékony katalizátorként használják.
• Atomenergia . A diszpróziumot a nukleáris technológiában (borid, borát, oxid, hafnát, titanát) aktív neutronbefogó anyagként (bevonatok, zománcok, festékek, szabályozó rudak) használják, az izotópok természetes keverékének befogási keresztmetszete körülbelül 930 barn , és a neutronok befogására szolgáló természetes izotópkeverékben a legaktívabb a dysprosium-161 (585 barn) és a dysprosium-164 (2700 barn). Például a VVER -1000 reaktorok vezérlőrudaiban diszprózium-titanátot használnak [12] , de csak kiegészítésként, a rúd fő részét bór-karbiddal töltik meg . A dysprosium-titanate abszorpciós hatékonysága kisebb, mint a bóré, de a neutronok csak gamma-sugárzással , alfa-részecskék kibocsátásával abszorbeálódnak a diszpróziumon, ezért ez az anyag nem duzzad [13] .
• Óriási magnetostrikciós hatás . A diszprózium-vas ötvözet polikristályos és különösen egykristályos formában erős magnetosztriktív anyagként használatos.
• Termoelektromos anyagok . A dysprosium-monotellurid termo-EMF-je körülbelül 15-20 μV/K.
• Elektronika . A diszprozium-ortoferritet korlátozottan használják az elektronikában.
• Mágneses anyagok . A diszprózium-oxidot nagy teherbírású mágnesek gyártásához használják.
• Fényforrások . A diszproziumot a nap spektrumához közeli spektrumú, világító fémhalogén lámpák gyártására használják. A Dy 2 O 3 - t vörös izzó foszforok összetevőjeként használják .

Biológiai szerep

Nincs biológiai szerepe. A diszprózium fémpor irritálja a tüdőt.

Jegyzetek

1. ↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg , Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Az elemek atomi tömegei 2011 (IUPAC Technical Report  )  // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Kt. 85 , sz. 5 . - P. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
2. ↑ Kémiai enciklopédia: 5 kötetben / Szerk.: Knunyants I. L. (főszerkesztő). - Moszkva: Szovjet Enciklopédia, 1990. - T. 2. - S. 82. - 671 p. — 100.000 példány.
3. ↑ 1 2 3 Berdonosov S. S. DYSPROSIUS . Nagy orosz enciklopédia (2017). Letöltve: 2020. január 3. Az eredetiből archiválva : 2019. december 19. (határozatlan)
4. ↑ de Boisbaudran, Paul Émile Lecoq. L'holmine (ou terre X de M Soret) contient au moins deux radicaux métallique (Holminia legalább két fémet tartalmaz)  (francia)  // Comptes Rendus. - 1886. - Kt. 143 . - P. 1003-1006 .
5. ↑ Emsley, John. A természet építőkövei  . - Oxford: Oxford University Press , 2001. - P. 129-132. — ISBN 978-0-19-850341-5 .
6. ↑ Overland, Indra.  A megújuló energia geopolitikája : négy feltörekvő mítosz megdöntése  // Energiakutatás és társadalomtudomány : folyóirat. - 2019. - március 1. ( 49. köt. ). - P. 36-40 . — ISSN 2214-6296 . - doi : 10.1016/j.erss.2018.10.018 .
7. ↑ JP Riley és Skirrow G. Chemical Oceanography V.I, 1965
8. ↑ Mi az ÁSVÁNYI ERŐFORRÁSOK: RARE FÉMÉRCEK Archiválva : 2012. január 19. a Wayback Machine -nél // Collier's Encyclopedia
9. ↑ A mélytengeri iszapban rejlő óriási potenciál ritkaföldfém-elemek forrásaként Archiválva : 2019. január 23. a Wayback Machine -nél // nature.com
10. ↑ Dysprosium árak // mceproducts.com Archivált 2009. december 29. a Wayback Machine -nél
11. ↑ Állandó mágnesek nélküli autóvillamos motort készítettek Németországban – olcsóbb, gazdaságosabb és hatékonyabb archív példány 2021. május 17 - én a Wayback Machine -en
12. ↑ Risovany VD , Varlashova EE , Suslov DN Dysprosium-titanate as an absorber material for control ruds  (angol)  // Journal of Nuclear Materials. - 2000. - szeptember ( 281. évf. , 1. sz.). - 84-89 . o . - doi : 10.1016/S0022-3115(00)00129-X .
13. ↑ Andrushechko S.A. és más atomerőművek VVER-1000 típusú reaktorral. A működés fizikai alapjaitól a projekt evolúciójáig. — M. : Logos, 2010. — S. 197. — 604 p. - 1000 példányban.  - ISBN 978-5-98704-496-4 .

Linkek

• Dysprosium a webelemeken
• Dysprosium a Kémiai Elemek Népszerű Könyvtárában
• Oktató videó a dysprosiáról

Szótárak és enciklopédiák	Nagy dán Nagy norvég Nagy orosz Britannica (online) Treccani Universalis
Bibliográfiai katalógusokban	GND : 4150953-5 J9U : 987007567963505171 LCCN : sh85040345