Dysprosium

Dysprosium
←  Terbium | Holmium  →
66 Dy ↓ srov 66 Dy
Vzhled jednoduché látky
Vzorek dysprosia
Vlastnosti atomu
Jméno, symbol, číslo	Dysprosium / Dysprosium (Dy), 66
Skupina , období , blok	3 (zastaralé 3), 6, f-prvek
atomová hmotnost ( molární hmotnost )	162,500(1) [1]  a. e. m.  ( g / mol )
Elektronická konfigurace	[Xe] 6s 2 4f 10
Poloměr atomu	180 hodin
Chemické vlastnosti
kovalentní poloměr	159  hodin
Poloměr iontů	(+3e)  21:80
Elektrodový potenciál	Dy←Dy 3+ -2,29V Dy←Dy 2+ -2,2V
Oxidační stavy	+3
Ionizační energie (první elektron)	567,0 (5,88)  kJ / mol  ( eV )
Termodynamické vlastnosti jednoduché látky
Hustota (v n.a. )	8,55 g/cm³
Teplota tání	1685 K (+1411 °C)
Teplota varu	2835 K (+2561 °C)
Oud. výparné teplo	291 kJ/mol
Molární tepelná kapacita	28,16 [2]  J/(K mol)
Molární objem	19,0  cm³ / mol
Krystalová mřížka jednoduché látky
Příhradová konstrukce	Šestihranný
Parametry mřížky	a=3,593 c=5,654  Á
poměr c / a	1,574
Další vlastnosti
Tepelná vodivost	(300 K) 10,7 W/(m K)
Číslo CAS	7429-91-6
nejdéle žijící izotopy
Izotop Prevalence _ Poločas rozpadu Rozpadový kanál Produkt rozpadu 154 Dy synth. 3,0⋅10 6  let α 150 Gd 156 Dy 0,056 % stabilní - - 158 Dy 0,095 % stabilní - - 160 Dy 2,329 % stabilní - - 161 Dy 18,889 % stabilní - - 162 Dy 25,475 % stabilní - - 163 Dy 24,896 % stabilní - - 164 Dy 28,260 % stabilní - -

Dysprosium  ( chemická značka - Dy , z lat.  Dy sprosium [3] ) je chemický prvek 3. skupiny (podle zastaralé klasifikace - vedlejší podskupina třetí skupiny, IIIB) šesté periody periodického systému chemické prvky D. I. Mendělejeva s atomovým číslem 66.

Patří do rodiny Lanthanide .

Jednoduchá látka dysprosium je stříbrošedý kov vzácných zemin . V čisté formě se v přírodě nevyskytuje, je však součástí některých minerálů, například xenotimu .

Vlastnosti

Fyzická

Kompletní elektronová konfigurace atomu dysprosia je: 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 .

Dysprosium je stříbřitě šedý kov . Ne radioaktivní . Jedná se o feromagnetikum .

Stabilní pod 1384 °C, α-modifikace s šestiúhelníkovou těsně uzavřenou mřížkou.

Bod tání - 1407 ° C, bod varu - 2567 ° C. Hustota 8551 kg/m 3 . Curieův bod 88,3 K [3] .

Chemické

Ve sloučeninách vykazuje oxidační stav +3. Kovové dysprosium pomalu oxiduje na vzduchu při teplotě 20 °C [3] .

Při zahřívání reaguje kovové dysprosium s halogeny, dusíkem a vodíkem. Interaguje s minerálními kyselinami (kromě HF), tvoří Dy (III) soli, neinteraguje s alkalickými roztoky .

Historie

V roce 1878 bylo zjištěno, že erbiové rudy obsahují oxidy holmia a thulia . V roce 1886 v Paříži francouzský chemik Paul Emile Lecoq de Boisbaudran , pracující s oxidem holmovým, z něj oddělil oxid dysprosium [4] . Jeho postup pro izolaci dysprosia zahrnoval rozpuštění oxidu dysprosia v kyselině a následné přidání amoniaku k vysrážení hydroxidu. Dysprosium se mu podařilo izolovat od jeho oxidu až po více než 30 pokusech. Po svém úspěchu pojmenoval prvek dysprosium , z řeckého dysprositos ( O.G. δυσπρόσιτος ), což znamená „obtížně získatelný“. Prvek nebyl izolován v relativně čisté formě, dokud Frank Spedding z University of Iowa nevyvinul metody iontové výměny na počátku 50. let [5] .

Kvůli jeho použití v permanentních magnetech používaných pro větrné turbíny se tvrdilo, že dysprosium bude jednou z největších světových geopolitických soutěží v oblasti obnovitelné energie . Tento názor však byl kritizován za to, že nebere v úvahu, že většina větrných turbín nepoužívá permanentní magnety, a že podceňuje sílu ekonomických pobídek k rozšíření výroby [6] .

Být v přírodě

Clarkeho dysprosia v zemské kůře (podle Taylora) je 5 g/t, obsah v oceánské vodě  je 2,9⋅10 −6 [7] . Spolu s dalšími prvky vzácných zemin je součástí minerálů gadolinit , xenotim , monazit , apatit , bastensit a další.

Vklady

Dysprosium se těží v nalezištích lanthanoidů , z nichž nejvýznamnější jsou v Číně , USA , Vietnamu , Afghánistánu , Rusku ( poloostrov Kola ), Kyrgyzstánu , Austrálii , Brazílii , Indii [8] . V hlubinném ložisku nerostů vzácných zemin poblíž tichomořského ostrova Minamitori ve výlučné ekonomické zóně Japonska jsou značné zásoby [9] .

Izotopy

Přirozené dysprosium se skládá ze 7 stabilních izotopů: 156 Dy, 158 Dy, 160 Dy, 161 Dy, 162 Dy, 163 Dy a 164 Dy; 164 Dy je nejčastější (28,26 % přirozeného dysprosia). Bylo popsáno 29 radioizotopů , z nichž nejstabilnější jsou 154 Dy s poločasem rozpadu 3 000 000 let, 159 Dy s poločasem rozpadu 144,4 dne a 166 Dy s poločasem rozpadu 81,6 hodin. Zbývající radioaktivní izotopy mají poločas rozpadu méně než 10 hodin. Dysprosium má také 12 jaderných izomerů , z nichž nejstabilnější je 165 m Dy s poločasem rozpadu 1,257 min.

Získání

Dysprosium se získává redukcí DyCl 3 nebo DyF 3 vápníkem, sodíkem nebo lithiem.

Ceny

Ceny za kovové dysprosium v ​​ingotech o čistotě 99–99,9 % v roce 2008 byly 180–250 dolarů za 1 kg [10] (260–360 eur/kg).

V roce 2014 bylo možné koupit 10 gramů dysprosia o čistotě 99,9 % za 114 eur (11 400 eur / kg) . Během roku 2010 se náklady na dysprosium zvýšily o 2000 % [11] .

Aplikace

• Hutnictví . Dysprosium slouží jako legující složka slitin zinku. Přidání dysprosia k zirkoniu dramaticky zlepšuje jeho vyrobitelnost (ale zvyšuje průřez záchytu tepelných neutronů). Zirkonium dopované dysprosiem lze tedy snadno zpracovat tlakem (lisováním tyčí).
• Laserové materiály . Dysprosiové ionty se používají v lékařských laserech (vlnová délka - 2,36 mikronů ).
• Katalyzátory . Používá se jako účinný katalyzátor.
• Jaderná energie . Dysprosium se používá v jaderné technologii (borid, boritan, oxid, hafnát, titaničitan) jako materiál aktivně zachycující neutrony (povlaky, emaily, barvy, kontrolní tyče), záchytný průřez přírodní směsi izotopů je asi 930 barn , a nejaktivnější v přirozené směsi izotopů pro zachycení neutronů jsou dysprosium-161 (585 barn) a dysprosium-164 (2700 barn). Například v řídicích tyčích reaktorů VVER -1000 je použit dysprosiumtitanát [12] , ale pouze jako doplněk, hlavní část tyče je vyplněna karbidem boru . Absorpční účinnost dysprosiumtitanátu je menší než u boru, ale neutrony jsou na dysprosiu pohlcovány s emisí pouze gama záření , bez emise alfa částic, proto tato látka nebobtná [13] .
• Obrovský magnetostriktivní efekt . Slitina dysprosium-železo v polykrystalické a zejména v monokrystalické formě se používá jako silný magnetostrikční materiál.
• Termoelektrické materiály . Termo-EMF dysprosium monotelluridu je asi 15–20 μV/K.
• Elektronika . Dysprosium ortoferrit najde omezené použití v elektronice.
• Magnetické materiály . Oxid dysprositý se používá při výrobě magnetů pro velké zatížení.
• Světelné zdroje . Dysprosium se používá k výrobě osvětlovacích metalhalogenidových výbojek se spektrem blízkým slunečnímu. Dy 2 O 3 se používá jako složka červených doutnavých fosforů .

Biologická role

Nemá žádnou biologickou roli. Kovový prach dysprosia dráždí plíce.

Poznámky

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. Atomové hmotnosti prvků 2011 (IUPAC Technical Report  )  // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Sv. 85 , č. 5 . - S. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
2. ↑ Chemická encyklopedie: v 5 svazcích / Ed.: Knunyants I. L. (hlavní redaktor). - Moskva: Sovětská encyklopedie, 1990. - T. 2. - S. 82. - 671 s. — 100 000 výtisků.
3. ↑ 1 2 3 Berdonosov S. S. DYSPROSIUS . Velká ruská encyklopedie (2017). Staženo 3. ledna 2020. Archivováno z originálu 19. prosince 2019. (neurčitý)
4. ↑ de Boisbaudran, Paul Émile Lecoq. L'holmine (ou terre X de M Soret) contient au moins deux radicaux metallique (Holminia obsahuje alespoň dva kovy)  (francouzsky)  // Comptes Rendus. - 1886. - Sv. 143 . - S. 1003-1006 .
5. ↑ Emsley, John. Stavební kameny  přírody . - Oxford: Oxford University Press , 2001. - S. 129-132. — ISBN 978-0-19-850341-5 .
6. ↑ Po zemi, Indra.  Geopolitika obnovitelné energie : Odhalení čtyř nově vznikajících mýtů  // Energetický výzkum a sociální věda : deník. - 2019. - 1. března ( sv. 49 ). - str. 36-40 . — ISSN 2214-6296 . - doi : 10.1016/j.erss.2018.10.018 .
7. ↑ JP Riley a Skirrow G. Chemická oceánografie V.I, 1965
8. ↑ Co jsou nerostné zdroje: vzácné kovové rudy Archivováno 19. ledna 2012 na Wayback Machine // Collier's Encyclopedia
9. ↑ Obrovský potenciál hlubinného bahna jako zdroje prvků vzácných zemin Archivováno 23. ledna 2019 na Wayback Machine // nature.com
10. ↑ Dysprosium prices // mceproducts.com Archivováno 29. prosince 2009 na Wayback Machine
11. ↑ Automobilový elektromotor bez permanentních magnetů vznikl v Německu - levnější, ekonomičtější a efektivnější Archivní kopie ze 17. května 2021 na Wayback Machine
12. ↑ Rišovany VD , Varlashova EE , Suslov DN Dysprosiumtitanát jako absorpční materiál pro regulační tyče  (anglicky)  // Journal of Nuclear Materials. - 2000. - září ( roč. 281 , č. 1 ). - str. 84-89 . - doi : 10.1016/S0022-3115(00)00129-X .
13. ↑ Andrushechko S.A. a další jaderné elektrárny s reaktorem typu VVER-1000. Od fyzických základů provozu až po vývoj projektu. — M. : Logos, 2010. — S. 197. — 604 s. - 1000 výtisků.  - ISBN 978-5-98704-496-4 .

Odkazy

• Dysprosium na Webelements
• Dysprosium v ​​populární knihovně chemických prvků
• Vzdělávací video o dysprozii

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština Skvělý norský Velký Rus Britannica (online) Treccani Universalis
V bibliografických katalozích	GND : 4150953-5 J9U : 987007567963505171 LCCN : sh85040345