Magický prvok vzácnych zemín: dysprosium

Dysprosium,symbol Dy a atómové číslo 66. Ide o aprvok vzácnych zemíns kovovým leskom. Dysprózium sa v prírode nikdy nenašlo ako samostatná látka, hoci existuje v rôznych mineráloch, ako je fosforečnan ytritý.

Množstvo dysprosia v kôre je 6 ppm, čo je menej ako množstvo

ytriumv ťažkých prvkoch vzácnych zemín. Považuje sa za pomerne hojnú ťažkú

prvok vzácnych zemín a poskytuje dobrý zdrojový základ pre jeho aplikáciu.

Dysprózium vo svojom prirodzenom stave pozostáva zo siedmich izotopov, z ktorých najrozšírenejší je 164 Dy.

Dysprosium pôvodne objavil Paul Achilleck de Bospoland v roku 1886, ale až vývoj technológie iónovej výmeny v 50. rokoch 20. storočia ho úplne izoloval. Dysprosium má relatívne málo aplikácií, pretože ho nemožno nahradiť inými chemickými prvkami.

Rozpustné soli dysprosia majú miernu toxicitu, zatiaľ čo nerozpustné soli sa považujú za netoxické.

Objavovanie histórie

Objavil: L. Boisbaudran, Francúz

Objavený v roku 1886 vo Francúzsku

Potom, čo sa Mossander oddelilerbiumzem aterbiumzem z ytriovej zeme v roku 1842, mnohí chemici použili spektrálnu analýzu na identifikáciu a určenie, že nejde o čisté oxidy prvku, čo povzbudilo chemikov, aby pokračovali v ich oddeľovaní. Sedem rokov po oddelení holmia, v roku 1886, ho Bouvabadrand rozdelil na polovicu a ponechal si holmium, druhé pomenované dysprosium, s elementárnym symbolom Dy. Toto slovo pochádza z gréckeho slova dysprositos a znamená „ťažko dostupné“. Objavom dysprózia a iných prvkov vzácnych zemín bola zavŕšená druhá polovica tretej etapy objavovania prvkov vzácnych zemín.

Elektrónová konfigurácia

Elektronické usporiadanie:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f10

izotop

Vo svojom prirodzenom stave sa dysprózium skladá zo siedmich izotopov: 156Dy, 158Dy, 160Dy, 161Dy, 162Dy, 163Dy a 164Dy. Všetky sa považujú za stabilné, napriek rozpadu 156 Dy s polčasom rozpadu viac ako 1 * 1018 rokov. Spomedzi prirodzene sa vyskytujúcich izotopov je 164Dy najhojnejší s 28 %, po ňom nasleduje 162Dy s 26 %. Najmenej postačujúce je 156Dy, 0,06%. Syntetizovalo sa aj 29 rádioaktívnych izotopov v rozmedzí od 138 do 173, pokiaľ ide o atómovú hmotnosť. Najstabilnejší je 154Dy s polčasom približne 3106 rokov, po ktorom nasleduje 159Dy s polčasom rozpadu 144,4 dňa. Najnestabilnejšia je 138 Dy s polčasom rozpadu 200 milisekúnd. 154Dy je spôsobený hlavne rozpadom alfa, zatiaľ čo rozpad 152Dy a 159Dy je spôsobený hlavne záchytom elektrónov.

Kovové

Dysprosium má kovový lesk a jasný strieborný lesk. Je dosť mäkký a dá sa opracovať bez iskrenia, ak sa vyhne prehriatiu. Fyzikálne vlastnosti dysprosia ovplyvňuje aj malé množstvo nečistôt. Dysprosium a holmium majú najvyššiu magnetickú silu, najmä pri nízkych teplotách. Jednoduché dysproziové feromagnetikum sa stáva špirálovitým antiferomagnetickým stavom pri teplotách pod 85 K (-188,2 C) a nad 85 K (-188,2 C), kde sú všetky atómy rovnobežné so spodnou vrstvou v špecifickom momente a susedia so susednými vrstvami pod pevným uhlom. . Tento nezvyčajný antiferomagnetizmus sa transformuje do neusporiadaného (paramagnetického) stavu pri 179 K (-94 C).

Aplikácia:

(1) Ako prísada do neodymových a železobórových permanentných magnetov, pridanie asi 2-3% dysprózia k tomuto typu magnetu môže zlepšiť jeho koercitivitu. V minulosti nebol dopyt po dysproziu vysoký, ale so zvyšujúcim sa dopytom po neodymových železobórových magnetoch sa stal nevyhnutným aditívnym prvkom, s kvalitou okolo 95-99,9% a dopyt sa tiež rýchlo zvyšuje.

(2) Dysprosium sa používa ako aktivátor pre fosfory a trojmocné dysprosium je sľubný aktivačný ión pre trikolórové luminiscenčné materiály s jedným emisným centrom. Skladá sa hlavne z dvoch emisných pásiem, jedno je žlté a druhé modré. Ako trojfarebné fosfory možno použiť luminiscenčné materiály dopované dysproziom.

(3) Dysprosium je nevyhnutná kovová surovina na prípravu veľkej magnetostrikčnej zliatiny Terfenol, ktorá umožňuje dosiahnuť presné mechanické pohyby.

(4)Dysproziový kov možno použiť ako magnetooptický úložný materiál s vysokou rýchlosťou záznamu a citlivosťou na čítanie.

(5) Na prípravu dyspróziových lámp sa pracovnou látkou používanou v dyspróznych lampách je jodid dysprózia. Tento typ lampy má výhody ako vysoký jas, dobrá farba, vysoká farebná teplota, malá veľkosť a stabilný oblúk. Používa sa ako zdroj osvetlenia pre filmy, tlač a iné svetelné aplikácie.

(6) Vzhľadom na veľkú prierezovú plochu záchytu neutrónov dysproziového prvku sa používa v priemysle atómovej energie na meranie neutrónových spektier alebo ako absorbér neutrónov.

(7) Dy3Al5O12 možno použiť aj ako magnetickú pracovnú látku na magnetické chladenie. S rozvojom vedy a techniky sa budú aplikačné oblasti dysprosia naďalej rozširovať a rozširovať.

(8) Nanovlákna zo zlúčenín dysprosia majú vysokú pevnosť a povrch, takže sa môžu použiť na spevnenie iných materiálov alebo ako katalyzátory. Zahriatie vodného roztoku DyBr3 a NaF pri tlaku 450 barov počas 17 hodín na 450 °C môže produkovať vlákna fluoridu dysprózia. Tento materiál môže zostať v rôznych vodných roztokoch viac ako 100 hodín bez rozpustenia alebo agregácie pri teplotách nad 400 °C.

(9) Chladničky s tepelnou izoláciou na demagnetizáciu používajú určité paramagnetické kryštály dyspróziovej soli, vrátane dysprózium-gálium granátu (DGG), dysprózneho hliníkového granátu (DAG) a dysprózneho železného granátu (DyIG).

(10) Zlúčeniny skupiny oxidu kademnatého dysprosia sú zdroje infračerveného žiarenia, ktoré možno použiť na štúdium chemických reakcií. Dysprosium a jeho zlúčeniny majú silné magnetické vlastnosti, vďaka čomu sú užitočné v zariadeniach na ukladanie údajov, ako sú pevné disky.

(11) Neodymová časť neodymových železobórových magnetov môže byť nahradená dysproziom, aby sa zvýšila koercivita a zlepšila tepelná odolnosť magnetov. Používa sa v aplikáciách s vysokými požiadavkami na výkon, ako sú hnacie motory elektrických vozidiel. Autá, ktoré používajú tento typ magnetu, môžu obsahovať až 100 gramov dysprózia na vozidlo. Podľa odhadovaného ročného predaja Toyoty na úrovni 2 miliónov vozidiel čoskoro vyčerpá celosvetovú zásobu dyspróziového kovu. Magnety nahradené dysproziom majú tiež vysokú odolnosť proti korózii.

(12) Zlúčeniny dysprózia sa môžu používať ako katalyzátory v rafinácii ropy a chemickom priemysle. Ak sa dysprosium pridá ako štrukturálny promótor v katalyzátore na syntézu ferioxidu amoniaku, katalytická aktivita a tepelná odolnosť katalyzátora sa môže zlepšiť. Oxid dysprózia je možné použiť ako vysokofrekvenčný dielektrický keramický komponentný materiál so štruktúrou Mg0-Ba0-Dy0n-Ti02, ktorý možno použiť pre dielektrické rezonátory, dielektrické filtre, dielektrické diplexory a komunikačné zariadenia.