Magický prvek vzácných zemin: dysprosium

Dysprosium,symbol Dy a atomové číslo 66. Je to aprvek vzácných zemins kovovým leskem. Dysprosium nebylo nikdy nalezeno jako jediná látka v přírodě, ačkoli existuje v různých minerálech, jako je fosforečnan yttrium.

Množství dysprosia v kůře je 6 ppm, což je méně než u

yttriumv těžkých prvcích vzácných zemin. Je považován za poměrně hojného těžkého

prvek vzácných zemin a poskytuje dobrý základ zdrojů pro jeho aplikaci.

Dysprosium se v přirozeném stavu skládá ze sedmi izotopů, z nichž nejhojnější je 164 Dy.

Dysprosium původně objevil Paul Achilleck de Bospoland v roce 1886, ale až vývoj technologie iontové výměny v 50. letech 20. století jej zcela izoloval. Dysprosium má relativně málo aplikací, protože jej nelze nahradit jinými chemickými prvky.

Rozpustné soli dysprosia mají mírnou toxicitu, zatímco nerozpustné soli jsou považovány za netoxické.

Objevování historie

Objevil: L. Boisbaudran, Francouz

Objeven v roce 1886 ve Francii

Poté, co se Mossander oddělilerbiumzemě aterbiumZemě z yttriové země v roce 1842, mnoho chemiků použilo spektrální analýzu k identifikaci a určení, že se nejedná o čisté oxidy prvku, což povzbudilo chemiky, aby pokračovali v jejich oddělování. Sedm let po oddělení holmia, v roce 1886, ho Bouvabadrand rozdělil na polovinu a ponechal si holmium, druhé pojmenované dysprosium, s elementárním symbolem Dy. Toto slovo pochází z řeckého slova dysprositos a znamená „obtížně dostupné“. Objevem dysprosia a dalších prvků vzácných zemin byla dokončena druhá polovina třetí etapy objevování prvků vzácných zemin.

Konfigurace elektronů

Elektronické uspořádání:

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

izotop

Ve svém přirozeném stavu se dysprosium skládá ze sedmi izotopů: 156Dy, 158Dy, 160Dy, 161Dy, 162Dy, 163Dy a 164Dy. Všechny jsou považovány za stabilní, navzdory rozpadu 156 Dy s poločasem rozpadu více než 1 * 1018 let. Mezi přirozeně se vyskytujícími izotopy je nejhojnější 164Dy s 28 %, následovaný 162Dy s 26 %. Nejméně dostačující je 156Dy, 0,06 %. Bylo také syntetizováno 29 radioaktivních izotopů, v rozmezí od 138 do 173, pokud jde o atomovou hmotnost. Nejstabilnější je 154Dy s poločasem rozpadu přibližně 3106 let, následovaný 159Dy s poločasem rozpadu 144,4 dne. Nejnestabilnější je 138 Dy s poločasem rozpadu 200 milisekund. 154Dy je způsoben hlavně rozpadem alfa, zatímco rozpad 152Dy a 159Dy je způsoben hlavně záchytem elektronů.

Kov

Dysprosium má kovový lesk a zářivě stříbrný lesk. Je poměrně měkký a lze jej obrábět bez jiskření, pokud se zabrání přehřátí. Fyzikální vlastnosti dysprosia ovlivňuje i malé množství nečistot. Dysprosium a holmium mají nejvyšší magnetickou sílu, zejména při nízkých teplotách. Jednoduché dysprosiové feromagnetikum se při teplotách pod 85 K (-188,2 C) a nad 85 K (-188,2 C), kdy jsou všechny atomy rovnoběžné se spodní vrstvou v určitém okamžiku a čelí sousedním vrstvám pod pevným úhlem, stává šroubovicovým antiferomagnetickým stavem. . Tento neobvyklý antiferomagnetismus se transformuje do neuspořádaného (paramagnetického) stavu při 179 K (-94 C).

Aplikace:

(1) Jako přísada do neodymových a železných bórových permanentních magnetů může přidání asi 2-3 % dysprosia k tomuto typu magnetu zlepšit jeho koercitivitu. V minulosti nebyla poptávka po dysprosiu vysoká, ale se zvyšující se poptávkou po neodymových železoborových magnetech se stalo nezbytným aditivním prvkem se stupněm kvality kolem 95-99,9% a poptávka také rychle roste.

(2) Dysprosium se používá jako aktivátor pro fosfory a trivalentní dysprosium je slibný aktivační ion pro trikolorní luminiscenční materiály s jedním emisním středem. Skládá se hlavně ze dvou emisních pásem, jedno je žluté vyzařování a druhé je modré. Jako tříbarevné fosfory lze použít luminiscenční materiály dopované dysprosiem.

(3) Dysprosium je nezbytnou kovovou surovinou pro přípravu velké magnetostrikční slitiny Terfenol, která umožňuje dosažení přesných mechanických pohybů.

(4)Dysprosiový kov lze použít jako magnetooptický úložný materiál s vysokou rychlostí záznamu a citlivostí čtení.

(5) Pro přípravu dysproziových lamp je pracovní látkou používanou v dysproziových lampách jodid dysprosia. Tento typ lampy má výhody, jako je vysoký jas, dobrá barva, vysoká barevná teplota, malá velikost a stabilní oblouk. Používá se jako zdroj osvětlení pro filmy, tisk a další osvětlovací aplikace.

(6) Vzhledem k velké ploše průřezu záchytu neutronů prvku dysprosium se tento prvek používá v průmyslu atomové energie k měření neutronových spekter nebo jako absorbér neutronů.

(7) Dy3Al5O12 lze také použít jako magnetickou pracovní látku pro magnetické chlazení. S rozvojem vědy a techniky se budou aplikační oblasti dysprosia nadále rozšiřovat a rozšiřovat.

(8) Nanovlákna ze sloučenin dysprosia mají vysokou pevnost a povrch, takže je lze použít ke zpevnění jiných materiálů nebo jako katalyzátory. Zahřívání vodného roztoku DyBr3 a NaF při tlaku 450 barů po dobu 17 hodin na 450 °C může produkovat vlákna fluoridu dysprosia. Tento materiál může zůstat v různých vodných roztocích více než 100 hodin bez rozpuštění nebo agregace při teplotách přesahujících 400 °C.

(9) Chladničky s demagnetizací tepelné izolace používají určité paramagnetické krystaly soli dysprosia, včetně dysprosia galliového granátu (DGG), dysprosia hliníkového granátu (DAG) a dysprosia železného granátu (DyIG).

(10) Sloučeniny prvků skupiny oxidu kademnatého dysprosia jsou zdroje infračerveného záření, které lze použít ke studiu chemických reakcí. Dysprosium a jeho sloučeniny mají silné magnetické vlastnosti, díky čemuž jsou užitečné v zařízeních pro ukládání dat, jako jsou pevné disky.

(11) Neodymová část neodymových železoborových magnetů může být nahrazena dysprosiem pro zvýšení koercitivity a zlepšení tepelné odolnosti magnetů. Používá se v aplikacích s vysokými požadavky na výkon, jako jsou hnací motory elektrických vozidel. Auta, která používají tento typ magnetu, mohou obsahovat až 100 gramů dysprosia na vozidlo. Podle odhadovaného ročního prodeje 2 milionů vozů Toyota brzy vyčerpá celosvětovou zásobu dysprosia. Magnety nahrazené dysprosiem mají také vysokou odolnost proti korozi.

(12) Sloučeniny dysprosia lze použít jako katalyzátory v rafinaci ropy a chemickém průmyslu. Pokud je dysprosium přidáno jako strukturní promotor do katalyzátoru pro syntézu ferioxidu amoniaku, katalytická aktivita a tepelná odolnost katalyzátoru se může zlepšit. Oxid dysprositý lze použít jako vysokofrekvenční dielektrický keramický materiál se strukturou Mg0-Ba0-Dy0n-Ti02, který lze použít pro dielektrické rezonátory, dielektrické filtry, dielektrické diplexery a komunikační zařízení.