Dysprosium ist ein chemisches Element mit dem Symbol Dy und Atomnummer 66. Es ist ein seltenes Erdelement mit einem metallischen Silberschimmer. Dysprosium wird in der Natur als ein freies Element nie gefunden, obwohl es in verschiedenen Mineralen wie xenotime gefunden wird. Natürlich vorkommendes Dysprosium wird aus 7 Isotopen zusammengesetzt, am reichlichsten, von denen Dy ist.

Dysprosium wurde zuerst 1886 von Paul Émile Lecoq de Boisbaudran identifiziert, aber wurde in der reinen Form bis zur Entwicklung von Ion-Austauschtechniken in den 1950er Jahren nicht isoliert. Dysprosium wird für seinen hohen Thermalneutronabsorptionsquerschnitt im Bilden von Kontrollstangen in Kernreaktoren, für seine hohe magnetische Empfänglichkeit in Datenlagerungsanwendungen, und als ein Bestandteil von Terfenol-D verwendet. Auflösbare Dysprosium-Salze sind mild toxisch, während die unlöslichen Salze nichttoxisch betrachtet werden.

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Dysprosium ist ein seltenes Erdelement, das einen metallischen, hellen Silberschimmer hat. Es ist weich genug, um mit einem Messer geschnitten zu werden und kann maschinell hergestellt werden ohne Funken zu sprühen, wenn Überhitzung vermieden wird. Die physischen Eigenschaften des Dysprosiums können sogar durch kleine Beträge von Unreinheiten außerordentlich betroffen werden.

Dysprosium und Holmium haben die höchsten magnetischen Kräfte der Elemente besonders bei niedrigen Temperaturen. Dysprosium hat eine einfache eisenmagnetische Einrichtung bei Temperaturen unter 85 K. Über 85 K verwandelt es sich in einen spiralenförmigen antimagnetischen Staat, in dem alle Atommomente in einer besonderen grundlegenden Flugzeug-Schicht parallel, und in einem festen Winkel zu den Momenten von angrenzenden Schichten orientiert sind. Dieser ungewöhnliche Antiferromagnetismus verwandelt sich zu einem unordentlichen (paramagnetischen) Staat an 179 K.

Chemische Eigenschaften

Dysprosium-Metall wird langsam in Luft trübe und brennt sogleich, um Dysprosium (III) Oxyd zu bilden:

:4 Dy + 3 O  2 DyO

Dysprosium ist ganz electropositive und reagiert langsam mit kaltem Wasser und ganz schnell mit heißem Wasser, um Dysprosium-Hydroxyd zu bilden:

:2 Dy (s) + 6 HO (l)  2 Dy (OH) (aq) + 3 H (g)

Dysprosium-Metall reagiert kräftig mit allen Halogenen an obengenannten 200 °C:

:2 Dy (s) + 3 F (g)  2 DyF (s) [grüner]

:2 Dy (s) + 3 Kl. (g)  2 DyCl (s) [weißer]

:2 Dy (s) + 3 Br (g)  2 DyBr (s) [weißer]

:2 Dy (s) + 3 ich (g)  2 DyI (s) [grüner]

Dysprosium löst sich sogleich in verdünnter Schwefelsäure auf, um Lösungen zu bilden, die die gelben Ionen von Dy (III) enthalten, die als [Dy (OH)] Komplexe bestehen:

:2 Dy (s) + 3 HSO (aq)  2 Dy (aq) + 3 (aq) + 3 H (g)

Zusammensetzungen

Dysprosium-Halogenide, wie DyF und DyBr, neigen dazu, eine gelbe Farbe zu übernehmen. Dysprosium-Oxyd, auch bekannt als dysprosia, sind ein weißes Puder, das mehr hoch magnetisch ist als Eisenoxid.

Dysprosium-Vereinigungen mit verschiedenen Nichtmetallen bei hohen Temperaturen, um binäre Zusammensetzungen mit der unterschiedlichen Zusammensetzung und Oxydation zu bilden, setzen +3 und manchmal +2, wie DyN, DyP, DyH und DyH fest; DyS, DyS, DyS und DyS; DyB, DyB, DyB und DyB, sowie DyC und DyC.

Dysprosium-Karbonat, Dy (CO) und Dysprosium-Sulfat, Dy (SO), ergibt sich aus ähnlichen Reaktionen. Die meisten Dysprosium-Zusammensetzungen sind in Wasser, obwohl Dysprosium-Karbonat tetrahydrate auflösbar (Dy (CO) · 4HO) und Dysprosium-Oxalat decahydrate (Dy (CO) · 10HO) sind beide in Wasser unlöslich.

Isotope

Natürlich vorkommendes Dysprosium wird aus 7 Isotopen zusammengesetzt: Dy, Dy, Dy, Dy, Dy, Dy und Dy. Diese werden alle stabil betrachtet, obwohl Dy durch den Alpha-Zerfall mit einer Halbwertzeit über 1×10 Jahre verfällt. Der natürlich vorkommenden Isotope ist Dy an 28 % am reichlichsten, die von Dy an 26 % gefolgt sind. Das am wenigsten reichliche ist Dy an.06 %.

Neunundzwanzig Radioisotope sind auch synthetisiert worden, sich in der Atommasse von 138 bis 173 erstreckend. Der stabilste von diesen ist Dy mit einer Halbwertzeit von etwa 3 Jahren, die von Dy mit einer Halbwertzeit von 144.4 Tagen gefolgt sind. Das am wenigsten stabile ist Dy mit einer Halbwertzeit der Isotope von 200 Millisekunde, die leichter sind, als die stabilen Isotope dazu neigen, in erster Linie durch β + Zerfall zu verfallen, während diejenigen, die schwerer sind, dazu neigen, durch den β-Zerfall mit einigen Ausnahmen zu verfallen. Dy verfällt in erster Linie durch den Alpha-Zerfall und Zerfall von Dy und Dy in erster Linie durch die Elektronfestnahme. Dysprosium hat auch mindestens 11 metastable isomers, sich in der Atommasse von 140 bis 165 erstreckend. Der stabilste von diesen ist Dy, der eine Halbwertzeit von 1.257 Minuten hat. Dy hat zwei Erregungsstaaten, von denen der zweite, Dy, eine Halbwertzeit von 28 ns hat.

Geschichte

1878, wie man fand, haben Erbium-Erze die Oxyde des Holmiums und Thuliums enthalten. Französischer Chemiker Paul Émile Lecoq de Boisbaudran, während er mit Holmium-Oxyd gearbeitet hat, hat Dysprosium-Oxyd davon in Paris 1886 getrennt. Sein Verfahren, für das Dysprosium zu isolieren, hat an sich auflösendem Dysprosium-Oxyd in Säure beteiligt, dann Ammoniak hinzufügend, um das Hydroxyd hinabzustürzen. Er ist nur im Stande gewesen, Dysprosium von seinem Oxyd nach mehr als 30 Versuchen seines Verfahrens zu isolieren. Nach dem Folgen hat er das Element-Dysprosium vom griechischen dysprositos () genannt, "hart vorhabend, zu kommen". Jedoch wurde das Element in der relativ reinen Form bis die Entwicklung von Ion-Austauschtechniken von Frank Spedding an der Iowa Staatlichen Universität am Anfang der 1950er Jahre nicht isoliert.

1950 haben Glenn T. Seaborg, Albert Ghiorso und Stanley G. Thompson Am mit Helium-Ionen bombardiert, die Atome mit einer Atomnummer 97 erzeugt haben, und die nah dem benachbarten lanthanide Terbium geähnelt haben. Weil Terbium nach Ytterby, der Stadt genannt wurde, in der es und mehrere andere Elemente entdeckt wurde, wurde dieses neue Element Berkelium für die Stadt genannt, in der es synthetisiert wurde. Jedoch, als die Forschungsmannschaft Element 98 synthetisiert hat, konnten sie an keine gute Analogie für das Dysprosium denken, und haben stattdessen das Element-Kalifornium zu Ehren vom Staat genannt, in dem es synthetisiert wurde. Die Forschungsmannschaft hat fortgesetzt "darauf hinzuweisen, dass, als Anerkennung für die Tatsache, dass Dysprosium auf der Grundlage von einem griechischen Wort genannt wird, das 'schwierig bedeutet, daran zu kommen,' das haben die Forscher für ein anderes Element es vor einem Jahrhundert schwierig gefunden, nach Kalifornien zu kommen."

Ereignis

Dysprosium wird als ein freies Element nie gestoßen, aber wird in vielen Mineralen, einschließlich xenotime, fergusonite, gadolinite, euxenite, Polyverrücktheit, blomstrandine, monazite und bastnäsite gefunden; häufig mit Erbium und Holmium oder anderen seltenen Erdelementen. Zurzeit wird der grösste Teil des Dysprosiums bei den Tonerzen der Ion-Adsorption des südlichen Chinas erhalten, und zukünftige Quellen werden das Saal-Bach-Gebiet ins Westliche Australien einschließen. In der Version des hohen Yttriums von diesen ist Dysprosium zufällig vom schweren lanthanides am reichlichsten, bis zu 7-8 % des Konzentrates (verglichen mit ungefähr 65 % für Yttrium) umfassend. Die Konzentration von Dy in der Erdkruste ist ungefähr 5.2 Mg/Kg und in Seewasser 0.9 ng/L.

Produktion

Dysprosium wird in erster Linie bei monazite Sand, einer Mischung von verschiedenen Phosphaten erhalten. Das Metall wird als ein Nebenprodukt in der kommerziellen Förderung von Yttrium erhalten. Im Isolieren des Dysprosiums können die meisten unerwünschten Metalle magnetisch oder durch einen Schwimmen-Prozess entfernt werden. Dysprosium kann dann von anderen seltenen Erdmetallen durch einen Ion-Austauschversetzungsprozess getrennt werden. Die resultierenden Dysprosium-Ionen können dann entweder mit dem Fluor oder mit Chlor reagieren, um Dysprosium-Fluorid, DyF, oder Dysprosium-Chlorid, DyCl zu bilden. Diese Zusammensetzungen können mit entweder Kalzium oder Lithiummetallen in den folgenden Reaktionen reduziert werden:

:3 Ca + 2 DyF  2 Dy + 3 CaF

:3 Li + DyCl  Dy + 3 LiCl

Die Bestandteile werden in einen Tantal-Schmelztiegel gelegt und in einer Helium-Atmosphäre angezündet. Als die Reaktion fortschreitet, trennen sich die resultierenden Halogenid-Zusammensetzungen und das geschmolzene Dysprosium wegen Unterschiede in der Dichte. Wenn die Mischung kühl wird, kann das Dysprosium von den Unreinheiten abgeschnitten werden.

Ungefähr 100 Tonnen des Dysprosiums werden weltweit jedes Jahr erzeugt, mit dessen 99 % ganz erzeugt in chinesischen Dysprosium-Preisen fast zwanzigfach von 7 $ pro Pfund 2003 zu 130 $ pro Pfund gegen Ende 2010 geklettert sind. Gemäß dem USA-Energieministerium macht die breite Reihe seines Stroms und geplanten Gebrauches, zusammen mit dem Mangel an jedem sofort passenden Ersatz, Dysprosium das einzelne kritischste Element für das Auftauchen saubere Energietechnologien - sogar ihre konservativsten Vorsprünge sagen einen Fehlbetrag des Dysprosiums vor 2015 voraus.

Anwendungen

Dysprosium, wird in Verbindung mit dem Vanadium und den anderen Elementen, im Bilden von Lasermaterialien und der kommerziellen Beleuchtung verwendet. Wegen des hohen Thermalneutronabsorptionsquerschnitts des Dysprosiums wird Dysprosium-Oxydnickel cermets in neutronabsorbierenden Kontrollstangen in Kernreaktoren verwendet. Dysprosium-Kadmium chalcogenides ist Quellen der Infrarotradiation, die nützlich ist, um chemische Reaktionen zu studieren. Weil Dysprosium und seine Zusammensetzungen gegen die Magnetisierung hoch empfindlich sind, werden sie in verschiedenen Datenlagerungsanwendungen, solcher als in Festplatten angestellt.

Magnete des Neodym-Eisenbors können bis zu 6 % des mit dem Dysprosium eingesetzten Neodyms haben, um die Sättigungskoerzitivkraft für anspruchsvolle Anwendungen wie Laufwerk-Motoren für hybride elektrische Fahrzeuge zu erheben. Dieser Ersatz würde bis zu 100 Gramme des Dysprosiums pro hybrides erzeugtes Auto verlangen. Gestützt auf den geplanten 2 Millionen Einheiten des Toyotas pro Jahr würde der Gebrauch des Dysprosiums in Anwendungen wie das die verfügbare Versorgung des Metalls schnell erschöpfen. Der Dysprosium-Ersatz kann auch in anderen Anwendungen nützlich sein, weil er den Korrosionswiderstand der Magnete verbessert.

Dysprosium ist einer der Bestandteile von Terfenol-D, zusammen mit Eisen und Terbium. Terfenol-D hat die höchste Raumtemperaturmagnetostriktion jedes bekannten Materials; dieses Eigentum wird in Wandlern, mechanischen Breitbandresonatoren und Flüssigkeit der hohen Präzision Kraftstoffinjektoren verwendet.

Dysprosium wird in dosimeters verwendet, um ionisierende Strahlung zu messen. Kristalle des Kalzium-Sulfats oder Kalzium-Fluorids werden mit dem Dysprosium lackiert. Wenn diese Kristalle zur Radiation ausgestellt werden, werden die Dysprosium-Atome aufgeregt und lumineszierend. Die Lumineszenz kann gemessen werden, um den Grad der Aussetzung zu bestimmen, der der dosimeter unterworfen worden ist.

Nanofibers von Dysprosium-Zusammensetzungen haben hohe Kraft und große Fläche; deshalb können sie für die Verstärkung anderer Materialien und als ein Katalysator verwendet werden. Fasern des Dysprosium-Oxydfluorids können durch die Heizung einer wässrigen Lösung von DyBr und NaF zu 450 °C an 450 Bar-Druck seit 17 Stunden erzeugt werden. Dieses Material ist bemerkenswert robust, mehr als 100 Stunden in verschiedenen wässrigen Lösungen bei Temperaturen überlebend, die 400 °C überschreiten, ohne wiederaufzulösen oder anzusammeln.

Dysprosium iodide und Dysprosium-Bromid werden in der hohen Intensitätsbeleuchtung verwendet. Diese Zusammensetzungen trennen sich in der Nähe vom heißen Zentrum der Lampe ab, die isolierte Dysprosium-Atome veröffentlicht. Die Letzteren strahlen Licht im grünen und roten Teil des Spektrums dadurch effektiv das Produzieren hellen Lichtes wiederaus.

Vorsichtsmaßnahmen

Wie viele Puder kann Dysprosium-Puder eine Explosionsgefahr, wenn gemischt, mit Luft präsentieren, und wenn eine Zünden-Quelle anwesend ist. Dünne Folien der Substanz können auch durch Funken oder durch die statische Elektrizität entzündet werden. Dysprosium-Feuer können durch Wasser nicht ausgestellt werden. Es kann mit Wasser reagieren, um feuergefährliches Wasserstoffbenzin zu erzeugen. Dysprosium-Chlorid-Feuer können jedoch mit Wasser ausgelöscht werden, während Dysprosium-Fluorid und Dysprosium-Oxyd nicht entzündbar sind. Dysprosium-Nitrat, Dy (NICHT), ist ein starker Oxidieren-Agent und wird sich auf den Kontakt mit organischen Substanzen sogleich entzünden.

Auflösbare Dysprosium-Salze, wie Dysprosium-Chlorid und Dysprosium-Nitrat, sind wenn aufgenommen, mild toxisch. Die unlöslichen Salze sind jedoch nichttoxisch. Gestützt auf der Giftigkeit des Dysprosium-Chlorids zu Mäusen wird es geschätzt, dass die Nahrungsaufnahme von 500 Grammen oder mehr für einen Menschen tödlich sein konnte.

Siehe auch

• Lanthanide

Links

• WebElements.com - Dysprosium
• Es ist - Dysprosium elementar