Диспрозій

Диспрозій () — хімічний елемент з атомним номером 66, лантаноїд.

Хімічний елемент, символ Dy, атомний номер 66, атомна маса 162,5, електронна конфігурація [Xe]4f106s2; період 6, f-блок (лантаноїд). Найхарактернішим є ступінь окиснення +3, зустрічається також +4 (Cs3DyF7).

Проста речовина — диспрозій. Метал, температура плавлення 1409 °С, температура кипіння 2562 °С, густина 8,5 г/см³.

Історія У 1886 французькому хіміку Лекок де Буабодрану вдалося ізолювати оксид диспрозію із зразка оксиду гольмію. Однак в той час його прийняли за складну речовину. Тільки з використанням спектроскопії виявилось що це новий елемент. У 1906 році Ж. Урбан отримав металевий диспрозій. Назва походить від  — важкодоступний.

Отримання Елементарний диспрозій отримують відновленням DyCl3 або DyF3 кальцієм, натрієм або літієм. Після дистиляції у високому вакуумі отримують високочистий Dy.

Властивості

Фізичні Модуль всебічного стиску: адіабатичний — 41,1 ГПа, ізотермічний — 39 ГПа.

Коефіцієнт теплового розширення (монокристала вздовж головної осі) — 16,6×10−6, у перпендикулярному напрямку — 6,0×10−6, у полікристала — 8,6×10−6. Модуль Юнга — 63,08 ГПа. Границя міцності — 0,263 ГПа (при відносному видовженні — 6 %). Модуль зсуву — 25 ГПаTechnical data for Dysprosium . Твердість за Віккерсом — 42 HV.

Питомий опір монокристала вздовж головної осі — 77,4×10−8 Ом·м, у перпендикулярному напрямку — 100,3×10−8 Ом·м, у полікристала — 91×10−8 Ом·м. Температурний коефіцієнт електричного опору — 1,19×10−3 К−1.

За кімнатної температури — парамагнетик. При охолоджені до 178,5 К (точка Нееля) перетворюється на гелікоїдний антиферомагнетик, а при подальшому охолоджені до 86 К (точка Кюрі)  — у колінеарний феромагнетик.

Магнітна сприйнятливість — 1,28 у одиницях СІ.

Швидкість звуку — 2710 м/с. Переріз поглинання теплових нейтронів — 1050 барн.

Алотропні форми Існує дві алотропні модифікації диспрозію.

α-диспрозій, має гексагональну щільноупаковану ґратку з параметрами a=3,591 Å, c=5,649 Å.

β-диспрозій існує у вузькому температурному проміжку від 1661 К до 1681 К (температура плавлення). Він має об'ємноцентровану кубічну ґратку з параметром a=3,98 Å.

Хімічні Диспрозій повільно, а при температурі вище 150 °C активно реагує з киснем повітря з утворенням диспрозій (ІІІ) оксиду: 4 Dy + 3 O2 → 2 Dy2O3

Повільно реагує з водою, однак реакція пришвидшується при нагріванні з утворенням гідроксиду: 2 Dy + 6 H2O → 2 Dy(OH)3 + 3 H2

Диспрозій реагує з галогенами:

2 Dy + 3 F2 → 2 DyF3 [сіль зеленого кольору ] 2 Dy + 3 Cl2 → 2 DyCl3 [сіль білого кольору] 2 Dy + 3 Br2 → 2 DyBr3 [сіль білого кольору ] 2 Dy + 3 I2 → 2 DyI3 [сіль зеленого кольору ]

Sm реагує з розбавленими кислотами з утворенням Dy(III) іона який забарвлює розчин у жовтий колір (існує як [Dy(OH2)9]3+ аквакомплекс)

2 Dy + 3 H2SO4 → 2 Dy3+ + 3 SO + 3 H2↑

Ізотопи Природній диспрозій складається з семи різних ізотопів. Всі вони стабільні.

Масове число Частка у природному диспрозії Період напіврозпаду 156 0,056 % 158 0,095 % 160 2,329 % 161 18,889 % 162 25,475 % 163 24,896 % 164 28,260 %

Загалом відомо 38 ізотопів диспрозію з масовими числами від 139 до 169, 7 з яких — метастабільні. З нестабільних ізотопів, найбільші періоди напіврозпаду мають Dy154 (3 мільйони років) і Dy159 (144 дня)Isotopes of the Element Dysprosium .

Використання Майже 90 % усього видобуваного в світі диспрозію йде на виготовлення постійних магнітів. Неодимові магніти — надзвичайно сильні, легкі і компактні, знаходять широке застосування у багатьох галузях. Проте такі магніти швидко втрачають свою потужність при підвищенні температури (приблизно на 0,11 % за градус), і вже при 80 °C повністю розмагнічуютьсяHow Does Temperature Affect Neodymium Magnets . Додавання 3–6 % диспрозію в такі магніти значно покращує їх стійкість до високих температурApplications of the Metal Dysprosium . Такі магніти широко використовуються для виробництва електромобілів, вітряних турбін, потягів на магнітній підвісці тощо.

Іншим важливим застосунком диспрозію є матеріал , що має найсильніші магнітострикційні властивості. Він знаходить застосунок у вимірювальних перетворювачах, механічних резонаторах, високоточних інжекторах.

Металокерамічні композити з нікелю і оксиду диспрозію добре поглинають теплові нейтрони і використовуються у ядерній енергетиці.

Оксид диспрозію використовується як допант при виготовленні спеціалізованих електричних компонентів.

Йодид диспрозію використовується у металгалогенових лампах білого світла.

Диспрозій використовувався для покриття деяких CD-дисківWhat is Dysprosium? .

Фосфід диспрозію — напівпровідник, що використовується у лазерних діодах.

Примітки

Література Глосарій термінів з хімії // Й. Опейда, О. Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Донецьк: Вебер, 2008. — 758 с. — ISBN 978-966-335-206-0

Посилання

https://www.webelements.com/dysprosium/chemistry.html