Δυσπρόσιο,σύμβολο Dy και ατομικό αριθμό 66. Είναι έναστοιχείο σπάνιων γαιώνμε μεταλλική λάμψη. Το δυσπρόσιο δεν έχει βρεθεί ποτέ ως μεμονωμένη ουσία στη φύση, αν και υπάρχει σε διάφορα ορυκτά όπως το φωσφορικό ύττριο.
Η αφθονία του δυσπροσίου στον φλοιό είναι 6 ppm, η οποία είναι χαμηλότερη από αυτή του
ύττριοσε βαρέα στοιχεία σπάνιων γαιών. Θεωρείται ένα σχετικά άφθονο βαρέος
στοιχείο σπάνιων γαιών και παρέχει μια καλή βάση πόρων για την εφαρμογή του.
Το δυσπρόσιο στη φυσική του κατάσταση αποτελείται από επτά ισότοπα, με το πιο άφθονο να είναι το 164Dy.
Το δυσπρόσιο ανακαλύφθηκε αρχικά από τον Paul Achilleck de Bospoland το 1886, αλλά μόνο με την ανάπτυξη της τεχνολογίας ανταλλαγής ιόντων τη δεκαετία του 1950 απομονώθηκε πλήρως. Το δυσπρόσιο έχει σχετικά λίγες εφαρμογές επειδή δεν μπορεί να αντικατασταθεί από άλλα χημικά στοιχεία.
Τα διαλυτά άλατα δυσπροσίου έχουν μικρή τοξικότητα, ενώ τα αδιάλυτα άλατα θεωρούνται μη τοξικά.
Ανακαλύπτοντας την Ιστορία
Ανακαλύφθηκε από: L. Boisbaudran, Γαλλικά
Ανακαλύφθηκε το 1886 στη Γαλλία
Μετά τον χωρισμό του Μοσάντερέρβιογη καιτέρβιοΤο 1842, πολλοί χημικοί χρησιμοποίησαν φασματική ανάλυση για να αναγνωρίσουν και να προσδιορίσουν ότι δεν ήταν καθαρά οξείδια ενός στοιχείου, γεγονός που ενθάρρυνε τους χημικούς να συνεχίσουν να τα διαχωρίζουν. Επτά χρόνια μετά τον διαχωρισμό του όλμιου, το 1886, ο Bouvabadrand το χώρισε στη μέση και διατήρησε το όλμιο, το άλλο ονομάστηκε δυσπρόσιο, με το στοιχειακό σύμβολο Dy. Αυτή η λέξη προέρχεται από την ελληνική λέξη δυσπρόσιτος και σημαίνει «δύσκολο να ληφθεί». Με την ανακάλυψη του δυσπροσίου και άλλων σπάνιων γαιών, ολοκληρώθηκε το άλλο μισό του τρίτου σταδίου της ανακάλυψης σπάνιων γαιών.
Ηλεκτρονική διαμόρφωση
Ηλεκτρονική διάταξη:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f10
ισότοπο
Στη φυσική του κατάσταση, το δυσπρόσιο αποτελείται από επτά ισότοπα: 156Dy, 158Dy, 160Dy, 161Dy, 162Dy, 163Dy και 164Dy. Αυτά θεωρούνται όλα σταθερά, παρά την αποσύνθεση 156Dy με χρόνο ημιζωής άνω των 1 * 1018 ετών. Μεταξύ των φυσικών ισοτόπων, το 164Dy είναι το πιο άφθονο σε ποσοστό 28%, ακολουθούμενο από το 162Dy στο 26%. Το λιγότερο επαρκές είναι το 156Dy, 0,06%. Έχουν επίσης συντεθεί 29 ραδιενεργά ισότοπα, που κυμαίνονται από 138 έως 173, όσον αφορά την ατομική μάζα. Το πιο σταθερό είναι το 154Dy με χρόνο ημιζωής περίπου 3106 ετών, ακολουθούμενο από το 159Dy με χρόνο ημιζωής 144,4 ημερών. Η πιο ασταθής είναι η 138 Dy με χρόνο ημιζωής 200 χιλιοστά του δευτερολέπτου. Η 154 Dy προκαλείται κυρίως από την άλφα διάσπαση, ενώ η διάσπαση 152 Dy και 159 Dy προκαλείται κυρίως από τη σύλληψη ηλεκτρονίων.
Μέταλλο
Το δυσπρόσιο έχει μεταλλική λάμψη και λαμπερή ασημένια λάμψη. Είναι αρκετά μαλακό και μπορεί να υποστεί μηχανική κατεργασία χωρίς σπινθήρες, εάν αποφευχθεί η υπερθέρμανση. Οι φυσικές ιδιότητες του δυσπροσίου επηρεάζονται ακόμη και από μια μικρή ποσότητα ακαθαρσιών. Το δυσπρόσιο και το όλμιο έχουν την υψηλότερη μαγνητική ισχύ, ειδικά σε χαμηλές θερμοκρασίες. Ένας απλός σιδηρομαγνήτης δυσπροσίου μετατρέπεται σε ελικοειδή αντισιδηρομαγνητική κατάσταση σε θερμοκρασίες κάτω των 85 K (-188,2 C) και πάνω από 85 K (-188,2 C), όπου όλα τα άτομα είναι παράλληλα με το κάτω στρώμα σε μια συγκεκριμένη στιγμή και βλέπουν προς τα γειτονικά στρώματα υπό σταθερή γωνία. Αυτός ο ασυνήθιστος αντισιδηρομαγνητισμός μετατρέπεται σε άτακτη (παραμαγνητική) κατάσταση στους 179 K (-94 C).
Εφαρμογή:
(1) Ως πρόσθετο για μόνιμους μαγνήτες νεοδυμίου-σιδήρου-βορίου, η προσθήκη περίπου 2-3% δυσπροσίου σε αυτόν τον τύπο μαγνήτη μπορεί να βελτιώσει την απομαγνητιστική του ικανότητα. Στο παρελθόν, η ζήτηση για δυσπρόσιο δεν ήταν υψηλή, αλλά με την αυξανόμενη ζήτηση για μαγνήτες νεοδυμίου-σιδήρου-βορίου, έγινε ένα απαραίτητο πρόσθετο στοιχείο, με βαθμό περίπου 95-99,9%, και η ζήτηση αυξάνεται επίσης ραγδαία.
(2) Το δυσπρόσιο χρησιμοποιείται ως ενεργοποιητής για φωσφόρους, και το τρισθενές δυσπρόσιο είναι ένα πολλά υποσχόμενο ιόν ενεργοποίησης για τρίχρωμα φωταυγή υλικά με ένα μόνο κέντρο εκπομπής. Αποτελείται κυρίως από δύο ζώνες εκπομπής, η μία είναι κίτρινη εκπομπή και η άλλη μπλε εκπομπή. Τα φωταυγή υλικά με πρόσμιξη δυσπροσίου μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως τρίχρωμα φώσφορα.
(3) Το δυσπρόσιο είναι μια απαραίτητη μεταλλική πρώτη ύλη για την παρασκευή μεγάλου μαγνητοσυστολικού κράματος Terfenol, το οποίο μπορεί να επιτρέψει την επίτευξη ακριβών μηχανικών κινήσεων.
(4)Μεταλλικό δυσπρόσιο Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μαγνητοοπτικό υλικό αποθήκευσης με υψηλή ταχύτητα εγγραφής και ευαισθησία ανάγνωσης.
(5) Για την παρασκευή λαμπτήρων δυσπροσίου, η ουσία εργασίας που χρησιμοποιείται σε αυτούς είναι το ιωδιούχο δυσπρόσιο. Αυτός ο τύπος λαμπτήρα έχει πλεονεκτήματα όπως υψηλή φωτεινότητα, καλό χρώμα, υψηλή θερμοκρασία χρώματος, μικρό μέγεθος και σταθερό τόξο. Έχει χρησιμοποιηθεί ως πηγή φωτισμού για ταινίες, εκτυπώσεις και άλλες εφαρμογές φωτισμού.
(6) Λόγω της μεγάλης διατομής σύλληψης νετρονίων του στοιχείου δυσπρόσιο, χρησιμοποιείται στη βιομηχανία ατομικής ενέργειας για τη μέτρηση φασμάτων νετρονίων ή ως απορροφητής νετρονίων.
(7) Το Dy3Al5O12 μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως μαγνητική λειτουργική ουσία για μαγνητική ψύξη. Με την ανάπτυξη της επιστήμης και της τεχνολογίας, τα πεδία εφαρμογής του δυσπροσίου θα συνεχίσουν να επεκτείνονται και να επεκτείνονται.
(8) Οι νανοΐνες από σύνθετες ουσίες δυσπροσίου έχουν υψηλή αντοχή και επιφάνεια, επομένως μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ενίσχυση άλλων υλικών ή ως καταλύτες. Η θέρμανση ενός υδατικού διαλύματος DyBr3 και NaF σε πίεση 450 bar για 17 ώρες στους 450 °C μπορεί να παράγει ίνες φθοριούχου δυσπροσίου. Αυτό το υλικό μπορεί να παραμείνει σε διάφορα υδατικά διαλύματα για περισσότερες από 100 ώρες χωρίς διάλυση ή συσσωμάτωση σε θερμοκρασίες που υπερβαίνουν τους 400 °C.
(9) Τα ψυγεία απομαγνήτισης θερμομόνωσης χρησιμοποιούν ορισμένους παραμαγνητικούς κρυστάλλους άλατος δυσπροσίου, συμπεριλαμβανομένου του γρανάτη δυσπροσίου-γαλλίου (DGG), του γρανάτη δυσπροσίου-αργιλίου (DAG) και του γρανάτη δυσπροσίου-σιδήρου (DyIG).
(10) Οι ενώσεις του δυσπρόσιου καδμίου που αποτελούν στοιχεία της ομάδας οξειδίου του καδμίου είναι πηγές υπέρυθρης ακτινοβολίας που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μελέτη χημικών αντιδράσεων. Το δυσπρόσιο και οι ενώσεις του έχουν ισχυρές μαγνητικές ιδιότητες, γεγονός που τα καθιστά χρήσιμα σε συσκευές αποθήκευσης δεδομένων, όπως οι σκληροί δίσκοι.
(11) Το νεοδυμιούχο μέρος των μαγνητών νεοδυμίου σιδήρου-βορίου μπορεί να αντικατασταθεί με δυσπρόσιο για την αύξηση της αγωγιμότητας και τη βελτίωση της θερμικής αντοχής των μαγνητών. Χρησιμοποιείται σε εφαρμογές με απαιτήσεις υψηλής απόδοσης, όπως οι κινητήρες ηλεκτρικών οχημάτων. Τα αυτοκίνητα που χρησιμοποιούν αυτόν τον τύπο μαγνήτη μπορούν να περιέχουν έως και 100 γραμμάρια δυσπροσίου ανά όχημα. Σύμφωνα με τις εκτιμώμενες ετήσιες πωλήσεις της Toyota ύψους 2 εκατομμυρίων οχημάτων, σύντομα θα εξαντληθεί η παγκόσμια προσφορά μεταλλικού δυσπροσίου. Οι μαγνήτες που αντικαθίστανται από δυσπρόσιο έχουν επίσης υψηλή αντοχή στη διάβρωση.
(12) Οι ενώσεις δυσπροσίου μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως καταλύτες στη διύλιση πετρελαίου και στις χημικές βιομηχανίες. Εάν το δυσπρόσιο προστεθεί ως δομικός υποκινητής σε έναν καταλύτη σύνθεσης αμμωνίας με φερριοξείδιο, η καταλυτική δράση και η αντοχή στη θερμότητα του καταλύτη μπορούν να βελτιωθούν. Το οξείδιο του δυσπροσίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως υλικό υψηλής συχνότητας διηλεκτρικού κεραμικού συστατικού, με δομή Mg0-Ba0-Dy0n-Ti02, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για διηλεκτρικούς συντονιστές, διηλεκτρικά φίλτρα, διηλεκτρικούς διπλέκτες και συσκευές επικοινωνίας.
Ώρα δημοσίευσης: 23 Αυγούστου 2023