Μαγικό Στοιχείο Σπάνιας Γης: Δυσπρόσιο

Δυσπρόσιο,σύμβολο Dy και ατομικός αριθμός 66. Είναι αστοιχείο σπάνιας γαίαςμε μεταλλική λάμψη. Το δυσπρόσιο δεν έχει βρεθεί ποτέ ως μεμονωμένη ουσία στη φύση, αν και υπάρχει σε διάφορα μέταλλα όπως το φωσφορικό ύττριο.
dy
Η αφθονία του δυσπροσίου στον φλοιό είναι 6 ppm, η οποία είναι χαμηλότερη από αυτή του

ύττριοσε βαριά στοιχεία σπάνιων γαιών. Θεωρείται σχετικά άφθονο βαρύ

στοιχείο σπάνιας γαίας και παρέχει μια καλή βάση πόρων για την εφαρμογή του.

Το Δυσπρόσιο στη φυσική του κατάσταση αποτελείται από επτά ισότοπα, με το πιο άφθονο το 164 Dy.

Το Dysprosium ανακαλύφθηκε αρχικά από τον Paul Achilleck de Bospoland το 1886, αλλά μόνο μετά την ανάπτυξη της τεχνολογίας ανταλλαγής ιόντων στη δεκαετία του 1950 απομονώθηκε πλήρως. Το Dysprosium έχει σχετικά λίγες εφαρμογές γιατί δεν μπορεί να αντικατασταθεί από άλλα χημικά στοιχεία.

Τα διαλυτά άλατα δυσπροσίου έχουν ελαφρά τοξικότητα, ενώ τα αδιάλυτα άλατα θεωρούνται μη τοξικά.

Ανακαλύπτοντας την Ιστορία

δύο μέταλλο

Ανακαλύφθηκε από: L. Boisbaudran, Γάλλος

Ανακαλύφθηκε το 1886 στη Γαλλία

Αφού χώρισε ο Μοσάντερέρβιογη καιτέρβιογη από το ύττριο γη το 1842, πολλοί χημικοί χρησιμοποίησαν φασματική ανάλυση για να αναγνωρίσουν και να καθορίσουν ότι δεν ήταν καθαρά οξείδια ενός στοιχείου, κάτι που ενθάρρυνε τους χημικούς να συνεχίσουν να τα διαχωρίζουν. Επτά χρόνια μετά τον διαχωρισμό του ολμίου, το 1886, ο Μπουβαμπαντράντ το χώρισε στη μέση και διατήρησε το χόλμιο, το άλλο που ονομάστηκε δυσπρόσιο, με το στοιχειώδες σύμβολο Dy. Αυτή η λέξη προέρχεται από την ελληνική λέξη δυσπρόσιτος και σημαίνει «δύσκολα αποκτήσιμο». Με την ανακάλυψη του δυσπροσίου και άλλων στοιχείων σπάνιων γαιών, ολοκληρώθηκε το άλλο μισό του τρίτου σταδίου ανακάλυψης στοιχείων σπάνιων γαιών.

Διαμόρφωση ηλεκτρονίων

QQ截图20230823163217

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. Όλα αυτά θεωρούνται σταθερά, παρά την αποσύνθεση 156Dy με χρόνο ημιζωής πάνω από 1 * 1018 χρόνια. Μεταξύ των φυσικών ισοτόπων, το 164Dy είναι το πιο άφθονο με 28%, ακολουθούμενο από το 162Dy με 26%. Το λιγότερο επαρκές είναι το 156Dy, 0,06%. Έχουν επίσης συντεθεί 29 ραδιενεργά ισότοπα, που κυμαίνονται από 138 έως 173, ως προς την ατομική μάζα. Το πιο σταθερό είναι το 154Dy με χρόνο ημιζωής περίπου 3106 χρόνια, ακολουθούμενο από το 159Dy με χρόνο ημιζωής 144,4 ημέρες. Το πιο ασταθές είναι το 138 Dy με χρόνο ημιζωής 200 χιλιοστά του δευτερολέπτου. Το 154Dy προκαλείται κυρίως από διάσπαση άλφα, ενώ η διάσπαση 152Dy και 159Dy προκαλείται κυρίως από σύλληψη ηλεκτρονίων.

Μέταλλο

Το Dysprosium έχει μεταλλική λάμψη και λαμπερή ασημί λάμψη. Είναι αρκετά μαλακό και μπορεί να κατεργαστεί χωρίς σπινθήρες εάν αποφευχθεί η υπερθέρμανση. Οι φυσικές ιδιότητες του δυσπροσίου επηρεάζονται ακόμη και από μια μικρή ποσότητα ακαθαρσιών. Το δυσπρόσιο και το χόλμιο έχουν την υψηλότερη μαγνητική ισχύ, ειδικά σε χαμηλές θερμοκρασίες. Ένας απλός σιδηρομαγνήτης δυσπρόσιο μετατρέπεται σε ελικοειδή αντισιδηρομαγνητική κατάσταση σε θερμοκρασίες κάτω από 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 αντιμετωπίζουν γειτονικά στρώματα με σταθερή γωνία . Αυτός ο ασυνήθιστος αντισιδηρομαγνητισμός μετατρέπεται σε διαταραγμένη (παραμαγνητική) κατάσταση στους 179 Κ (-94 C).

Εφαρμογή:

(1) Ως πρόσθετο για μόνιμους μαγνήτες νεοδυμίου σιδήρου βορίου, η προσθήκη περίπου 2-3% δυσπρόσιο σε αυτόν τον τύπο μαγνήτη μπορεί να βελτιώσει την καταναγκαστική του ικανότητα. Στο παρελθόν, η ζήτηση για δυσπρόσιο δεν ήταν υψηλή, αλλά με την αυξανόμενη ζήτηση για μαγνήτες νεοδυμίου σιδήρου βορίου, έγινε απαραίτητο πρόσθετο στοιχείο, με βαθμό γύρω στο 95-99,9%, και η ζήτηση επίσης αυξάνεται ραγδαία.

(2) Το Dysprosium χρησιμοποιείται ως ενεργοποιητής για τους φωσφόρους και το τρισθενές Dysprosium είναι ένα πολλά υποσχόμενο ιόν ενεργοποίησης για τριχρωμα φωταυγή υλικά με ένα κέντρο εκπομπής. Αποτελείται κυρίως από δύο ζώνες εκπομπής, η μία είναι κίτρινη εκπομπή και η άλλη μπλε εκπομπή. Ως τρίχρωμοι φωσφόροι μπορούν να χρησιμοποιηθούν φωταυγή υλικά με πρόσμιξη με δυσπρόσιο.

(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)Δυσπρόσιο μέταλλο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μαγνητοοπτικό υλικό αποθήκευσης με υψηλή ταχύτητα εγγραφής και ευαισθησία ανάγνωσης.

640

(5) Για την παρασκευή λαμπτήρων δυσπροσίου, η ουσία εργασίας που χρησιμοποιείται στους λαμπτήρες δυσπροσίου 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, εκτύπωση και άλλες εφαρμογές φωτισμού.

640 (1)

(6) Λόγω της μεγάλης περιοχής διατομής δέσμευσης 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 ουσία εργασίας 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 σύνθετων 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 άνω των 400 °C.

(9) Τα ψυγεία απομαγνήτισης θερμομόνωσης χρησιμοποιούν ορισμένους παραμαγνητικούς κρυστάλλους άλατος δυσπροσίου, συμπεριλαμβανομένου του γρανάτη δυσπρόσιο γαλλίου (DGG), του γρανάτη από αλουμίνιο δυσπρόσιο (DAG) και του γρανάτη σιδήρου δυσπροσίου (DyIG).

(10) Οι ενώσεις στοιχείων της ομάδας οξειδίου του καδμίου δυσπροσίου είναι πηγές υπέρυθρης ακτινοβολίας που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μελέτη χημικών αντιδράσεων. Το Dysprosium και οι ενώσεις του έχουν ισχυρές μαγνητικές ιδιότητες, γεγονός που τα καθιστά χρήσιμα σε συσκευές αποθήκευσης δεδομένων όπως οι σκληροί δίσκοι.

(11) Το τμήμα νεοδυμίου των μαγνητών νεοδυμίου σιδήρου βορίου μπορεί να αντικατασταθεί με δυσπρόσιο για να αυξηθεί η καταναγκασμός και να βελτιωθεί η αντίσταση στη θερμότητα των μαγνητών. Χρησιμοποιείται σε εφαρμογές με απαιτήσεις υψηλών επιδόσεων όπως κινητήρες κίνησης ηλεκτρικών οχημάτων. Τα αυτοκίνητα που χρησιμοποιούν αυτόν τον τύπο μαγνήτη μπορεί να περιέχουν έως και 100 γραμμάρια δυσπρόσιο ανά όχημα. Σύμφωνα με τις εκτιμώμενες ετήσιες πωλήσεις της Toyota των 2 εκατομμυρίων οχημάτων, σύντομα θα εξαντλήσει την παγκόσμια προσφορά μεταλλικού δυσπροσίου. Οι μαγνήτες που αντικαταστάθηκαν με δυσπρόσιο έχουν επίσης υψηλή αντοχή στη διάβρωση.

 

(12) Οι ενώσεις δυσπροσίου μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως καταλύτες στη διύλιση πετρελαίου και στη χημική βιομηχανία. Εάν προστεθεί δυσπρόσιο ως δομικός προαγωγέας σε έναν καταλύτη σύνθεσης αμμωνίας σιδηροξειδίου, η καταλυτική δραστηριότητα και η αντίσταση στη θερμότητα του καταλύτη μπορούν να βελτιωθούν. Το οξείδιο του δυσπροσίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως διηλεκτρικό κεραμικό υλικό υψηλής συχνότητας, με δομή Mg0-Ba0-Dy0n-Ti02, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για διηλεκτρικούς συντονιστές, διηλεκτρικά φίλτρα, διηλεκτρικούς διπλέκτες και συσκευές επικοινωνίας.


Ώρα ανάρτησης: 23 Αυγούστου 2023