(Dysprosium; от греческого труднодоступный), Dy - хим. элемент III группы периодической системы элементов; ат. н. 66, ат. м. 162,50; относится к редкоземельным элементам. Металл светло-серого цвета с металлическим блеском, на воздухе тускнеет. В соединениях проявляет степень окисления +3. Известны с массовыми числами от 149 до 166, из них стабильны с массовыми числами 156, 158, 160, 161, 162, 163 и 164.
Открыт в 1886 франц. химиком П.-Э. Лекоком де Буабодраном. Содержание в земной коре 4,5 10-4%. Пром. минералами для получения диспрозия служат , и эвксенит. Диспрозий полиморфен, т-ра полиморфного превращения 1380° С. Кристаллическая решетка низкотемпературной модификации диспрозия - гексагональная плотноупакованная типа магния, с периодами а = 3,5923 А и с = 5,6475 А; плотность 8,54 г/см3; tпл 1407° С; tкип 2335° С; коэфф. термического расширения 10 10-6 град; теплоемкость 6,58 кал/г-атом град; электрическое сопротивление 91,2 мком см; точка - 169° С (104 К); сечение захвата тепловых нейтронов 1000 барн; работа выхода электронов 3,09 эв; модуль норм, упругости (модуль Юнга) 6433 кгс/мм2; предел прочности 26,8 кгс/мм2; HV = 42; удлинение 6%.
Легко поддается механической обработке. Диспрозий химически активен; при высоких температурах взаимодействует с кислородом, галогенами, азотом, серой и др. неметаллами. При длительном хранении на воздухе окисляется. Сплавляется со многими металлами; плавят его в инертной среде или в вакууме. Образует и соединения с большинством хим. элементов. Получают диспрозий металлотермическим восстановлением. , диспрозия перерабатывают во фторид, затем восстанавливают кальцием и дистиллируют для получения чистого металла.
Выпускают диспрозий в виде небольших слитков. В лабораторных условиях освоено получение монокристаллов диспрозия, его сплавов с др. редкоземельными элементами. Чистый диспрозий применяют для исследовательских целей. В сплавах с железом, никелем, медью и алюминием используют в качестве магнитного материала. диспрозия применяют как огнеупорные керамические материалы, для окраски стекла в желтый цвет.
Лит.: Диогенов Г. Г. История открытия химических элементов.
Статья на тему Диспрозий химический элемент
Диспрозий диспро́зий
(лат. Dysprosium), химический элемент III группы периодической системы, относится к лантаноидам. Металл; плотность 8,56 г/см 3 ; t пл 1409°С. Компонент специальных магнитных сплавов и стёкол. Название от греч. dysprósitos - труднодоступный.
ДИСПРОЗИЙДИСПРО́ЗИЙ (лат. Dysprosium, от греческого dysprositos - труднодоступный), Dy (читается «диспрозий»), химический элемент с атомным номером 66, атомная масса 162,50. Состоит из семи изотопов 156 Dy (0,052%), 158 Dy (0,090%), 160 Dy (2,29%), 161 Dy (18,88%), 162 Dy (25,53), 163 Dy (24,97%) и 164 Dy (28,18%). Конфигурация трех внешних электронных слоев 4s
2
p
6
d
10
f
10
5s
2
p
6
6s
2
. Степени окисления в соединениях +2, +3 и +4, валентности II, III, IV.
Относится к редкоземельным элементам (иттриевая подгруппа лантаноидов). Расположен в группе III B, в 6 периоде периодической системы.
Радиус нейтрального атома 0,177 нм, радиус иона Dy 2+ - 0,121-0,133 нм, иона Dy 3+ - 0,105-0,122 нм, иона Dy 4+ - 0,087 нм. Энергии ионизации 5,93, 11,67, 22,79, 41,47 эВ. Электроотрицательность по Полингу (см.
ПОЛИНГ Лайнус)
1,1.
История открытия
Открыл в 1886 Лекок де Буабодран (см.
ЛЕКОК ДЕ БУАБОДРАН Поль Эмиль)
, который обнаружил его спектроскопически, а затем выделил оксид.
Нахождение в природе
Содержание в земной коре 5х10 -4 %, в морской воде 7,3х10 -7 мг/л.
Вместе с другими редкоземельными элементами входит в состав минералов гадолинита, ксенотима, монацита (см.
МОНАЦИТ)
,
апатита (см.
АПАТИТ)
,
бастнезита (см.
БАСТНЕЗИТ)
и других.
Получение
Диспрозий получают восстановлением DyCl 3 или DyF 3 кальцием, натрием или литием.
Физические и химические свойства
Диспрозий - серебристо-серый металл. Ниже 1384 °C устойчив a-Dy с гексагональной решеткой, а
= 0,35603 нм, с
= 0,56465 нм, выше 1384 °C - b-Dy с кубической решеткой. Температура плавления 1409 °C, температура кипения 2587 °C, плотность 8,599 кг/дм 3 .
На воздухе диспрозий медленно окисляется, выше 100 °C - быстро. При нагревании металлический диспрозий реагирует с галогенами (см.
ГАЛОГЕНЫ)
, азотом, водородом. Взаимодействует с минеральными кислотами (кроме HF), образуя соли Dy (III), не взаимодействует с растворами щелочей.
Оксид Dy 2 О 3 (бесцветные кристаллы), обладает основными свойствами, ему отвечает основание Dy(ОН) 3 . Диспрозий при повышенной температуре корродирует большинство металлов, даже платину. (см.
ПЛАТИНА)
Применение
Фольгу диспрозия используют в нейтронной радиографии. DyI 3 - в производстве ламп для освещения улиц, стадионов. Dy 2 O 3 используют как компонент люминофоров красного свечения, специальных стекол. Хранят в вакууме или в инертной атмосфере. Cединения используют как компоненты специальных стекол, некоторых люминофоров и материалов современной микроэлектроники.
Энциклопедический словарь . 2009 .
Синонимы :Смотреть что такое "диспрозий" в других словарях:
Диспрозий - (Dysprosium), Dy, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 66, атомная масса 162,50; относится к редкоземельным элементам; металл. Диспрозий открыт французским химиком П. Лекоком де Буабодраном в 1886. … Иллюстрированный энциклопедический словарь
- (лат. Dysprosium) Dy, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 66, атомная масса 162,50, относится к лантаноидам. Металл; плотность 8,66 г/см³ tпл 1409 .C. Компонент специальных магнитных сплавов и стекол. Название… … Большой Энциклопедический словарь
- (символ Dy), серебристо белый металлический элемент ряда ЛАНТАНИДОВ. Основными рудами его являются монацит и бастнезит. Свойственная этому элементу способность поглощать нейтроны определяет его важность для систем регулирования АТОМНЫХ РЕАКТОРОВ … Научно-технический энциклопедический словарь
Сущ., кол во синонимов: 3 лантаноид (15) металл (86) элемент (159) Словарь синонимов ASIS … Словарь синонимов
диспрозий - Dy Элемент III группы Периодич. системы; ат. н. 66, ат. м. 162,5; РЗЭ; светло серый металл с металлич. блеском. Dy открыт в 1886 г. франц. химиком П. Э. Лекоком де Буабодраном. Содерж. Dy в земной коре 4,5715 4 %. Dy в соединениях проявл. степ.… … Справочник технического переводчика
У церия на 4f -уровне находятся два электрона – один за счет увеличения порядкового номера по сравнению с лантаном на единицу, а другой переходит с 5d -уровня на 4f . До гадолиния происходит последовательное увеличение числа электронов на 4f -уровне, а уровень 5d остается незанятым. У гадолиния дополнительный электрон занимает 5d -уровень, давая электронную конфигурацию 4f 75d 16s 2, а у следующего за гадолинием тербия происходит, аналогично церию, переход 5d -электрона на 4f -уровень (4f 96s 2). Далее до иттербия наблюдается монотонное увеличение числа электронов до 4f 14, а у завершающего ряд лютеция вновь появляется 5d -электрон (4f 145d 16s 2).
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Таблица 8.12. Электронные конфигурации и степени окисления 4 f -элементов (лантаноидов). |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Периодический характер заполнения 4f -орбиталей сначала по одному, а потом по два электрона предопределяет внутреннюю периодичность свойств лантаноидов. Периодически изменяются металлические радиусы, степени окисления, температуры плавления и кипения, величины магнитных моментов, окраска и другие свойства (рис. 8.15). Участие 4f -электронов в образовании химической связи обусловлено предварительным возбуждением на уровень 5d . Энергия возбуждения одного электрона невелика, поэтому обычно лантаноиды проявляют степень окисления III (табл. 8.12, рис. 8.15). Однако некоторые из них проявляют так называемые аномальные степени окисления – 2, 4. Эти состояния окисления связывают с образованием наиболее устойчивых электронных конфигураций 4f 0, 4f 7, 4f 14. Так, Ce и Tb приобретают конфигурации f 0 и f 7, переходя в состояние окисления +4, тогда как Eu и Yb имеют соответственно конфигурации – f 7 и f 14 в состоянии окисления +2. Однако существование Pr (IV), Sm (II), Dy (IV) и Tm (II) свидетельствует об относительности критерия особой устойчивости электронных конфигураций 4f 0, 4f 7 и 4f 14. Как и для d -элементов, стабильность состояния окисления наряду с этим фактором характеризуется термодинамическими параметрами реального соединения.
Ограниченная возможность возбуждения 4f -электронов определяет сходство химических свойств лантаноидов в одинаковых степенях окисления. Основные изменения в свойствах лантаноидов являются следствием f -сжатия, то есть уменьшения эффективных радиусов атомов и ионов с увеличением порядкового номера.
В свободном состоянии лантаноиды – весьма активные металлы. В ряду напряжений они находятся значительно левее водорода (электродные потенциалы лантаноидов составляют около –2,4 В). Поэтому все лантаноиды взаимодействуют с водой с выделением водорода:
а соединения со степенью окисления II (Eu, Sm, Yb) – восстановительные, причем окисляются даже водой:
Лантаноиды очень реакционноспособны и легко взаимодействуют со многими элементами периодической системы: в кислороде сгорают при 200–400 °С с образованием Э 2O 3, а в атмосфере азота при 750–1000 °С образуют нитриды. Церий в порошкообразном состоянии легко воспламеняется на воздухе, поэтому его используют при изготовлении кремней для зажигалок. Лантаноиды взаимодействуют с галогенами, серой, углеродом, кремнием и фосфором. Химическая активность элементов в ряду Ce–Lu несколько уменьшается из-за уменьшения их радиусов. С водородом лантаноиды образуют солеобразные гидриды ЭH 2 и ЭH 3, которые по свойствам более близки к гидридам щелочно-земельных металлов, чем к гидридам d-элементов. С кислородом все лантаноиды образуют оксиды типа Э 2O 3, являющиеся химически и термически устойчивыми; так, La 2O 3 плавится при температуре 2000 °С, а CeO 2 – около 2500 °С. Самарий, европий и иттербий, кроме оксидов Э 2O 3, образуют также монооксиды EuO, SmO, YbO. Церий легко образует оксид CeO 2. Оксиды лантаноидов в воде нерастворимы, но энергично ее присоединяют с образованием гидроксидов:
Гидроксиды лантаноидов по силе уступают лишь гидроксидам щелочно-земельных металлов. Лантаноидное сжатие приводит к уменьшению ионности связи Э–ОН и уменьшению основности в ряду Ce(OH) 3 – Lu(OH) 3.
Лантаноиды используют в металлургии для легирования сталей, что повышает прочность, жаростойкость и коррозийную устойчивость последних. Такие стали применяют для изготовления деталей сверхзвуковых самолетов и оболочек искусственных спутников Земли.
Добавление оксида лантана в стекла повышает их показатель преломления (так называемая лантаноидная оптика). Радиационно-оптическую устойчивость стекол повышает CeO 2. Стекла с неодимом используются в оптических квантовых генераторах. Оксиды гадолиния, самария и европия входят в состав защитных керамических покрытий от тепловых нейтронов в ядерных реакторах. Соединения лантаноидов используются в качестве катализаторов. Способность их соединяться с атмосферными газами используется для создания высокого вакуума.
СВОЙСТВА.
Диспрозий — 66
Диспрозий (Dy) — редкоземельный элемент
, атомный номер 66, атомная масса 162,5, температура плавления 1407ОС, плотность 8,5 г/см3.
Диспрозий — от греческого слова «диспрозитос», что означает — «труднодоступный». Учёным химикам понадобилось потратить много усилий и проявить большое упорство, для открытия этого элемента. Он был открыт в 1886 году, когда в составе «окиси », был выделен новый элемент лантаноид, которому, из-за сложности его открытия, было присвоено название — «диспрозий».
Этот элемент редко встречается в земной коре, он сильно распылён, очень трудно отделяется от других . В природе, однако, диспрозия больше чем серебра, висмута и сурьмы. Dy имеет семь естественных стабильных изотопов — они и составляют сам элемент Dy. В настоящее время, получено 12 искусственных радиоизотопов диспрозия, из которых пять изотопов альфа-радиоактивны, с небольшим периодом полураспада (от 7 минут до 13 часов).
Недавно открытый минерал, состоящий из , натрия и кальция, содержит в себе, также, много диспрозия. Этой диспрозиевой руде присвоено название «гагаринит», в честь первого космонавта.
Диспрозий — мягкий металл, серебристо-серой окраски
Содержание Dy в природных и техногенных видах сырья не столь значительно. В процентах от общего содержания он присутствует: в лопарите — 0,12%, в эвдиалите — 3,4%, в хибинском апатите — 1,1%, в фосфогипсе хибинского апатита — 0,8%, в природном концентрате Томтора — 0,8%. Распылённость диспрозия и трудная выделяемость его из руды, усложняют и удорожают его добычу и производство.
Dy был получен в чистом виде в 1906 году. Это мягкий металл, серебристо-серой окраски. На воздухе окисляется медленно, а при нагревании выше 100ОС — быстро. При нагревании диспрозий реагирует с галогенами, азотом и водородом. Реагирует с минеральными кислотами, образуя соли. Со щелочами — не взаимодействует.
ПОЛУЧЕНИЕ.
В настоящее время разработан двухстадийный способ получения элементарного диспрозия. Вначале окись диспрозия превращают во или . Затем на эти соединения воздействуют металлическим кальцием или натрием в сочетании с быстрым нагревом до 1500ОС и при этом получают металлический Dy с чистотой 99,76%.
ПРИМЕНЕНИЕ.
Металлургия. Диспрозий используется как легирующий компонент при получении сплавов цинка. Труднообрабатываемый , при легировании диспрозием, гораздо лучше поддаётся обработке давлением (прессование прутков). Диспрозий входит в состав сплавов редкоземельных металлов, используемых для раскисления стали.
Магнитные свойства. Магнитные свойства диспрозия и его соединений превосходят такие же свойства железа. Вместе с другим лантаноидом, диспрозий входит в качестве добавок в состав материалов для производства высокоэнергетических постоянных магнитов.
Катализаторы. Диспрозий используется в качестве катализатора в химической и нефтехимической отраслях.
Термоэлектрический эффект. Термоэлектрические материалы, выполненные на основе сплавов диспрозия, таких как монотеллурид диспрозия, позволяют получить высокую термоЭДС.
Люминофоры . Диспрозий применяется для изготовления металлогалогеновых ламп, применяемых для освещения больших площадей, используется как компонент для производства люминофоров красного свечения .
Медицина. Лазер, выполненный на основе диспрозия, излучает микроволны, которые применяются для лечения глазных болезней и кожной онкологии.
-
Достался с трудом. «Труднодоступный» — перевод имени одного из элементов . Речь о диспрозии.
Из редкоземельных веществ его открыли одним из последних в 1886-ом году. Лавры достались французскому химику Лекокому де Буабодрану.
Однако, он добыл лишь соединение диспрозия , работая с гольмиевой землей. В чистом виде металл получил еще один француз – Жорж Урбэн.
Это случилось в 1906-ом году. Диспрозий стал 12-ым из открытых редкоземельных, то есть, рассеянных и малораспространенных элементом.
Всего их 15. Почему вещество досталось ученым с таким трудом, и какое применение нашло, расскажем далее.
Свойства диспрозия
Диспрозий – химический элемент , выделенный из окиси . Ее, соответственно, добыли из гольмиевой земли.
Гольмий – один из лантаноидов – тех самых редкоземельных веществ. Их открытия напоминали игру с матрешкой. Первым ученые обнаружили .
Это уже было сенсацией. Но, потом, из остатков реакции выделили еще один. В «отходах» обнаружилась еще пара. И так по .
Каждый последующий элемент давался труднее предыдущего, поскольку свойства лантаноидов схожи.
Для выделения каждого последующего приходилось придумывать новые методы, опирающиеся на особенности конкретного вещества.
Узнать эти особенности, когда и элемента-то официально еще нет, не просто. Вот и объяснение названия диспрозия.
Для начала, рассмотрим его свойства, характерные для всех лантаноидов. Их порядковые номера в таблице Менделеева от 57-го по 71-ый. Диспрозий занимает 66-ю позицию.
Кроме прометия все лантаноиды имеют стабильные изотопы. Это значит, что ядра природных атомов элементов группы не преобразуются спонтанно, как, к примеру, у радиоактивных веществ.
К последним, 66-ой элемент принадлежит лишь в виде искусственно созданных нуклидов. Таковых получено 12.
Это диспрозий в возбужденном состоянии . изотопы стремятся к стабильности, выбрасывая уйму энергии. Такое состояние не способно длиться вечно.
Природных, стабильных разновидностей вещества 7.Они содержатся в ряде минералов, к примеру, монаците, лопарите, ксенотиме.
Из них и извлекают устойчивые нуклиды, которые, в свою очередь, служат основой для получения радиоактивных изотопов.
Исключая ядерные реакции, химическая активность лантаноидов зависит от заполнения 4f-подоболочки, то есть, четвертой электронной орбитали.
На ней начальные элементы группы имеют наибольшее число свободных мест. У последнего лютеция заняты все 14 позиций подоболочки, соответственно, вещество не активно.
Диспрозий располагается ближе к концу группы лантаноидов. На 4f-уровне 10 электронов.
То есть, химически 66-ой элемент малоактивен, образует некоторые галогениды, сульфиды. Не редкость и оксид диспрозия .
Из газов идут реакции с , углеродом и водородом. Типичны соли 66-го элемента, к примеру, бромид диспрозия .
В концентрированных соляной и азотной кислотах металл, а диспрозий – именно металл, растворяется.
В других кислотах 66-ой элемент покрывается защитной пленкой. Это малорастворимые . Они защищают вещество от распада.
В физическом плане, диспрозий – серо- металл. Из ряда лантаноидов выделяется тугоплавкостью.
Вещество размягчается при 1400-от градусах Цельсия. Кроме тугоплавкости, 66-ой элемент отличается ферромагнитными свойствами.
Значит, металл может намагничиваться спонтанно, в отсутствии внешнего поля. Правда, для этого нужны низкие температуры, ниже Кюри.
Имеется в виду не конкретная цифра, а отметка, при которой резко меняются свойства симметрии вещества.
У диспрозия высокая плотность в 8,3 граммов на кубический сантиметр. То есть, металл тяжелый, но не рекордсмен.
Пальму первенства в таблице Менделеева держит осмий. Его плотность – 22 грамма на кубический сантиметр.
Правда, широкая публика, как правило, мало осведомлена об осмии. Чтобы понимать, о чем речь, приведем плотность – 19 граммов на кубический сантиметр.
Получается, диспрозий больше чем в два раза легче солнечного металла. Однако, это не уменьшает значимость 66-го элемента для науки и промышленности. Изучим сбыта.
Применение диспрозия
Искусственные изотопы металла применяют в атомной энергетике. Там востребованы 161-ый и 164-ый нуклиды.
Они служат присадками, захватывающими нейтроны в стержнях реакторов. Материал требуется и для покрытия ядерных «топок» изнутри.
В реакторах, так же, есть стержни из карбида . Качества им добавляют добавки оксидов диспрозия.
Купить диспрозий стремятся и металлурги. Им элемент нужен для . Так именуют добавки к основным компонентам , улучшающие их свойства.
Так, рядом с диспрозием лучше поддается обработке давлением. Лигатура позволяет прессовать из циркония прутки.
Элемент диспрозий способен раскислить, а делает более прочными и тугоплавкими.
В сплавы с 66-ой металл добавляют из-за магнитострикционных свойств.
То есть, диспрозий позволяет продукции менять объем и линейные размеры, когда меняется состояние намагниченности.
Сплав 66-го вещества с феррумом деформируется лучше дуэта железа с тербием, поэтому, чаще встречается в мощных приводах для малых перемещений.
На основе сплавов 66-го элемента сделано и большинство термоэлектрических приборов.
Для них подойдет, к примеру, титанат диспрозия . Термоэлектрический эффект проявляется в местах стыковок полупроводников.
Проходя по ним, постоянный ток нагревает один спай, а другой, при этом, охлаждается.
Диспрозий подходит и в качестве люминофора. Свечение вещества исходит от металлогалогеновых ламп.
Они мощны, поэтому, применяются для освещения больших площадей, к примеру, уличных. Элемент, так же, добавляют в стекла-люминофоры.
Не обходится без редкоземельного металла и электроника. В частности, металл добавляют в экраны.
В медицине нужны микроволны, излучаемые диспрозием. С их помощью лечат кожную онкологию и борются с глазными недугами.
В общем, есть куда потратить запасы металла. Кстати, о них. Узнаем, сколько диспрозия имеем и как его добывают.
Добыча диспрозия
90% диспрозия добывают в КНР. Металл извлекают из минерального сырья. Из лантаноидов 66-ой элемент чуть ли не самый востребованный.
В недрах сокрыты 50 000 тонн редкоземельных металлов. На диспрозий приходятся примерно 4 тонны.
Металл используется граммами и их сотыми частями. Поэтому, бить тревогу рано. Но, в 2011-ом, к примеру, в КНР добычу диспрозия временно приостановили.
Японцы и другие производители электроники моментально подняли цены на товары. Но, поговорим не о стоимости готовой продукции, а о запросах на сам 66-ой элемент.
Цена диспрозия
На диспрозий цена , как уже стало понятно, во многом зависит от политики КНР.
Если не говорить о йодите диспрозия и прочих соединениях металла, а брать его чистое состояние, за кило отдашь около 250-от долларов США.
Хотя, из того же поступают предложения в районе 150-ти долларов при оптовых заказах.
Если же платить, к примеру, за оксид диспрозия, запросы продавцов снизятся до 20 долларов за 1000 граммов.
Зачастую, цены, вовсе, договорные. Товар специфический и договоренности о поставках заключаются путем переговоров, а не простого заказа на .
Атомная энергетика. Для активного захвата нейтронов, в стержни ядерных реакторов добавляют присадки из диспрозия-161 и из диспрозия-164. Также, эти присадки добавляются в покрытия и краски, применяемые в ядерных реакторах. в смеси с оксидом титана, в качестве дополнения, применяются как добавки в регулирующие стержни, выполненные из карбида бора в ядерных реакторах.
Магнитострикционный эффект. Деформация сплава диспрозий-железо, под воздействием переменного магнитного поля, сравнима и даже больше, чем у сплава тербий-железо, что позволяет сплаву диспрозий-железо конкурировать при его применении для тех же целей (создание мощных приводов для малых перемещений, создание источников сверхмощного звука, создание сверхмощных ультразвуковых излучателей).
