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 Редагувати
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 грец. δυσπροσιτος — важкодоступний.
Отримання Редагувати
Елементарний Диспрозій отримують відновленням DyCl3 або DyF3 кальцієм, натрієм або літієм. Після дистиляції у високому вакуумі отримують високочистий Dy.
Властивості Редагувати
Фізичні Редагувати
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 ГПа. 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 Редагувати
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 Редагувати
Диспрозій повільно, а при температурі вище 150 °C активно реагує з киснем повітря з утворенням диспрозій (ІІІ) оксиду:
Повільно реагує з водою, однак реакція пришвидшується при нагріванні з утворенням гідроксиду:
Диспрозій реагує з галогенами:
Sm реагує з розбавленими кислотами з утворенням Dy(III) іону який забарвлює розчин у жовтий колір (існує як [Dy(OH2)9]3+ аквакомплекс)
Ізотопи Редагувати
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).
Використання Редагувати
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 розмагнічуються. Додавання 3–6 % диспрозію в такі магніти значно покращує їх стійкість до високих температур. Такі магніти широко використовуються для виробництва електромобілів, вітряних турбін, потягів на магнітній підвісці тощо.
Іншим важливим застосунком диспрозію є матеріал Terfenol-D[en], 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-дисків.
Фосфід диспрозію — напівпровідник, що використовується у лазерних діодах.
Примітки Редагувати
- ↑ Poole, 2004, с. 352.
- ↑ Technical data for Dysprosium [ 12 серпня 2020 у Wayback Machine.](англ.)
- Isotopes of the Element Dysprosium [ 6 серпня 2020 у Wayback Machine.](англ.)
- How Does Temperature Affect Neodymium Magnets [ 25 вересня 2020 у Wayback Machine.](англ.)
- ↑ Applications of the Metal Dysprosium [ 4 липня 2020 у Wayback Machine.](англ.)
- ↑ What is Dysprosium? [ 5 серпня 2020 у Wayback Machine.](англ.)
Література Редагувати
- 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
- Encyclopedic Dictionary of Condensed Matter Physics / Charles P. Poole, Jr. — 1. — San Diego : Academic Press, 2004. — 1672 с. — ISBN 9780080545233.
Посилання Редагувати
- Диспрозій // Універсальний словник-енциклопедія. — 4-те вид. — К. : Тека, 2006.
- https://www.webelements.com/dysprosium/chemistry.html [ 16 січня 2021 у Wayback Machine.]