יסוד אדמה נדיר קסום: דיספרוזיום

דיספרוזיום,סמל Dy ומספר אטומי 66. זה איסוד אדמה נדירעם ברק מתכתי. דיספרוזיום מעולם לא נמצא כחומר בודד בטבע, למרות שהוא קיים במינרלים שונים כמו איטריום פוספט.

השפע של דיספרוזיום בקרום הוא 6ppm, שהוא נמוך מזה של

איטריוםביסודות אדמה נדירים כבדים. זה נחשב לכבד שופע יחסית

אלמנט אדמה נדיר ומספק בסיס משאבים טוב ליישום שלו.

דיספרוסיום במצבו הטבעי מורכב משבעה איזוטופים, כאשר הנפוץ ביותר הוא 164 Dy.

דיספרוסיום התגלה בתחילה על ידי פול אכילק דה בוספלנד בשנת 1886, אך רק עם התפתחות טכנולוגיית חילופי היונים בשנות החמישים הוא היה מבודד לחלוטין. לדיספרוזיום יש מעט יישומים יחסית מכיוון שלא ניתן להחליפו באלמנטים כימיים אחרים.

למלחי דיספרוזיום מסיסים יש רעילות קלה, בעוד שלמלחים בלתי מסיסים נחשבים לא רעילים.

גילוי היסטוריה

התגלה על ידי: L. Boisbaudran, צרפתי

התגלה בשנת 1886 בצרפת

לאחר שמוסנדר נפרדארביוםאדמה וטרביוםאדמה מאדמה איטריום בשנת 1842, כימאים רבים השתמשו בניתוח ספקטרלי כדי לזהות ולקבוע שהם לא תחמוצות טהורות של יסוד, מה שעודד כימאים להמשיך להפריד ביניהם. שבע שנים לאחר הפרדת ההולמיום, בשנת 1886, חילק אותו בובבאדראנד לשניים ושמר על ההולמיום, השני נקרא דיספרוזיום, עם סמל היסוד Dy. מילה זו באה מהמילה היוונית dysprositos ומשמעותה 'קשה להשגה'. עם גילוי דיספרוזיום ויסודות אדמה נדירים אחרים, הושלם המחצית השנייה של השלב השלישי של גילוי יסודות אדמה נדירים.

תצורת אלקטרונים

פריסה אלקטרונית:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f10

אִיזוֹטוֹפּ

במצבו הטבעי, דיספרוזיום מורכב משבעה איזוטופים: 156Dy, 158Dy, 160Dy, 161Dy, 162Dy, 163Dy ו-164Dy. כל אלה נחשבים יציבים, למרות דעיכה של 156Dy עם זמן מחצית חיים של למעלה מ-1*1018 שנים. מבין האיזוטופים המתרחשים באופן טבעי, 164Dy הוא הנפוץ ביותר ב-28%, ואחריו 162Dy ב-26%. הפחות מספיק הוא 156Dy, 0.06%. 29 איזוטופים רדיואקטיביים סונתזו גם הם, בין 138 ל-173, במונחים של מסה אטומית. היציב ביותר הוא 154Dy עם זמן מחצית חיים של כ-3106 שנים, ואחריו 159Dy עם זמן מחצית חיים של 144.4 ימים. הכי לא יציב הוא 138 Dy עם זמן מחצית חיים של 200 מילישניות. 154Dy נגרמת בעיקר על ידי ריקבון אלפא, בעוד שדעיכת 152Dy ו-159Dy נגרמת בעיקר על ידי לכידת אלקטרונים.

מַתֶכֶת

לדיספרוזיום יש ברק מתכתי וברק כסף בהיר. הוא רך למדי וניתן לעבד אותו ללא ניצוצות אם נמנעת התחממות יתר. התכונות הפיזיקליות של דיספרוזיום מושפעות אפילו מכמות קטנה של זיהומים. לדיספרוזיום ולהולמיום יש את החוזק המגנטי הגבוה ביותר, במיוחד בטמפרטורות נמוכות. פרומגנט דיספרוזיום פשוט הופך למצב אנטי-פרומגנטי סליל בטמפרטורות מתחת ל-85 K (-188.2 C) ומעל 85 K (-188.2 C), כאשר כל האטומים מקבילים לשכבה התחתונה ברגע מסוים ופונים לשכבות סמוכות בזווית קבועה. . אנטי-פרומגנטיות יוצאת דופן זו הופכת למצב מופרע (פראמגנטי) ב-179 K (-94 C).

בַּקָשָׁה:

(1) כתוסף למגנטים קבועים של ברזל בורון ניאודימיום, הוספת כ-2-3% דיספרוזיום לסוג זה של מגנט יכולה לשפר את הכפייה שלו. בעבר, הביקוש לדיספרוזיום לא היה גבוה, אך עם הביקוש הגובר למגנטים מברזל בורון ניאודימיום, הוא הפך לאלמנט תוסף הכרחי, עם ציון של בסביבות 95-99.9%, וגם הביקוש עולה במהירות.

(2) דיספרוזיום משמש כמפעיל עבור זרחנים, ודיספרוסיום תלת-ערכי הוא יון מפעיל מבטיח לחומרים זוהרים משולשים במרכז פליטה יחיד. הוא מורכב בעיקר משתי פסי פליטה, האחד הוא פליטה צהובה, והשני הוא פליטה כחולה. חומרים זוהרים מסוממים בדיספרוזיום יכולים לשמש כזרחני טריקולור.

(3) דיספרוזיום הוא חומר גלם מתכת הכרחי להכנת סגסוגת מגנטוסטריקטית גדולה טרפנול, שיכולה לאפשר תנועות מכניות מדויקות.

(4)מתכת דיספרוזיום יכול לשמש כחומר אחסון מגנטו-אופטי עם מהירות הקלטה גבוהה ורגישות קריאה.

(5) להכנת מנורות דיספרוזיום, חומר העבודה המשמש במנורות דיספרוזיום הוא יודיד דיספרוזיום. לסוג זה של מנורה יש יתרונות כמו בהירות גבוהה, צבע טוב, טמפרטורת צבע גבוהה, גודל קטן וקשת יציבה. הוא שימש כמקור תאורה לסרטים, הדפסה ויישומי תאורה אחרים.

(6) בשל שטח החתך הגדול של לכידת נויטרונים של יסוד דיספרוזיום, הוא משמש בתעשיית האנרגיה האטומית למדידת ספקטרום נויטרונים או כבולם נויטרונים.

(7) Dy3Al5O12 יכול לשמש גם כחומר עבודה מגנטי לקירור מגנטי. עם התפתחות המדע והטכנולוגיה, תחומי היישום של דיספרוזיום ימשיכו להתרחב ולהתרחב.

(8) לננו-סיבים של תרכובת Dysprosium יש חוזק ושטח פנים גבוהים, כך שניתן להשתמש בהם לחיזוק חומרים אחרים או כזרזים. חימום תמיסה מימית של DyBr3 ו-NaF בלחץ של 450 בר למשך 17 שעות ל-450 מעלות צלזיוס יכול לייצר סיבי דיספרוסיום פלואוריד. חומר זה יכול להישאר בתמיסות מימיות שונות במשך יותר מ-100 שעות ללא פירוק או צבירה בטמפרטורות העולה על 400 מעלות צלזיוס.

(9) מקררי דה-מגנטיזציה של בידוד תרמי משתמשים בגבישי מלח דיספרוזיום פרמגנטיים מסוימים, כולל נופך דיספרוזיום גליום (DGG), נופך אלומיניום דיספרוזיום (DAG) ונופך ברזל דיספרוזיום (DyIG).

(10) תרכובות אלמנטים של קבוצת דיספרוסיום קדמיום אוקסיד הן מקורות קרינה אינפרא אדום שניתן להשתמש בהם כדי לחקור תגובות כימיות. לדיספרוזיום ולתרכובותיו יש תכונות מגנטיות חזקות, מה שהופך אותם לשימושיים בהתקני אחסון נתונים כגון כוננים קשיחים.

(11) ניתן להחליף את החלק הנאודימיום של מגנטים מברזל ניאודימיום בדיספרוזיום כדי להגביר את הכפייה ולשפר את עמידות החום של המגנטים. הוא משמש ביישומים עם דרישות ביצועים גבוהות כגון מנועי הנעה לרכב חשמלי. מכוניות המשתמשות במגנט מסוג זה יכולות להכיל עד 100 גרם דיספרוזיום לכל רכב. על פי אומדן המכירות השנתיות של טויוטה של ​​2 מיליון כלי רכב, היא תדלדל בקרוב את האספקה ​​העולמית של מתכת דיספרוזיום. למגנטים שהוחלפו בדיספרוזיום יש גם עמידות גבוהה בפני קורוזיה.

(12) תרכובות דיספרוזיום יכולות לשמש כזרזים בתעשיות זיקוק נפט ותעשיות כימיות. אם מוסיפים דיספרוזיום כמקדם מבני בזרז סינתזת אמוניה פריאוקסיד, ניתן לשפר את הפעילות הקטליטית ועמידות החום של הזרז. דיספרוסיום אוקסיד יכול לשמש כחומר רכיב קרמי דיאלקטרי בתדירות גבוהה, עם מבנה של Mg0-Ba0-Dy0n-Ti02, אשר יכול לשמש עבור מהודים דיאלקטריים, מסננים דיאלקטריים, דיפלקסרים דיאלקטריים והתקני תקשורת.