Dysprosium
Saviez-vous ...
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Dysprosium | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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66 Dy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Apparence | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
blanc argent?? | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Propri??t??s g??n??rales | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nom, symbole, nombre | dysprosium, Dy, 66 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Prononciation | / r?? ɪ s p r oʊ z Je ə m / affichage PROH -zee-əm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Cat??gorie Metallic | lanthanides | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Groupe, p??riode, bloc | n / a, 6, fa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Poids atomique standard | 162,500 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Configuration ??lectronique | [ Xe ] 4f 10 6s 2 2, 8, 18, 28, 8, 2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Histoire | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
D??couverte | Lecoq de Boisbaudran (1886) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Propri??t??s physiques | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Phase | solide | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Densit?? (?? proximit?? rt) | 8,540 g ?? cm -3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Liquid densit?? au mp | 8,37 g ?? cm -3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Point de fusion | 1680 K , 1407 ?? C, 2565 ?? F | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Point d'??bullition | 2840 K, 2562 ?? C, 4653 ?? F | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
La chaleur de fusion | 11,06 kJ ?? mol -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Chaleur de vaporisation | 280 kJ ?? mol -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Capacit?? thermique molaire | 27,7 J ?? mol -1 ?? K -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
La pression de vapeur | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Propri??t??s atomiques | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
??tats d'oxydation | 3, 2, 1 (Faiblement oxyde de base) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
??lectron??gativit?? | 1,22 (??chelle de Pauling) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
??nergies d'ionisation | 1er: 573,0 kJ ?? mol -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2??me: 1130 kJ ?? mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3??me: 2200 kJ ?? mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Rayon atomique | 178 h | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Rayon covalente | 192 ?? 19 heures | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Miscellan??es | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Crystal structure | hexagonale compacte | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ordre magn??tique | paramagn??tique ?? 300 K | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
R??sistivit?? ??lectrique | ( rt) (α, poly) 926 nΩ ?? m | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Conductivit?? thermique | 10,7 W ?? m -1 ?? K -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Dilatation thermique | ( rt) (α, poly) 9,9 um / (m ?? K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Vitesse du son (tige mince) | (20 ?? C) 2,710 m ?? s -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Le module d'Young | (Formulaire de α) 61,4 GPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Module de cisaillement | (Formulaire de α) 24,7 GPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Module Bulk | (Formulaire de α) 40,5 GPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Coefficient de Poisson | (Formulaire de α) 0,247 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Duret?? Vickers | 540 MPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Duret?? Brinell | 500 MPa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Num??ro de registre CAS | 7429-91-6 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
La plupart des isotopes stables | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Article d??taill??: Isotopes de dysprosium | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Dysprosium est un ??l??ment chimique avec le symbole Dy et de num??ro atomique 66. C'est un ??l??ment de terre rare avec un ??clat d'argent m??tallique. Dysprosium est jamais trouv?? dans la nature comme ??l??ment libre, si elle se trouve dans divers min??raux, tels que x??notime. Naturellement dysprosium se produisant est compos?? de sept isotopes , la plupart abondant qui est de 164 Dy.
Dysprosium a ??t?? identifi?? en 1886 par Paul ??mile Lecoq de Boisbaudran, mais n'a pas ??t?? isol?? sous forme pure jusqu'?? ce que le d??veloppement de techniques d'??change d'ions dans les ann??es 1950. Dysprosium est utilis?? pour l'absorption des neutrons thermiques section transversale ??lev??e dans la fabrication des barres de commande dans r??acteurs nucl??aires, pour sa haute la susceptibilit?? magn??tique dans les applications de stockage de donn??es, et en tant que composant de Terfenol-D. Les sels solubles de dysprosium sont l??g??rement toxique, alors que les sels insolubles sont consid??r??s comme non toxiques.
Caract??ristiques
Propri??t??s physiques
Dysprosium est un ??l??ment des terres rares qui a un m??tallique, ??clat argent brillant. Il est suffisamment souple pour ??tre coup?? avec un couteau, et peut ??tre usin?? sans provoquer en cas de surchauffe est ??vit??e. Caract??ristiques physiques de dysprosium peuvent ??tre fortement affect??es m??me par de faibles quantit??s d'impuret??s.
Dysprosium et l'holmium ont les forces magn??tiques les plus ??lev??s des ??l??ments, en particulier ?? basses temp??ratures. Dysprosium a simple ordre ferromagn??tique ?? des temp??ratures inf??rieures ?? 85 K (-188,2 ?? C). Au-dessus de 85 K (-188,2 ?? C), il se transforme en une h??lice ??tat antiferromagn??tique dans lequel tous les moments atomiques dans un particulier couche de plan de base sont parall??les et orient??s selon un angle fixe les moments de couches adjacentes. Ce antiferromagn??tisme inhabituelle transforme en d??sordre ( paramagn??tique) ??tat ?? 179 K (-94 ?? C).
Propri??t??s chimiques
Dysprosium m??tallique ternit lentement ?? l'air et br??le facilement pour former dysprosium (III) de l'oxyde:
- Dy 4 + 3 O 2 → 2 Dy 2 O 3
Dysprosium est assez ??lectropositive et r??agit lentement avec l'eau froide et assez rapidement avec de l'eau chaude pour former l'hydroxyde de dysprosium:
- Dy 2 (s) + 6 H 2 O (l) → 2 Dy (OH) 3 (aq) + 3 H 2 (g)
Dysprosium m??tal r??agit vigoureusement avec tous les halog??nes au-dessus de 200 ?? C:
- 2 Dy (s) + 3 F 2 (g) → 2 DyF 3 (s) [vert]
- 2 Dy (s) + 3 Cl 2 (g) → 2 DyCl 3 (s) [blanc]
- 2 Dy (s) + 3 Br 2 (g) → 2 DyBr 3 (s) [blanc]
- 2 Dy (s) + 3 I 2 (g) → 2 Dyl3 (s) [vert]
Dysprosium dilu?? dissout facilement dans l'acide sulfurique pour former des solutions contenant le jaune Dy (III), des ions qui existent en tant que [Dy 2 (OH) 9] 3+ complexes:
- 2 Dy (s) + 3 H 2 SO 4 (aq) → 2 Dy 3+ (aq) + 3 SO 2-
4 (aq) + 3 H 2 (g)
Compos??s
halog??nures de dysprosium, tels que DyF 3 et DyBr 3, ont tendance ?? prendre une couleur jaune. l'oxyde de dysprosium, ??galement connu sous le nom d'oxyde de dysprosium, est une poudre blanche qui est hautement magn??tique , d'autant plus que l'oxyde de fer.
Dysprosium combine avec divers non-m??taux ?? des temp??ratures ??lev??es pour former des compos??s binaires avec diff??rentes composition et d'oxydation trois Etats et parfois deux, comme DyN, DPJ, DYH 2 et 3 DYH; Dys, Dys 2, Dy 2 S 3 et S Dy 5 7; DYB 2, DYB 4, 6 et DYB DYB 12, ainsi que Dy 3 C et Dy 2 C 3.
le carbonate de dysprosium, Dy 2 (CO 3) 3, et du sulfate de dysprosium, Dy 2 (SO 4) 3, le r??sultat de r??actions similaires. La plupart des compos??s de dysprosium sont solubles dans l'eau, bien que le carbonate de dysprosium t??trahydrat?? (Dy 2 (CO 3) 3 ?? 4H 2 O) et le dysprosium oxalate d??cahydrat?? (Dy 2 (C 2 O 4) 3 ?? 10H 2 O) sont tous deux insolubles dans l'eau.
Isotopes
Naturellement dysprosium se produisant est compos?? de sept isotopes : 156 Dy, 158 Dy, 160 Dy, 161 Dy, 162 Dy, 163 Dy, 164 et Dy. Ceux-ci sont tous consid??r??s comme stables, bien que 156 Dy d??sint??gre par d??sint??gration alpha avec une demi-vie de plus de 1 ?? 10 18 ans. Parmi les isotopes naturels, 164 Dy est le plus abondante ?? 28%, suivie par 162 Dy ?? 26%. Le moins abondant est 156 Dy ?? 0,06%.
Vingt-neuf des radio-isotopes ont ??galement ??t?? synth??tis??s, en masse atomique allant de 138 ?? 173. Le plus stable de ceux-ci est de 154 Dy avec une demi-vie d'environ 3 ?? 10 6 ans, suivi de 159 Dy, avec une demi-vie de 144,4 jours. L'moins stable est 138 Dy, avec une demi-vie de 200 ms. Les isotopes qui sont plus l??gers que les isotopes stables ont tendance ?? se d??sint??grer essentiellement par β + d??croissance, tandis que ceux qui sont plus lourds ont tendance ?? pourrir par β -. d??sint??gration, ?? quelques exceptions pr??s 154 Dy se d??sint??gre principalement par d??sint??gration alpha, et 152 et 159 Dy Dy carie principalement par capture d'??lectrons. Dysprosium comporte ??galement au moins 11 isom??res m??tastables, en masse atomique allant de 140 ?? 165. Le plus stable de ceux-ci est 165m Dy, qui a une demi-vie de 1,257 minutes. 149 Dy a deux isom??res m??tastables, dont la seconde, 149m2 Dy, a une demi vie de 28 ns.
Histoire
En 1878, l'erbium minerais ont ??t?? trouv??s pour contenir les oxydes d' holmium et le thulium . Chimiste fran??ais Paul ??mile Lecoq de Boisbaudran, tout en travaillant avec oxyde d'holmium, s??par?? de l'oxyde de dysprosium dans Paris en 1886. Sa proc??dure pour isoler le dysprosium impliqu??s dissoudre l'oxyde de dysprosium dans de l'acide, puis en ajoutant de l'ammoniac pour pr??cipiter l'hydroxyde. Il n'a pu isoler de son oxyde de dysprosium, apr??s plus de 30 tentatives de sa proc??dure. Sur r??ussir, il a nomm?? l'??l??ment le dysprosium des dysprositos grecs (de δυσπρόσιτος), ce qui signifie ??difficiles ?? obtenir". Cependant, l'??l??ment n'a pas ??t?? isol?? sous forme relativement pure jusqu'?? ce que le d??veloppement de techniques d'??change d'ions par Frank Spedding au Iowa State University dans les ann??es 1950.
En 1950, Glenn T. Seaborg, Albert Ghiorso, et Stanley G. Thompson bombard??s 241 Am avec des ions d'h??lium, qui ont produit des atomes avec un num??ro atomique de 97 et qui ressemblaient de pr??s la lanthanides voisin terbium . Parce que le terbium a ??t?? nomm?? d'apr??s Ytterby, la ville dans laquelle elle et plusieurs autres ??l??ments ont ??t?? d??couverts, ce nouvel ??l??ment a ??t?? nomm?? berkelium pour la ville dans laquelle il a ??t?? synth??tis??. Toutefois, lorsque l'??quipe de recherche ??l??ment 98 synth??tis??, ils ne pouvaient pas penser ?? une bonne analogie pour le dysprosium, et ?? la place du nom de l'??l??ment californium en l'honneur de l'??tat dans lequel il a ??t?? synth??tis??. L'??quipe de recherche a continu?? ?? "souligner que, en reconnaissance du fait que le dysprosium est nomm?? sur la base d'un mot grec signifiant?? difficile d'obtenir au, que les chercheurs pour un autre ??l??ment il ya un si??cle ont trouv?? difficile de aller en Californie ".
Occurrence
Dysprosium ne se rencontre jamais comme un ??l??ment libre, mais on le trouve dans de nombreux min??raux , y compris x??notime, fergusonite, gadolinite, eux??nite, polycrase, blomstrandine, monazite et bastn??site; souvent avec de l'erbium et holmium ou d'autres ??l??ments des terres rares. Actuellement, la plupart de dysprosium est obtenu ?? partir des ions adsorption minerais argileuses du sud de la Chine, et les sources futures comprendra la r??gion Halls Creek en Australie occidentale. Dans le haut yttrium version de ceux-ci, le dysprosium se trouve ??tre le plus abondant des lourds lanthanides , comprenant jusqu'?? 8.7% du concentr?? (par comparaison ?? environ 65% pour l'yttrium). La concentration de Dy dans la cro??te terrestre est d'environ 5,2 mg / kg et ?? l'eau de mer de 0,9 ng / l.
Production
Dysprosium est obtenu principalement ?? partir sable monazite, un m??lange de diff??rents phosphates. Le m??tal est obtenu comme sous-produit de l'extraction commerciale de l'yttrium. En isolant le dysprosium, la plupart des m??taux ind??sirables peuvent ??tre ??limin??s par un ou magn??tiquement proc??d?? de flottation. Dysprosium peut alors ??tre s??par?? des autres m??taux de terres rares par un ??change d'ions processus de d??placement. Les ions dysprosium r??sultants peuvent ensuite r??agir avec soit un atome de fluor ou de chlore pour former du fluorure de dysprosium, DyF 3, ou le chlorure de dysprosium, DyCl 3. Ces compos??s peuvent ??tre r??duits en utilisant soit le calcium ou des m??taux lithium dans les r??actions suivantes:
- 3 Ca + 2 DyF 3 → 2 Dy + 3 CaF 2
- 3 Li + DyCl Dy + 3 → 3 LiCl
Les composants sont plac??s dans une tantale creuset et cuites dans un h??lium atmosph??re. Lorsque la r??action progresse, les compos??s d'halog??nure de dysprosium et fondu r??sultant se s??parent en raison de diff??rences de densit??. Lorsque le m??lange refroidit, le dysprosium peut ??tre coup?? ?? l'??cart des impuret??s.
Environ 100 tonnes de dysprosium sont produites dans le monde chaque ann??e, avec 99% de ce total produit en Chine. prix de dysprosium ont augment?? de pr??s de vingt fois, de 7 $ la livre en 2003, ?? 130 $ US la livre ?? la fin de 2010. Selon le D??partement de l'??nergie des ??tats-Unis, le large ??ventail de ses utilisations actuelles et projet??es, ainsi que l'absence de tout remplacement imm??diatement appropri??, rend le dysprosium l'??l??ment le plus critique unique pour les technologies ??nerg??tiques propres ??mergents - m??me leurs plupart des projections conservatrices pr??disent un d??ficit de dysprosium avant 2015.
Applications
Dysprosium est utilis??, en conjonction avec le vanadium et d'autres ??l??ments, en faisant laser mat??riaux et l'??clairage commercial. En raison de dysprosium plus haut absorption des neutrons thermiques la section transversale, l'oxyde de dysprosium-nickel cermets sont utilis??es dans les barres de commande neutrophages en les r??acteurs nucl??aires. Dysprosium- cadmium chalcog??nures sont des sources de rayonnement infrarouge qui est utile pour ??tudier des r??actions chimiques. Parce que le dysprosium et ses compos??s sont tr??s sensibles ?? la magn??tisation, ils sont utilis??s dans diverses applications de stockage de donn??es, comme dans disques durs.
N??odyme -fer-bore aimants peuvent avoir jusqu'?? 6% du n??odyme substitu?? par le dysprosium pour ??lever le coercivit?? pour les applications exigeantes telles que les moteurs de propulsion pour v??hicules ??lectriques hybrides. Cette substitution exigerait jusqu'?? 100 grammes de dysprosium pour voiture hybride produite. Bas?? sur Projet??es 2.000.000 unit??s de Toyota par an, l'utilisation de dysprosium dans des applications telles que ce seraient rapidement ??puiser l'offre disponible du m??tal. La substitution de dysprosium peut ??galement ??tre utile dans d'autres applications, car il am??liore la r??sistance ?? la corrosion des aimants.
Dysprosium est l'une des composantes de Terfenol-D, ainsi que du fer et de terbium. Terfenol-D a la temp??rature ambiante plus ??lev??e magn??tostriction de tout mat??riau connu; cette propri??t?? est employ??e dans transducteurs, ?? large bande r??sonateurs m??caniques et de haute pr??cision des injecteurs de carburant liquide.
Dysprosium est utilis?? dans dosim??tres pour mesurer rayonnement ionisant. Cristaux de du sulfate de calcium ou le fluorure de calcium sont dop??es avec le dysprosium. Lorsque ces cristaux sont expos??s ?? un rayonnement, les atomes de dysprosium deviennent excit?? et luminescent. La luminescence peut ??tre mesur??e pour d??terminer le degr?? d'exposition ?? laquelle le dosim??tre a ??t?? soumis.
Nanofibres de compos??s de dysprosium ont une grande r??sistance et une grande surface; par cons??quent, ils peuvent ??tre utilis??s pour le renforcement d'autres mat??riaux et en tant que catalyseur. Fibres de fluorure d'oxyde de dysprosium peuvent ??tre produits par chauffage d'une solution aqueuse de NaF et DyBr 3 ?? 450 ?? C ?? 450 bars de pression pendant 17 heures. Ce mat??riau est remarquablement robuste, survivant plus de 100 heures dans diverses solutions aqueuses ?? des temp??ratures sup??rieures ?? 400 ?? C sans re-dissoudre ou l'agr??gation.
l'iodure de dysprosium et du bromure de dysprosium sont utilis??s dans l'??clairage de haute intensit??. Ces compos??s se dissocient ?? proximit?? du centre chaud de la lampe lib??rant isol??s atomes de dysprosium. Ce dernier r??-??mettre de la lumi??re dans la partie verte et rouge du spectre produisant ainsi efficacement la lumi??re brillante.
Pr??cautions
Comme beaucoup de poudres, la poudre de dysprosium peut pr??senter un risque d'explosion lorsqu'il est m??lang?? avec de l'air et quand une source d'inflammation est pr??sente. Feuilles minces de la substance peuvent ??galement se enflammer par des ??tincelles ou par des ??lectricit?? statique. feux de dysprosium ne peuvent pas ??tre mis par l'eau. Il peut r??agir avec l'eau pour produire inflammables hydrog??ne gaz. feux de chlorure de dysprosium, cependant, peut ??tre ??teint avec de l'eau, tandis que le fluorure de dysprosium et l'oxyde de dysprosium sont ininflammables. le nitrate de dysprosium, Dy (NO 3) 3, est un solide agent oxydant et se enflamme facilement au contact de substances organiques.
Les sels de dysprosium soluble, tel que le chlorure de dysprosium et du nitrate de dysprosium, sont l??g??rement toxique lorsqu'il est ing??r??. Les sels insolubles, cependant, ne sont pas toxiques. Bas?? sur la toxicit?? de chlorure de dysprosium de souris , il est estim?? que l'ingestion de 500 grammes ou plus pourrait ??tre fatal ?? un ??tre humain.