Диспро́зий ( химический символ — Dy , от лат. Dy sprosium ) — химический элемент 3-й группы (по устаревшей классификации — побочной подгруппы третьей группы, IIIB) шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева , с атомным номером 66.

Относится к семейству лантаноидов .

Простое вещество диспрозий — это редкоземельный серебристо-серый металл. В чистом виде в природе не встречается, однако входит в состав некоторых минералов, например, ксенотима .

Свойства

Физические

Полная электронная конфигурация атома диспрозия: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁰ .

Диспрозий — это серебристо-серый металл . Не радиоактивен . Является ферромагнетиком .

Ниже 1384 °C устойчив, α-модификация с гексагональной плотноупакованной решёткой.

Температура плавления — 1407 °C, кипения — 2567 °C. Плотность 8551 кг/м ³ . Точка Кюри 88,3 К .

Химические

В соединениях проявляет степень окисления +3. Металлический диспрозий медленно окисляется на воздухе при температуре 20 °C .

При нагревании металлический диспрозий реагирует с галогенами, азотом, водородом. Взаимодействует с минеральными кислотами (кроме HF), образуя соли Dy (III), не взаимодействует с растворами щелочей ^{[ источник не указан 1485 дней ]} .

История

В 1878 году было обнаружено, что в рудах эрбия содержатся оксиды гольмия и тулия . В 1886 году в Париже французский химик Поль Эмиль Лекок де Буабодран , работая с оксидом гольмия, отделил от него оксид диспрозия . Его процедура выделения диспрозия включала растворение оксида диспрозия в кислоте, а затем добавление аммиака для осаждения гидроксида. Он смог изолировать диспрозий от его оксида только после более чем 30 попыток. После успеха он назвал элемент диспрозием от греческого диспрозитос ( др.-греч. δυσπρόσιτος ), что означает «трудно получить». Элемент не был выделен в относительно чистой форме до тех пор, пока в начале 1950-х годов Фрэнк Спеддинг из Университета штата Айова не разработал методы ионного обмена .

Из-за его применения в постоянных магнитах , используемых для ветряных турбин , утверждалось, что диспрозий будет одним из главных объектов геополитической конкуренции в мире, в сфере возобновляемых источников энергии . Но эта точка зрения подверглась критике за то, что она не учла, что большинство ветряных турбин не используют постоянные магниты, а также за недооценку силы экономических стимулов для расширения производства .

Нахождение в природе

Кларк диспрозия в земной коре (по Тэйлору) — 5 г/т, содержание в воде океанов — 2,9⋅10 ⁻⁶ . Вместе с другими редкоземельными элементами входит в состав минералов гадолинита , ксенотима, монацита , апатита , бастензита и других.

Месторождения

Диспрозий добывается в месторождениях лантаноидов , наиболее значительные из которых находятся в Китае , США , Вьетнаме , Афганистане , России ( Кольский полуостров ), Кыргызстане , Австралии , Бразилии , Индии . Значительны запасы в глубоководном месторождении редкоземельных минералов у тихоокеанского острова Минамитори в исключительной экономической зоне Японии .

Изотопы

Естественный диспрозий состоит из 7 стабильных изотопов: ¹⁵⁶ Dy, ¹⁵⁸ Dy, ¹⁶⁰ Dy, ¹⁶¹ Dy, ¹⁶² Dy, ¹⁶³ Dy и ¹⁶⁴ Dy; ¹⁶⁴ Dy является наиболее распространённым (28,26 % естественного диспрозия). Описаны 29 радиоизотопов , наиболее стабильны из которых ¹⁵⁴ Dy с периодом полураспада 3 000 000 лет, ¹⁵⁹ Dy с периодом полураспада 144,4 суток, ¹⁶⁶ Dy с периодом полураспада 81,6 часа. У остальных радиоактивных изотопов период полураспада менее 10 часов. Диспрозий имеет также 12 ядерных изомеров , наиболее стабильный из которых ^165m Dy с периодом полураспада 1,257 мин.

Получение

Диспрозий получают восстановлением DyCl ₃ или DyF ₃ кальцием, натрием или литием.

Цены

Цены на металлический диспрозий в слитках чистотой 99—99,9 % в 2008 году составляли 180—250 долларов за 1 кг (260—360 евро/кг).

В 2014 году 10 грамм диспрозия чистотой 99,9 % можно было купить за 114 евро (11400 евро/кг) ^{[ источник не указан 2314 дней ]} . За 2010-е годы стоимость диспрозия выросла на 2000 % .

Применение

• Металлургия . Диспрозий служит легирующим компонентом цинковых сплавов. Добавление диспрозия к цирконию резко улучшает его технологичность (но увеличивает сечение захвата тепловых нейтронов). Так, легированный диспрозием цирконий легко поддается обработке давлением (прессование прутков).
• Лазерные материалы . Ионы диспрозия применяются в медицинских лазерах (длина волны — 2,36 мкм ).
• Катализаторы . Применяется в качестве эффективного катализатора.
• Ядерная энергетика . Диспрозий применяется в атомной технике (борид, борат, оксид, гафнат, титанат) как активно захватывающий нейтроны материал (покрытия, эмали, краски, регулирующие стержни), сечение захвата природной смеси изотопов около 930 барн , а самыми активными в природной смеси изотопов к захвату нейтронов являются диспрозий-161 (585 барн) и диспрозий-164 (2700 барн). Например, в регулирующих стержнях реакторов ВВЭР-1000 применяется , однако лишь в качестве дополнения, основная часть стержня заполнена карбидом бора . Эффективность поглощения у титаната диспрозия меньше, чем у бора, но на диспрозии поглощаются нейтроны с вылетом только гамма-квантов , без испускания альфа-частиц, поэтому это вещество не распухает .
• Гигантский магнитострикционный эффект . Сплав диспрозий-железо, в поликристаллическом и особенно в монокристаллическом виде применяется как мощный магнитострикционный материал.
• Термоэлектрические материалы . Термо-ЭДС монотеллурида диспрозия — около 15—20 мкВ/К.
• Электроника . Ортоферрит диспрозия ограниченно находит применение в электронике.
• Магнитные материалы . Оксид диспрозия применяется в производстве сверхмощных магнитов.
• Источники света . Диспрозий применяется для производства осветительных металлогалогеновых ламп со спектром, близким к солнечному. Dy ₂ O ₃ используют как компонент люминофоров красного свечения.

Биологическая роль

Биологической роли не несёт. Металлическая пыль диспрозия раздражает лёгкие.

Примечания

Ссылки