Диспрозій

Диспрозій (Dy)
Атомний номер66
Зовнішній вигляд простої речовиним'який, сріблясто-сірий метал
Властивості атома
Атомна маса (молярна маса)162,50 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома180 пм
Енергія іонізації (перший електрон)567,0(5,88) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація[Xe] 4f10 6s2
Хімічні властивості
Ковалентний радіус159 пм
Радіус іона(+3e) 90,8 пм
Електронегативність (за Полінгом)1,19
Електродний потенціалDy←Dy3+ -2,29В
Dy←Dy2+ -2,2В
Ступені окиснення+3
Термодинамічні властивості
Густина8,55 г/см³
Молярна теплоємність0,173 Дж/(К·моль)
Теплопровідність10,7 Вт/(м·К)
Температура плавлення1685 К
Теплота плавлення16,6 кДж/моль
Температура кипіння2835 К
Теплота випаровування283 кДж/моль
Молярний об'єм19,0 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґраткигексагональна
Період ґратки3,590 Å
Відношення с/а1,573
Температура Дебая185 [1] К
Інші властовості
Критична точкан/д
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
CMNS: Диспрозій у Вікісховищі

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

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

Елементарний Диспрозій отримують відновленням DyCl3 або DyF3 кальцієм, натрієм або літієм. Після дистиляції у високому вакуумі отримують високочистий Dy.

Властивості

Фізичні

Модуль всебічного стиску: адіабатичний — 41,1 ГПа, ізотермічний — 39 ГПа[1].

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[2]. Твердість за Віккерсом — 42 HV[1].

Питомий опір монокристала вздовж головної осі — 77,4×10−8 Ом·м, у перпендикулярному напрямку — 100,3×10−8 Ом·м[1], у полікристала — 91×10−8 Ом·м[2]. Температурний коефіцієнт електричного опору — 1,19×10−3 К−1[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[1].

Магнітна сприйнятливість — 1,28 у одиницях СІ[1].

Швидкість звуку — 2710 м/с[2]. Переріз поглинання теплових нейтронів — 1050 барн[1].

Алотропні форми

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

Диспрозій повільно, а при температурі вище 150 °C активно реагує з киснем повітря з утворенням диспрозій (ІІІ) оксиду:

4 Dy + 3 O2 → 2 Dy2O3

Повільно реагує з водою, однак реакція пришвидшується при нагріванні з утворенням гідроксиду:

2 Dy + 6 H2O → 2 Dy(OH)3 + 3 H2

Диспрозій реагує з галогенами:

2 Dy + 3 F2 → 2 DyF3 [сіль зеленого кольору ]
2 Dy + 3 Cl2 → 2 DyCl3 [сіль білого кольору]
2 Dy + 3 Br2 → 2 DyBr3 [сіль білого кольору ]
2 Dy + 3 I2 → 2 DyI3 [сіль зеленого кольору ]

Sm реагує з розбавленими кислотами з утворенням Dy(III) іону який забарвлює розчин у жовтий колір (існує як [Dy(OH2)9]3+ аквакомплекс)

2 Dy + 3 H2SO4 → 2 Dy3+ + 3 SO2−
4 + 3 H2↑

Ізотопи

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)[3].

Використання

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[4]. Додавання 3–6 % диспрозію в такі магніти значно покращує їх стійкість до високих температур[5]. 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[5].

Металокерамічні композити з нікелю і оксиду диспрозію добре поглинають теплові нейтрони і використовуються у ядерній енергетиці[5].

Оксид диспрозію використовується як допант при виготовленні спеціалізованих електричних компонентів[5].

Йодид диспрозію використовується у металгалогенових лампах білого світла[5].

Диспрозій використовувався для покриття деяких CD-дисків[6].

Фосфід диспрозію — напівпровідник, що використовується у лазерних діодах[6].

Примітки

  1. ↑ а б в г д е ж и Poole, 2004, с. 352.
  2. ↑ а б в Technical data for Dysprosium [Архівовано 12 серпня 2020 у Wayback Machine.](англ.)
  3. ↑ Isotopes of the Element Dysprosium [Архівовано 6 серпня 2020 у Wayback Machine.](англ.)
  4. ↑ How Does Temperature Affect Neodymium Magnets [Архівовано 25 вересня 2020 у Wayback Machine.](англ.)
  5. ↑ а б в г д Applications of the Metal Dysprosium [Архівовано 4 липня 2020 у Wayback Machine.](англ.)
  6. ↑ а б What is Dysprosium? [Архівовано 5 серпня 2020 у Wayback Machine.](англ.)

Література

  • 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

Strategi Solo vs Squad di Free Fire: Cara Menang Mudah!