Dysprosium: Het element
Dysprosium(van Grieks dysprositos = moeilijk toegankelijk) is een scheikundig element met symbool Dy en atoomnummer 66. Het is eenzacht zilvergrijs lanthanide met een metallische heldere glans. Dysprosium is in 1886 ontdekt door de Fransman Paul Émile Lecoq de Boisbaudran toen hij erin slaagde om dysprosiumoxide te isoleren uit erbiumerts. Het duurde tot begin vijftiger jaren van de twintigste eeuw, na ontwikkeling van de ionenwisselaar, om het element te produceren.Plaats van het element dysprosium in het periodiek systeem
Dysprosium (Dy) is een zacht, goed vervormbaar zeldzame (aard)metaal, verborgen in mineralen als monaziet en bastnaesite. Het is een vonkvrij metaal, dat met een mes te snijden is. In water en zuur lost het op onder vorming van waterstof. Het wordt langzaam aangetast in lucht bij kamertemperatuur. Het ion is driewaardig positief Dy3+ dus in verbindingen bevindt dysprosium zich normaliter in de Dy3+ toestand.Algemene eigenschappen van het element dysprosium
| Naam | Symbool | Atoom- nummer | Groep | Periode | Blok | Reeks | Kleur |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Dysprosium | Dy | 66 | Scandium groep | Periode 6 | F-blok |
| Zilvergrijs |
Chemische eigenschappen van het element
| Atoommassa (u) | Elektronenconfiguratie | Oxidatietoestanden | Elektronegativiteit (Pauling) | Atoomstraal (pm) | ionisatiepotentiaal (kJ/mol) |
|---|---|---|---|---|---|
| 162,50 | [Xe]4f10 6s2 | +3 | 1,22 | 176 | 1e 573 2e 1126 3e 2200 |
Fysische eigenschappen van het element
| Dicht heid (kg•m−3) | Smelt- punt (K) | Kook- punt (K) | Aggregatie- toestand | Verdampings- warmte (kJ/mol) | Kristal- structuur | Specifieke warmte (J/kg.K) | Elektrische weerstand (μΩ.cm) | Warmte- geleiding (W/m.K) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 8550 | 1685 | 2540 | Vast | 293 | Hexagonaal | 170 | 57 | 10,7 |
Isotopen van het element dysproium
Er zijn 7 natuurlijke stabiele dysprosiumisotopen en 28 radioactieve isotopen waarvan 154Dy de langste halveringstijd (3•10↑6 jaar) heeft. De rest heeft kortere halveringstijden: 159Dy - 144 dagen, 16Dy - 81uur, alle anderen minder dan 10 uur.Natuurlijk voorkomende dysprosium is een mengsel van de 7 isotopen.De meest voorkomende isotoop is 164Dy op 28,2%.
Stabielste isotopen van dysprosium
| Isotoop | RA(%) | Halveringstijd | Verval | VE(MeV) | Vervalproduct |
|---|---|---|---|---|---|
| 154Dy | Synthetisch | 3x10↑6 jaar | alfa | 2,95 | 150Gd |
| 155Dy | Synthetisch | 9,9 uur | EV | 2,1 | 155Tb |
| 156Dy | 0,06 | Stabiel met 90 neutronen | [/TD][TD] | [/TD] | |
| Synthetisch | 8,1 uur | EV | 1,34 | 157Tb | |
| 158Dy | 0,1 | Stabiel met 92 neutronen | [/TD][TD] | [/TD] | |
| Synthetisch | 144 dagen | EV | 0,37 | 159Tb | |
| 160Dy | 2,34 | Stabiel met 94 neutronen | [/TD][TD] | [/TD] | |
| 18,9 | Stabiel met 95 neutronen | [/TD][TD] | [/TD] | ||
| 25,5 | Stabiel met 96 neutronen | [/TD][TD] | [/TD] | ||
| 24,9 | Stabiel met 97 neutronen | [/TD][TD] | [/TD] | ||
| 28,2 | Stabiel met 98 neutronen | [/TD][TD] | [/TD] | ||
| Synthetisch | 2,33 uur | Beta- | 1,29 | 165Ho | |
| 166Dy | Synthetisch | 81,6 uur | beta- | 0,49 | 166Ho |
Voorkomen en winning van dysprosium
Het isoleren van dysprosium is lastig omdat het grote overeenkomsten vertoont met erbium en holmium en de andere lathaniden. De belangrijkste lanthanide ertsen zijn monaziet, en bastnaesiet. De eerste is orthofosfaat mineral LnPO4 (Ln staat voor een mengsel van lathaniden in de erts) en de tweede is een fluoridecarbonate LnCO3F. Meest voorkomende lanthaniden in dit mineraal zijn: cerium, lanthanum, neodymium, and praseodymium. Monaziet bevat ook thorium and ytrrium die het process bemoeilijken omdat thorium en de vervalproducten radioactief zijn.Dysprosium wordt heden gewonnen, met ionenwisselaars, uit monaziet ((Ce, La, Th, Nd, Y)PO4). De wereldproductie dysprosium is circa 100 ton per jaar. China produceert 99% van dysprosium in de wereld. Veel van deze toepassingen liggen in de schone energiesector en andere groeimarkten en een dysprosium tekort wordt dan ook op middellang termijn verwacht. maar dat geldt voor veel zeldzame (aard)metalen.
Toepassingen van dysprosium
- Het is een goede neutronenvanger en beschikt over een hoog smeltpunt waardoor dysprosium geschikt is voor gebruik in nucleaire installaties. Dysprosium(III)oxide kan gecombineerd met nikkel worden gebruikt voor het koelen van regelstaven in nucleaire reactoren.
- Omdat het neutronen absorbeert en een hoog smeltpunt heeft, is dysprosium geschikt om met staal te legeren voor gebruik in atoomreactoren. Dysprosiumoxide-nickel cement wordt gebruikt voor koelen van nucleaire reactorstaven.
- Gecombineerd met vanadium en andere lanthaniden wordt dysprosium gebruikt als lasermateriaal.
- Zouten van dysprosium worden in gasontladingslampen gebruikt om een specifieke kleurtemperatuur te creëren.
- Dysprosium and holmium vormen de sterkste magneten.
- Het wordt ook gebruikt in zeldzame aardmetalen lampen (MSR) in de filmindustrie. Dysprosiumjodide wordt gebruikt om een wit licht te produceren.
- Toepassing in dosimeters om de hoeveelheid straling te meten waaraan iemand is blootgesteld gedurende een bepaalde tijd.
- Terfenol-D (een terbium, ijzer, dysprosium legering) expandeert en comprimeert in de aanwezigheid van een magnetisch veld (magnetostrictie) en wordt gebruikt in sonarsystemen van schepen, in sensoren en transducers.
- Dysprosium wordt gebruikt in dataopslag toepassingen zoals compact discs en harde schijven.
- Dysprosium vervangt neodymium om de coërciviteit in aandrijfmotoren van hybride voertuigen te verhogen.
- Dysprosium wordt gebruikt in brandstofinjectoren, transducers (zet ene energievorm om in een andere, bijvoorbeeld elektriciteit in geluid) en mechanische resonatoren.
