Достался с трудом. «Труднодоступный» — перевод имени одного из элементов . Речь о диспрозии.
Из редкоземельных веществ его открыли одним из последних в 1886-ом году. Лавры достались французскому химику Лекокому де Буабодрану.
Однако, он добыл лишь соединение диспрозия , работая с гольмиевой землей. В чистом виде металл получил еще один француз – Жорж Урбэн.
Это случилось в 1906-ом году. Диспрозий стал 12-ым из открытых редкоземельных, то есть, рассеянных и малораспространенных элементом.
Всего их 15. Почему вещество досталось ученым с таким трудом, и какое применение нашло, расскажем далее.
Свойства диспрозия
Диспрозий – химический элемент , выделенный из окиси . Ее, соответственно, добыли из гольмиевой земли.
Гольмий – один из лантаноидов – тех самых редкоземельных веществ. Их открытия напоминали игру с матрешкой. Первым ученые обнаружили .
Это уже было сенсацией. Но, потом, из остатков реакции выделили еще один. В «отходах» обнаружилась еще пара. И так по .
Каждый последующий элемент давался труднее предыдущего, поскольку свойства лантаноидов схожи.
Для выделения каждого последующего приходилось придумывать новые методы, опирающиеся на особенности конкретного вещества.
Узнать эти особенности, когда и элемента-то официально еще нет, не просто. Вот и объяснение названия диспрозия.
Для начала, рассмотрим его свойства, характерные для всех лантаноидов. Их порядковые номера в таблице Менделеева от 57-го по 71-ый. Диспрозий занимает 66-ю позицию.
Кроме прометия все лантаноиды имеют стабильные изотопы. Это значит, что ядра природных атомов элементов группы не преобразуются спонтанно, как, к примеру, у радиоактивных веществ.
К последним, 66-ой элемент принадлежит лишь в виде искусственно созданных нуклидов. Таковых получено 12.
Это диспрозий в возбужденном состоянии . изотопы стремятся к стабильности, выбрасывая уйму энергии. Такое состояние не способно длиться вечно.
Природных, стабильных разновидностей вещества 7.Они содержатся в ряде минералов, к примеру, монаците, лопарите, ксенотиме.
Из них и извлекают устойчивые нуклиды, которые, в свою очередь, служат основой для получения радиоактивных изотопов.
Исключая ядерные реакции, химическая активность лантаноидов зависит от заполнения 4f-подоболочки, то есть, четвертой электронной орбитали.
На ней начальные элементы группы имеют наибольшее число свободных мест. У последнего лютеция заняты все 14 позиций подоболочки, соответственно, вещество не активно.
Диспрозий располагается ближе к концу группы лантаноидов. На 4f-уровне 10 электронов.
То есть, химически 66-ой элемент малоактивен, образует некоторые галогениды, сульфиды. Не редкость и оксид диспрозия .
Из газов идут реакции с , углеродом и водородом. Типичны соли 66-го элемента, к примеру, бромид диспрозия .
В концентрированных соляной и азотной кислотах металл, а диспрозий – именно металл, растворяется.
В других кислотах 66-ой элемент покрывается защитной пленкой. Это малорастворимые . Они защищают вещество от распада.
В физическом плане, диспрозий – серо- металл. Из ряда лантаноидов выделяется тугоплавкостью.
Вещество размягчается при 1400-от градусах Цельсия. Кроме тугоплавкости, 66-ой элемент отличается ферромагнитными свойствами.
Значит, металл может намагничиваться спонтанно, в отсутствии внешнего поля. Правда, для этого нужны низкие температуры, ниже Кюри.
Имеется в виду не конкретная цифра, а отметка, при которой резко меняются свойства симметрии вещества.
У диспрозия высокая плотность в 8,3 граммов на кубический сантиметр. То есть, металл тяжелый, но не рекордсмен.
Пальму первенства в таблице Менделеева держит осмий. Его плотность – 22 грамма на кубический сантиметр.
Правда, широкая публика, как правило, мало осведомлена об осмии. Чтобы понимать, о чем речь, приведем плотность – 19 граммов на кубический сантиметр.
Получается, диспрозий больше чем в два раза легче солнечного металла. Однако, это не уменьшает значимость 66-го элемента для науки и промышленности. Изучим сбыта.
Применение диспрозия
Искусственные изотопы металла применяют в атомной энергетике. Там востребованы 161-ый и 164-ый нуклиды.
Они служат присадками, захватывающими нейтроны в стержнях реакторов. Материал требуется и для покрытия ядерных «топок» изнутри.
В реакторах, так же, есть стержни из карбида . Качества им добавляют добавки оксидов диспрозия.
Купить диспрозий стремятся и металлурги. Им элемент нужен для . Так именуют добавки к основным компонентам , улучшающие их свойства.
Так, рядом с диспрозием лучше поддается обработке давлением. Лигатура позволяет прессовать из циркония прутки.
Элемент диспрозий способен раскислить, а делает более прочными и тугоплавкими.
В сплавы с 66-ой металл добавляют из-за магнитострикционных свойств.
То есть, диспрозий позволяет продукции менять объем и линейные размеры, когда меняется состояние намагниченности.
Сплав 66-го вещества с феррумом деформируется лучше дуэта железа с тербием, поэтому, чаще встречается в мощных приводах для малых перемещений.
На основе сплавов 66-го элемента сделано и большинство термоэлектрических приборов.
Для них подойдет, к примеру, титанат диспрозия . Термоэлектрический эффект проявляется в местах стыковок полупроводников.
Проходя по ним, постоянный ток нагревает один спай, а другой, при этом, охлаждается.
Диспрозий подходит и в качестве люминофора. Свечение вещества исходит от металлогалогеновых ламп.
Они мощны, поэтому, применяются для освещения больших площадей, к примеру, уличных. Элемент, так же, добавляют в стекла-люминофоры.
Не обходится без редкоземельного металла и электроника. В частности, металл добавляют в экраны.
В медицине нужны микроволны, излучаемые диспрозием. С их помощью лечат кожную онкологию и борются с глазными недугами.
В общем, есть куда потратить запасы металла. Кстати, о них. Узнаем, сколько диспрозия имеем и как его добывают.
Добыча диспрозия
90% диспрозия добывают в КНР. Металл извлекают из минерального сырья. Из лантаноидов 66-ой элемент чуть ли не самый востребованный.
В недрах сокрыты 50 000 тонн редкоземельных металлов. На диспрозий приходятся примерно 4 тонны.
Металл используется граммами и их сотыми частями. Поэтому, бить тревогу рано. Но, в 2011-ом, к примеру, в КНР добычу диспрозия временно приостановили.
Японцы и другие производители электроники моментально подняли цены на товары. Но, поговорим не о стоимости готовой продукции, а о запросах на сам 66-ой элемент.
Цена диспрозия
На диспрозий цена , как уже стало понятно, во многом зависит от политики КНР.
Если не говорить о йодите диспрозия и прочих соединениях металла, а брать его чистое состояние, за кило отдашь около 250-от долларов США.
Хотя, из того же поступают предложения в районе 150-ти долларов при оптовых заказах.
Если же платить, к примеру, за оксид диспрозия, запросы продавцов снизятся до 20 долларов за 1000 граммов.
Зачастую, цены, вовсе, договорные. Товар специфический и договоренности о поставках заключаются путем переговоров, а не простого заказа на .
Диспрозий диспро́зий
(лат. Dysprosium), химический элемент III группы периодической системы, относится к лантаноидам. Металл; плотность 8,56 г/см 3 ; t пл 1409°С. Компонент специальных магнитных сплавов и стёкол. Название от греч. dysprósitos - труднодоступный.
ДИСПРОЗИЙДИСПРО́ЗИЙ (лат. Dysprosium, от греческого dysprositos - труднодоступный), Dy (читается «диспрозий»), химический элемент с атомным номером 66, атомная масса 162,50. Состоит из семи изотопов 156 Dy (0,052%), 158 Dy (0,090%), 160 Dy (2,29%), 161 Dy (18,88%), 162 Dy (25,53), 163 Dy (24,97%) и 164 Dy (28,18%). Конфигурация трех внешних электронных слоев 4s
2
p
6
d
10
f
10
5s
2
p
6
6s
2
. Степени окисления в соединениях +2, +3 и +4, валентности II, III, IV.
Относится к редкоземельным элементам (иттриевая подгруппа лантаноидов). Расположен в группе III B, в 6 периоде периодической системы.
Радиус нейтрального атома 0,177 нм, радиус иона Dy 2+ - 0,121-0,133 нм, иона Dy 3+ - 0,105-0,122 нм, иона Dy 4+ - 0,087 нм. Энергии ионизации 5,93, 11,67, 22,79, 41,47 эВ. Электроотрицательность по Полингу (см.
ПОЛИНГ Лайнус)
1,1.
История открытия
Открыл в 1886 Лекок де Буабодран (см.
ЛЕКОК ДЕ БУАБОДРАН Поль Эмиль)
, который обнаружил его спектроскопически, а затем выделил оксид.
Нахождение в природе
Содержание в земной коре 5х10 -4 %, в морской воде 7,3х10 -7 мг/л.
Вместе с другими редкоземельными элементами входит в состав минералов гадолинита, ксенотима, монацита (см.
МОНАЦИТ)
,
апатита (см.
АПАТИТ)
,
бастнезита (см.
БАСТНЕЗИТ)
и других.
Получение
Диспрозий получают восстановлением DyCl 3 или DyF 3 кальцием, натрием или литием.
Физические и химические свойства
Диспрозий - серебристо-серый металл. Ниже 1384 °C устойчив a-Dy с гексагональной решеткой, а
= 0,35603 нм, с
= 0,56465 нм, выше 1384 °C - b-Dy с кубической решеткой. Температура плавления 1409 °C, температура кипения 2587 °C, плотность 8,599 кг/дм 3 .
На воздухе диспрозий медленно окисляется, выше 100 °C - быстро. При нагревании металлический диспрозий реагирует с галогенами (см.
ГАЛОГЕНЫ)
, азотом, водородом. Взаимодействует с минеральными кислотами (кроме HF), образуя соли Dy (III), не взаимодействует с растворами щелочей.
Оксид Dy 2 О 3 (бесцветные кристаллы), обладает основными свойствами, ему отвечает основание Dy(ОН) 3 . Диспрозий при повышенной температуре корродирует большинство металлов, даже платину. (см.
ПЛАТИНА)
Применение
Фольгу диспрозия используют в нейтронной радиографии. DyI 3 - в производстве ламп для освещения улиц, стадионов. Dy 2 O 3 используют как компонент люминофоров красного свечения, специальных стекол. Хранят в вакууме или в инертной атмосфере. Cединения используют как компоненты специальных стекол, некоторых люминофоров и материалов современной микроэлектроники.
Энциклопедический словарь . 2009 .
Синонимы :Диспрозий - (Dysprosium), Dy, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 66, атомная масса 162,50; относится к редкоземельным элементам; металл. Диспрозий открыт французским химиком П. Лекоком де Буабодраном в 1886. … Иллюстрированный энциклопедический словарь
- (лат. Dysprosium) Dy, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 66, атомная масса 162,50, относится к лантаноидам. Металл; плотность 8,66 г/см³ tпл 1409 .C. Компонент специальных магнитных сплавов и стекол. Название… … Большой Энциклопедический словарь
- (символ Dy), серебристо белый металлический элемент ряда ЛАНТАНИДОВ. Основными рудами его являются монацит и бастнезит. Свойственная этому элементу способность поглощать нейтроны определяет его важность для систем регулирования АТОМНЫХ РЕАКТОРОВ … Научно-технический энциклопедический словарь
Сущ., кол во синонимов: 3 лантаноид (15) металл (86) элемент (159) Словарь синонимов ASIS … Словарь синонимов
диспрозий - Dy Элемент III группы Периодич. системы; ат. н. 66, ат. м. 162,5; РЗЭ; светло серый металл с металлич. блеском. Dy открыт в 1886 г. франц. химиком П. Э. Лекоком де Буабодраном. Содерж. Dy в земной коре 4,5715 4 %. Dy в соединениях проявл. степ.… … Справочник технического переводчика
Диспрозий - один из самых распространенных элементов иттриевой подгруппы. В земной коре его в 4,5 раза больше, чем вольфрама. Выглядит он так же, как и остальные члены редкоземельного семейства, проявляет валентность 3+ , окраска окиси и солей - светло-желтая, обычно с зеленоватым, реже с оранжеватым оттенком.
Название этого элемента происходит от греческого, что означает «труднодоступный». Название элемента № 66 отразило трудности, с которыми пришлось столкнуться его первооткрывателю. Окисел этого элемента - землю диспрозию - открыл Лекок де Буабодран спектроскопически, а затем выделил ее из окиси иттрия. Произошло это в 1886 г., а через 20 лет Урбен получил диспрозий в относительно чистом виде.
Однако более или менее точно определить основные физико-химические константы этого элемента удалось лишь после того, как А. Н. Даапе и Ф. Спендинг разработали двухстадийный способ получения элементарного диспрозия. Сначала окись диспрозия превращают во фторид, на который затем воздействуют металлическим кальцием при быстром нагревании до 1500° С. Таким способом получают серебристо-белый пластичный металл с плотностью 8,5 г/см 3 , который плавится при 1407° С. Сейчас в нашей стране получают кальциетермический диспрозий чистотой 99,76%.
Среди прочих лантаноидов диспрозий мало чем выделяется . Правда, ему, как и гадолинию , при определенных условиях свойствен ферромагнетизм, но только при низкой температуре.
У церия на 4f -уровне находятся два электрона – один за счет увеличения порядкового номера по сравнению с лантаном на единицу, а другой переходит с 5d -уровня на 4f . До гадолиния происходит последовательное увеличение числа электронов на 4f -уровне, а уровень 5d остается незанятым. У гадолиния дополнительный электрон занимает 5d -уровень, давая электронную конфигурацию 4f 75d 16s 2, а у следующего за гадолинием тербия происходит, аналогично церию, переход 5d -электрона на 4f -уровень (4f 96s 2). Далее до иттербия наблюдается монотонное увеличение числа электронов до 4f 14, а у завершающего ряд лютеция вновь появляется 5d -электрон (4f 145d 16s 2).
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Таблица 8.12. Электронные конфигурации и степени окисления 4 f -элементов (лантаноидов). |
Периодический характер заполнения 4f -орбиталей сначала по одному, а потом по два электрона предопределяет внутреннюю периодичность свойств лантаноидов. Периодически изменяются металлические радиусы, степени окисления, температуры плавления и кипения, величины магнитных моментов, окраска и другие свойства (рис. 8.15). Участие 4f -электронов в образовании химической связи обусловлено предварительным возбуждением на уровень 5d . Энергия возбуждения одного электрона невелика, поэтому обычно лантаноиды проявляют степень окисления III (табл. 8.12, рис. 8.15). Однако некоторые из них проявляют так называемые аномальные степени окисления – 2, 4. Эти состояния окисления связывают с образованием наиболее устойчивых электронных конфигураций 4f 0, 4f 7, 4f 14. Так, Ce и Tb приобретают конфигурации f 0 и f 7, переходя в состояние окисления +4, тогда как Eu и Yb имеют соответственно конфигурации – f 7 и f 14 в состоянии окисления +2. Однако существование Pr (IV), Sm (II), Dy (IV) и Tm (II) свидетельствует об относительности критерия особой устойчивости электронных конфигураций 4f 0, 4f 7 и 4f 14. Как и для d -элементов, стабильность состояния окисления наряду с этим фактором характеризуется термодинамическими параметрами реального соединения.
Ограниченная возможность возбуждения 4f -электронов определяет сходство химических свойств лантаноидов в одинаковых степенях окисления. Основные изменения в свойствах лантаноидов являются следствием f -сжатия, то есть уменьшения эффективных радиусов атомов и ионов с увеличением порядкового номера.
В свободном состоянии лантаноиды – весьма активные металлы. В ряду напряжений они находятся значительно левее водорода (электродные потенциалы лантаноидов составляют около –2,4 В). Поэтому все лантаноиды взаимодействуют с водой с выделением водорода:
а соединения со степенью окисления II (Eu, Sm, Yb) – восстановительные, причем окисляются даже водой:
Лантаноиды очень реакционноспособны и легко взаимодействуют со многими элементами периодической системы: в кислороде сгорают при 200–400 °С с образованием Э 2O 3, а в атмосфере азота при 750–1000 °С образуют нитриды. Церий в порошкообразном состоянии легко воспламеняется на воздухе, поэтому его используют при изготовлении кремней для зажигалок. Лантаноиды взаимодействуют с галогенами, серой, углеродом, кремнием и фосфором. Химическая активность элементов в ряду Ce–Lu несколько уменьшается из-за уменьшения их радиусов. С водородом лантаноиды образуют солеобразные гидриды ЭH 2 и ЭH 3, которые по свойствам более близки к гидридам щелочно-земельных металлов, чем к гидридам d-элементов. С кислородом все лантаноиды образуют оксиды типа Э 2O 3, являющиеся химически и термически устойчивыми; так, La 2O 3 плавится при температуре 2000 °С, а CeO 2 – около 2500 °С. Самарий, европий и иттербий, кроме оксидов Э 2O 3, образуют также монооксиды EuO, SmO, YbO. Церий легко образует оксид CeO 2. Оксиды лантаноидов в воде нерастворимы, но энергично ее присоединяют с образованием гидроксидов:
Гидроксиды лантаноидов по силе уступают лишь гидроксидам щелочно-земельных металлов. Лантаноидное сжатие приводит к уменьшению ионности связи Э–ОН и уменьшению основности в ряду Ce(OH) 3 – Lu(OH) 3.
Лантаноиды используют в металлургии для легирования сталей, что повышает прочность, жаростойкость и коррозийную устойчивость последних. Такие стали применяют для изготовления деталей сверхзвуковых самолетов и оболочек искусственных спутников Земли.
Добавление оксида лантана в стекла повышает их показатель преломления (так называемая лантаноидная оптика). Радиационно-оптическую устойчивость стекол повышает CeO 2. Стекла с неодимом используются в оптических квантовых генераторах. Оксиды гадолиния, самария и европия входят в состав защитных керамических покрытий от тепловых нейтронов в ядерных реакторах. Соединения лантаноидов используются в качестве катализаторов. Способность их соединяться с атмосферными газами используется для создания высокого вакуума.
(от греч. dysprositos - труднодоступный; лат. Dysprosium) Dy, хим. элемент III гр. периодич. системы; относится к редкоземельным элементам
(иттриевая подгруппа лантаноидов), ат. н. 66, ат. м. 162,50. Состоит из 7 стабильных изотопов: 156 Dy, 138 Dy, 160 Dy, 161 Dy, 162 Dy, 163 Dy и 164 Dy. Поперечное сечение поглощения тепловых нейтронов 10 - 25 м 2 . Конфигурация внеш. электронных оболочек 4f 10 5s 2 5p 6 5d 0 6s 2 ; степени окисления +3, реже +2, +4; энергия ионизации Dy 0: Dy + : Dy 2+ : Dy 3+ : Dy 4+ соотв. 5,93, 11,67, 22,79, 41,47 эВ; атомный радиус 0,177 нм, ионный радиус (в скобках указано координац. число) Dy 2+ 0,121 нм (6), 0,127 нм (7), 0,133 нм (8), Dy 3+ 0,105 нм (6), 0,111 нм (7), 0,117 нм (8), 0,122 нм (9), Dy 4+ 0,087 нм (8). Содержание в земной коре 5.10 - 4 %
по массе, в морской воде 7,3.10 - 7 мг/л; вместе с др. РЗЭ присутствует в минералах гадолините, ксенотиме, в небольших кол-вах - в монаците, апатите, бастнезите. Д. - металл светло-серого цвета. Ниже 1384 °С устойчив a-Dy: кристаллич. решетка гексаген, плотноупакованная типа Mg, а =
0,35603 нм, с= 0,56465 нм, z =
2, пространств. группа Р6 3 / ттс,
плота. 8,559 г/см 3 . Выше 1384 °С a-Dy переходит в b-Dy: решетка кубич. типа a-Fe, а =
0,398 нм, z = 2, пространств. группа Im3m, плотн. 8,660 г/см 3 . Т. пл. 1409 °С, т. кип. 2587 °С; С 0 p 28,16 Дж/(моль. К); DH 0 пл 10,87 кДж/моль, DH 0 исп 229,70 кДж/молъ; S 0 298 75,45 Дж/(моль. К); давление пара при 1409 °С 71,9 Па; теплопроводность 11,5 Вт/(м. К); r 9.10 - 7 Ом. м (273 К); температурный коэф. линейного расширения 1,18.10 - 6 К - 1 . Ферромагнетик, точка Кюри 88,3 К. Легко поддается мех. обработке. Предел текучести 225 МПа (20 °С). Д. на воздухе медленно окисляется при ~20°С, быстро выше 100 °С; взаимод. с минер. к-тами (кроме HF), образуя соли Dy(III), не взаимод. с р-рами щелочей. Бурно реагирует при нагр. с N 2 , H 2 , Сl 2 , Вr 2 , I 2 , медленно с F 2 даже при 530 °С.
О к с и д (сесквиоксид) Dy 2 O 3 - бесцв. кристаллы; существует в двух модификациях - с моноклинной решеткой (b-Dy 2 O 3 , а= 0,1397 нм, b= 0,3519 нм, с= 0,8661 нм, b = 100°, z =
4, пространств. группа С2/m) и кубической (a-Dy 2 O 3 , а Ч
1,0665 нм, z = 16, пространств. группа Iа
3,
плотн. 8,16 г/см 3); т-ра перехода a: b 2070 °С, т. пл. 2400 °С; С 0 р
116,3 Дж/(моль. К); DH 0 обр -1868 кДж/моль; S 0 298
150,8 Дж/(моль. К); не раств. в воде. Получают разложением Dy 2 (C 2 O 4) 3 , Dy(NO 3) 3 и др. обычно выше 800 °С на воздухе.
Х л о р и д DyCl 3 - бесцв. кристаллы; решетка моноклинная (а= 0,691 нм, b= 1,197 нм, с= 0,640 нм, b = 111,2°, z = 4, пространств. группа С2/m); т. пл. 654 °С, т. кип. 1627 °С; плотн. 3,617 г/см 3 ; С 0 p 96,86 Дж/(моль. К); DH 0 обр -983 кДж/моль; S 0 298 154 Дж/(моль. К); хорошо раств. в воде. Получают взаимод. смеси Сl 2 и ССl 4 с Dy 2 (C 2 O 4) 3 выше 200 °С, хлорированием Д. выше 200 °С и др.
Ф т о р и д DyF 3 - бесцв. кристаллы с орторомбич. решеткой ( а =
0,6460 нм, b =
0,6906 нм, с =
0,4376 нм, z= 4, пространств. группа Рпта,
плотн. 7,466 г/см 3); при 1030 °С переходит в гексаген, модификацию с плотн. 7,70 г/см 3 ; т. пл. 1157 °С, т. кип. > 2200 °С; С 0 р
96,61 Дж/(моль. К); DH 0 обр Ч 1719,6 кДж/моль; не раств. в воде. Получают при действии фтористоводородной к-ты на соед. Д., фторированием Д. и др. Д. получают восстановлением DyCl 3 или DyF 3 кальцием, Na или Li. Фольгу Д. используют в нейтронной радиографии облученных материалов, DуI 3 - в произ-ве ламп для освещения улиц, стадионов, Dу 2 О 3 - как компонент люминофоров красного свечения, спец. стекол. Хранят Д. в вакууме или инертной атмосфере. Д. при повыш. т-ре корродирует большинство материалов, в т. ч. Pt. Открыт в 1886 П. Э. Лекоком де Буабодраном. Л. И. Мартыненко. С. Д. Моисеев. Ю. М. Киселев.
Большой энциклопедический политехнический словарь
Энциклопедический словарь Брокгауза и Евфрона