(Dysprosium; от греческого труднодоступный), Dy - хим. элемент III группы периодической системы элементов; ат. н. 66, ат. м. 162,50; относится к редкоземельным элементам. Металл светло-серого цвета с металлическим блеском, на воздухе тускнеет. В соединениях проявляет степень окисления +3. Известны с массовыми числами от 149 до 166, из них стабильны с массовыми числами 156, 158, 160, 161, 162, 163 и 164.
Открыт в 1886 франц. химиком П.-Э. Лекоком де Буабодраном. Содержание в земной коре 4,5 10-4%. Пром. минералами для получения диспрозия служат , и эвксенит. Диспрозий полиморфен, т-ра полиморфного превращения 1380° С. Кристаллическая решетка низкотемпературной модификации диспрозия - гексагональная плотноупакованная типа магния, с периодами а = 3,5923 А и с = 5,6475 А; плотность 8,54 г/см3; tпл 1407° С; tкип 2335° С; коэфф. термического расширения 10 10-6 град; теплоемкость 6,58 кал/г-атом град; электрическое сопротивление 91,2 мком см; точка - 169° С (104 К); сечение захвата тепловых нейтронов 1000 барн; работа выхода электронов 3,09 эв; модуль норм, упругости (модуль Юнга) 6433 кгс/мм2; предел прочности 26,8 кгс/мм2; HV = 42; удлинение 6%.
Легко поддается механической обработке. Диспрозий химически активен; при высоких температурах взаимодействует с кислородом, галогенами, азотом, серой и др. неметаллами. При длительном хранении на воздухе окисляется. Сплавляется со многими металлами; плавят его в инертной среде или в вакууме. Образует и соединения с большинством хим. элементов. Получают диспрозий металлотермическим восстановлением. , диспрозия перерабатывают во фторид, затем восстанавливают кальцием и дистиллируют для получения чистого металла.
Выпускают диспрозий в виде небольших слитков. В лабораторных условиях освоено получение монокристаллов диспрозия, его сплавов с др. редкоземельными элементами. Чистый диспрозий применяют для исследовательских целей. В сплавах с железом, никелем, медью и алюминием используют в качестве магнитного материала. диспрозия применяют как огнеупорные керамические материалы, для окраски стекла в желтый цвет.
Лит.: Диогенов Г. Г. История открытия химических элементов.
Статья на тему Диспрозий химический элемент
Лантаноиды – это 14 элементов, следующих за лантаном, у которых к электронной конфигурации лантана последовательно добавляются 14 4f -электронов. В табл. 8.12 приведены электронные конфигурации лантаноидов и их наиболее устойчивые степени окисления. Общая электронная конфигурация лантаноидов – 4f 2–145d 0–16s 2.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.
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.
Диспрозий — 66
Диспрозий (Dy) — редкоземельный элемент
, атомный номер 66, атомная масса 162,5, температура плавления 1407ОС, плотность 8,5 г/см3.
Диспрозий — от греческого слова «диспрозитос», что означает — «труднодоступный». Учёным химикам понадобилось потратить много усилий и проявить большое упорство, для открытия этого элемента. Он был открыт в 1886 году, когда в составе «окиси », был выделен новый элемент лантаноид, которому, из-за сложности его открытия, было присвоено название — «диспрозий».
Этот элемент редко встречается в земной коре, он сильно распылён, очень трудно отделяется от других . В природе, однако, диспрозия больше чем серебра, висмута и сурьмы. Dy имеет семь естественных стабильных изотопов — они и составляют сам элемент Dy. В настоящее время, получено 12 искусственных радиоизотопов диспрозия, из которых пять изотопов альфа-радиоактивны, с небольшим периодом полураспада (от 7 минут до 13 часов).
Недавно открытый минерал, состоящий из , натрия и кальция, содержит в себе, также, много диспрозия. Этой диспрозиевой руде присвоено название «гагаринит», в честь первого космонавта.
Диспрозий — мягкий металл, серебристо-серой окраски
Содержание Dy в природных и техногенных видах сырья не столь значительно. В процентах от общего содержания он присутствует: в лопарите — 0,12%, в эвдиалите — 3,4%, в хибинском апатите — 1,1%, в фосфогипсе хибинского апатита — 0,8%, в природном концентрате Томтора — 0,8%. Распылённость диспрозия и трудная выделяемость его из руды, усложняют и удорожают его добычу и производство.
Dy был получен в чистом виде в 1906 году. Это мягкий металл, серебристо-серой окраски. На воздухе окисляется медленно, а при нагревании выше 100ОС — быстро. При нагревании диспрозий реагирует с галогенами, азотом и водородом. Реагирует с минеральными кислотами, образуя соли. Со щелочами — не взаимодействует.
Атомная энергетика. Для активного захвата нейтронов, в стержни ядерных реакторов добавляют присадки из диспрозия-161 и из диспрозия-164. Также, эти присадки добавляются в покрытия и краски, применяемые в ядерных реакторах. в смеси с оксидом титана, в качестве дополнения, применяются как добавки в регулирующие стержни, выполненные из карбида бора в ядерных реакторах.
Магнитострикционный эффект. Деформация сплава диспрозий-железо, под воздействием переменного магнитного поля, сравнима и даже больше, чем у сплава тербий-железо, что позволяет сплаву диспрозий-железо конкурировать при его применении для тех же целей (создание мощных приводов для малых перемещений, создание источников сверхмощного звука, создание сверхмощных ультразвуковых излучателей).
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