Dysprosium

Dysprosium on ranskalaisen kemistin Paul-Émile Lecoq de Boisbaudranin vuonna 1886 löytämä alkuaine, joka kuuluu harvinaisiin maametalleihin.[2] Sen lyhenne on Dy, atomiluku 66 ja CAS-numero 7429-91-6. Dysprosiumin atomimassa on 162,50. Alkuaineella on seitsemän stabiilia isotooppia, joista luonnossa yleisin on 164Dy.

Terbium ← Dysprosium → Holmium
-
↑
Dy
↓
Cf  
 
 


Yleistä
NimiDysprosium
TunnusDy
Järjestysluku66
Luokkalantanoidi
Lohkof-lohko
Ryhmä-
Jakso6
Tiheys8,540 · 103 kg/m3
Värihopeanvalkoinen
Löytövuosi, löytäjä1886, Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran
Atomiominaisuudet
Atomipaino (Ar)162,5001[1]
Atomisäde, mitattu (laskennallinen)175 (228) pm
Orbitaalirakenne[Xe] 4f106s2
Elektroneja elektronikuorilla 2, 8, 18, 28, 8, 2
Hapetusluvut+III
Kiderakenneheksagonaalinen tiivispakkaus (HCP)
Fysikaaliset ominaisuudet
Olomuotokiinteä
Sulamispiste1 680 K (1 407 °C)
Kiehumispiste2 840 K (2 567 °C)
Höyrystymislämpö280 kJ/mol
Sulamislämpö11,06 kJ/mol
Äänen nopeus2710 m/s 293 K:ssa
Muuta
Elektronegatiivisuus1,22 (Paulingin asteikko)
Ominaislämpökapasiteetti0,173 kJ/(kg K)
Sähkönjohtavuus1.1×106 S/m
CAS-numero7429-91-6
Tiedot normaalilämpötilassa ja -paineessa

Alkuaineen nimi tulee kreikan kielen sanasta dysprositos eli "vaikeasti saatavissa oleva".[2]

Kemialliset ominaisuudet
Pala metallista dysprosiumia
Dysprosiumsulfaattia koeputkessa

Dysprosiummetalli tummuu hitaasti ja muuttuu ilman vaikutuksesta dysprosium(III)oksidiksi:[3]

4 Dy + 3 O2 → 2 Dy2O3

Dysprosium on elektropositiivinen aine ja reagoi veden kanssa muodostaen dysprosiumhydroksidia ja vetykaasua:[3]

2 Dy (s) + 6 H2O (l) → 2 Dy(OH)3 (aq) + 3 H2 (g)

Dysprosiummetalli reagoi kiivaasti kaikkien halogeenien kanssa yli 200 °C:n lämpötilassa:[3]

2 Dy (s) + 3 F2 (g) → 2 DyF3 (s) [vihreä]
2 Dy (s) + 3 Cl2 (g) → 2 DyCl3 (s) [valkoinen]
2 Dy (s) + 3 Br2 (g) → 2 DyBr3 (s) [valkoinen]
2 Dy (s) + 3 I2 (g) → 2 DyI3 (s) [vihreä]

Dysprosium hajoaa rikkihapossa, jolloin liuokseen muodostuu keltaisia Dy(III)-ioneja [Dy(OH2)9]3+-kompleksissa:[3]

2 Dy (s) + 3 H2SO4 (aq) → 2 Dy3+ (aq) + 3 SO42- (aq) + 3 H2 (g)

Syntynyt yhdiste, dysprosium(III)sulfaatti, on paramagneettista.[4]

Isotoopit

Luonnossa esiintyvä dysprosium koostuu seitsemästä pysyvästä isotoopista: 156Dy[lower-alpha 1], 158Dy, 160Dy, 161Dy, 162Dy, 163Dy, and 164Dy.[5] Luonnon isotoopeista, 164Dy on yleisin (28,3%), seuraavaksi yleisin on 162Dy (25,5%), jota seuraavat 163Dy (24,9%), 161Dy (18,9%), 160Dy (2,33%), ja 158Dy (0,10%). Vähiten löytyy 156Dy:tä (0,06%).[6]

Dysprosiumille on syntetisoitu 29 radioaktiivista isotooppia, näiden massaluvut ovat välillä 138:sta 173:een. Näistä vakain on 154Dy, jonka puoliintumisaika on 3×106 vuotta. Seuraavaksi stabiileimmat ovat 159Dy jonka puoliintumisaika on 144,4 päivää ja 166Dy (81,6 tuntia). Kaikkien muiden isotooppien puoliintumisajat ovat alle 10 tuntia, useimmiten vain joitain minuutteja tai sekunteja. Vähiten vakaa isotooppi, jolle puoliintumisaika on pystytty kokeellisesti määrittämään, on 139Dy (600±200 ms). Dysprosiumilla on myös ainakin 12 meta­stabiilia isomeeriä, joiden massaluvut ovat välillä 140:stä 165:een. Niistä pitkäikäisin on 165mDy (1,257 min).[5][6]

Käyttö
Dysprosiumlastuja

Puhtaana metallina dysprosiumilla ei ole käyttöä, koska se hapettuu nopeasti ilmassa. Sen sijaan dysprosiumin, neodyymin, raudan ja boorin seoksesta valmistetaan laadukkaita kesto­magneetteja, joita käytetään mm. tietokoneiden kovalevyissä. Terfenol-D on dysprosiumia sisältävä magneto­striktiivinen metalli­seos, joka magneetti­kentässä pitenee tai lyhenee silminnähtävästi. Sitä käytetään kaikuluotaimissa ja mikromekaanisissa moottoreissa.[2]

Dysprosiumin ja halogeenien yhdisteitä, varsinkin dysprosium­in jodidia ja bromidia käytetään monimetallilampuissa.[2] Nämä yhdisteet hajoavat lähellä lampun kuumaa osaa vapauttaen yksittäisiä dysprosiumatomeja. Nämä re-emittoivat fotoneja spektrin vihreässä ja punaisessa osassa tuottaen kirkasta valoa.

Dysprosiumia hyödynnetään myös radioaktiivista säteilyä mittaavissa annosmittareissa sekä eräissä lasereissa.

Huomautukset
  1. Isotoopin 156Dy on teoreettisesti ennustettu alfahajoavan 152Gd nuklidiksi puoliintumisajalla joka on vähintään 1018 vuotta (jolloin sillä ei ole käytännön merkitystä). Myös kaksois-β+-hajoaminen 156Gd nuklidiksi voi olla mahdollinen.[5]

    Lähteet
    1. Michael T. Wieser & Tyler B. Coplen: Atomic Weights of the Elements 2009 (IUPAC technical report). Pure and Applied Chemistry, 2011, 83. vsk, nro 2. IUPAC. Artikkelin verkkoversio. Viitattu 16.4.2011. (englanniksi)
    2. Marko Hamilo: Vaikeasti saatava metalli valaisee kirkkaasti 18.4.2006. Helsingin Sanomat. Arkistoitu . Viitattu 4.11.2015.
    3. WebElements: Chemical reactions of Dysprosium Viitattu 4. marraskuuta 2015 (englanniksi)
    4. E. I. Il'yashenko et al.: Permanent magnet systems with strong stray magnetic fields and very high gradients for material separation. Phys. Status Solidi A, 5.4.2006, 203. vsk, nro 7, s. 1556–1560. Wiley. doi:10.1002/pssa.200563128. (englanniksi)
    5. Audi, G. et al.: The NUBASE2016 evaluation of nuclear properties. Chinese Physics C, 2017, 41. vsk, nro 3, s. 030001-1-030001-138. IOP Publishing. doi:10.1088/1674-1137/41/3/030001. Artikkelin verkkoversio (pdf). Viitattu 5.4.2018. (englanniksi)
    6. Dysprosium Encyclopædia Britannica Online. Viitattu 5.4.2018. (englanniksi)

      Aiheesta muualla
      This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.