Dysprosium

Wat is Dysprosium?

Dysprosium heeft atoomnummer 66 en symbool Dy. Het behoort tot de zeldzame aardmetalen. Dysprosium komt niet vrij voor in de natuur. Er zijn 7 isotopen bekend van dysprosium. Dysprosium werd in 1884 door de Franse chemicus Boisbaudran ontdekt als een verontreiniging in erbiumoxide. In 1906 werd het geïsoleerd door de Franse chemicus Georges Urbain maar het duurde tot de jaren ’50 toen de Canadese chemicus Frank Spedding en zijn team er in slaagde om met behulp van ionenuitwisseling en metallografische reductietechnieken zuiver dysprosium te maken.

Gegevens

 

Tabel 1 – gegevens element Dysprosium
Symbool Dy
Volledige naam Dysprosium
Atoomnummer 66
Atoommassa (g.mol-1 ) 162,50
Groep Lanthaniden
Elektronegativiteit (Pauling) 1,2
Dichtheid (g.cm-3 bij 20 °C) 8,6
Smeltpunt (°C) 1412
Kookpunt (°C) 2562
Vanderwaalstraal (nm)
Ionstraal (nm)
Isotopen 12
Elektronenconfiguratie [Xe]4f106s2
Elektronen per schil 2, 8, 18, 28, 8, 2
Eerste ionisatiepotentiaal (kJ.mol-1 ) 571,2
Tweede ionisatiepotentiaal (kJ.mol-1 ) 1124
Derde Ionisatiepotentiaal (kJ.mol-1 ) 2199,88
Standaard potentiaal (V) -2,35
Ontdekt door Paul Emile Lecoq de Boisbaudran in 1886

Herkomst woord

Dysprosium stamt af van het Griekse woord “Dysprositos” en dat betekent “moeilijk te bereiken”.

Bohr-Rutherford diagram

elektronenschilconfiguratie van 66 Dysprosium
elektronenschilconfiguratie van 66 Dysprosium

CC BY-SA 2.0 uk, Link

Dysprosium komt voor in fergusoniet, xenotiem, blomstandien, euxeniet, gadoliniet, polycrase en andere mineralen. Het meeste dysprosium wordt gewonnen in het zuiden van China.

Dysprosium wordt voornamelijk gewonnen uit monaziet zand. Dit is een verbinding bestaande uit veel verschillende fosfaten. Het metaal wordt verkregen als bijproduct bij de extractie van yttrium en het wordt geïsoleerd met behulp van magnetische processen.

De wereldwijde jaarproductie bedraagt ongeveer 100 ton metaal. Dysprosium speelt een belangrijke rol bij nieuwe opkomende technologieën voor schone energie. Voor de toekomst worden er grote tekorten voorspeld.

Isotopen

Tabel 2 – natuurlijke isotopen en abundanties
Nummer Naam Symbool Atoommassa (u) Abundantie (%)
66 Dysprosium 156 Dy 155,924278 0,06
158 Dy 157,924405 0,10
160 Dy 159,925194 2,34
161 Dy 160,926930 18,91
162 Dy 161,926795 25,51
163 Dy 162,928728 24,90
164 Dy 163,929171 28,18

Radioisotopen

Tabel 3 – radioisotopen element dysprosium
Nuclide Isotopische massa (u) Halfwaardetijd
138Dy 137,96249 200 ms
139Dy 138,95954 600 ms
140Dy 139,95401 700 ms
141Dy 140,95135 0,9 s
142Dy 141,94637 2,3 s
143Dy 142,94383 5,6 s
144Dy 143,93925 9,1 s
145Dy 144,93743 9,5 s
146Dy 145,93284 33,2 s
147Dy 146,93109 40 s
148Dy 147,92715 3,3 min
149Dy 148,92730 4,20 min
150Dy 149,92558 7,17 min
151Dy 150,92618 17,9 min
152Dy 151,92471 2,38 uur
153Dy 152,92576 6,4 uur
154Dy 153,92442 3,0 * 106 jaar
155Dy 154,92575 9,9 uur
157Dy 156,92546 8,14 uur
159Dy 158,92573 144,4 dagen
165Dy 164,93170 2,334 uur
166Dy 165,93280 81,6 uur
167Dy 166,93566 6,20 min
168Dy 167,93713 8,7 min
169Dy 168,94031 39 s
170Dy 169,94239 30 s
171Dy 170,94620 6 s
172Dy 171,94876 3 s
173Dy 172,95300 2 s

Eigenschappen

Dysprosium maakt deel uit van de lanthaniden en het is een helder zilverkleurig element. Bij kamertemperatuur is het redelijk stabiel. Het lost gemakkelijk op in minerale zuren. Hierbij komt waterstof vrij. Kleine hoeveelheid verontreinigingen kunnen de eigenschappen van het element snel veranderen maar in het algemeen is Dysprosium zacht genoeg om met een mes te snijden.

Toepassingen

Dysprosium kan gebruikt worden in controlestaven van kernreactoren en zijn magnetische eigenschappen maken het ook voor datadragers. Dysprosium heeft een hoog smeltpunt en het absorbeert gemakkelijk neutronen. In een legering met staal wordt het daarom ook toegepast in kernreactoren. Dysprosia of dysprosiumoxide wordt gebruikt om buizen in kernreactoren te koelen. Hiervoor wordt dysprosium gemengd met nikkel en toegevoegd aan een speciale cementsoort. Andere verbindingen van dysprosium zijn dysprosiumsulfaat, dysprosiumjodide en dysprosiumfluoride.

Een klein gedeelte van de samenstelling van neodymium-ijzer-boor magneten kan vervangen worden door dysprosium. Dit leidt tot een grotere energiecapaciteit in hybride elektrische auto’s. Per auto zou het gaan om ongeveer 100 gram dysprosium. Dat klinkt als niet veel maar uitgaande van de enorme markt voor hybride auto’s betekent dit dat er wereldwijd snel een tekort van dysprosium zou kunnen optreden.

Dysprosium wordt ook toegepast in dosimeters, katalysatoren en verlichting die een hoge intensiteit moet hebben. Voor dit laatste worden dysprosiumbromide en dysprosiumjodide gebruikt. Deze verbindingen geven dysprosiumionen af die zorgen voor helder licht.

Dosimeters worden gebruikt om de hoeveelheid ioniserende straling te meten. Dit gebeurt door met mengen van het metaal met calciumsulfaat of calciumfluoride. Als deze aan straling worden blootgesteld dan wordt dysprosium lichtgevend en dat kan worden gebruikt als een indicator om te bepalen waar de dosimeter aan is blootgesteld.

Spectra

Absorptiespectrum

Emissiespectrum

%d bloggers liken dit: