ธาตุดินหายากที่มีมนต์ขลัง: ดิสโพรเซียม

ดิสโพรเซียม,สัญลักษณ์ Dy และเลขอะตอม 66 มันคือ กธาตุหายากด้วยความแวววาวของโลหะ ไม่เคยพบว่าดิสโพรเซียมเป็นสารเดี่ยวในธรรมชาติ แม้ว่าจะมีอยู่ในแร่ธาตุหลายชนิด เช่น อิตเทรียมฟอสเฟตก็ตาม

ปริมาณดิสโพรเซียมในเปลือกโลกอยู่ที่ 6 ppm ซึ่งต่ำกว่าปริมาณดิสโพรเซียมในเปลือกโลก

อิตเทรียมในธาตุหนักที่หายาก ถือว่ามีน้ำหนักค่อนข้างมาก

ธาตุหายากและเป็นรากฐานของทรัพยากรที่ดีสำหรับการประยุกต์ใช้

ดิสโพรเซียมในสถานะธรรมชาติประกอบด้วยไอโซโทป 7 ชนิด โดยไอโซโทปที่มีมากที่สุดคือ 164 Dy

ดิสโพรเซียมถูกค้นพบครั้งแรกโดย Paul Achilleck de Bospoland ในปี พ.ศ. 2429 แต่จนกระทั่งมีการพัฒนาเทคโนโลยีการแลกเปลี่ยนไอออนในทศวรรษปี 1950 จึงถูกแยกออกโดยสิ้นเชิง ดิสโพรเซียมมีการใช้งานค่อนข้างน้อยเนื่องจากไม่สามารถแทนที่ด้วยองค์ประกอบทางเคมีอื่น ๆ ได้

เกลือดิสโพรเซียมที่ละลายน้ำได้มีความเป็นพิษเล็กน้อย ในขณะที่เกลือที่ไม่ละลายน้ำถือว่าไม่เป็นพิษ

การค้นพบประวัติศาสตร์

ผู้ค้นพบโดย: L. Boisbaudran ชาวฝรั่งเศส

ค้นพบในปี พ.ศ. 2429 ในประเทศฝรั่งเศส

หลังจากที่มอสซานเดอร์แยกทางกันเออร์เบียมโลกและเทอร์เบียมโลกจากโลกอิตเทรียมในปี 1842 นักเคมีหลายคนใช้การวิเคราะห์สเปกตรัมเพื่อระบุและพิจารณาว่าพวกมันไม่ใช่ออกไซด์บริสุทธิ์ของธาตุ ซึ่งสนับสนุนให้นักเคมีแยกพวกมันต่อไป เจ็ดปีหลังจากการแยกโฮลเมียม ในปี พ.ศ. 2429 บูวาบัดรันด์ได้แบ่งโฮลเมียมออกเป็นสองซีกและคงโฮลเมียมไว้ ส่วนอีกชื่อหนึ่งเรียกว่าดิสโพรเซียม โดยมีสัญลักษณ์ธาตุ Dy คำนี้มาจากคำภาษากรีก dysprositos และหมายถึง 'ยากที่จะได้รับ' ด้วยการค้นพบดิสโพรเซียมและธาตุหายากอื่นๆ อีกครึ่งหนึ่งของขั้นตอนที่สามของการค้นพบธาตุหายากก็เสร็จสิ้นแล้ว

การกำหนดค่าอิเล็กตรอน

รูปแบบอิเล็กทรอนิกส์:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f10

ไอโซโทป

ในสภาพธรรมชาติ ดิสโพรเซียมประกอบด้วยไอโซโทปเจ็ดชนิด: 156Dy, 158Dy, 160Dy, 161Dy, 162Dy, 163Dy และ 164Dy ทั้งหมดนี้ถือว่ามีเสถียรภาพ แม้ว่าจะมีการสลายตัว 156Dy โดยมีครึ่งชีวิตมากกว่า 1 * 1,018 ปีก็ตาม ในบรรดาไอโซโทปที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ 164Dy มีมากที่สุดที่ 28% รองลงมาคือ 162Dy ที่ 26% ขั้นต่ำเพียงพอคือ 156Dy, 0.06% มีการสังเคราะห์ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี 29 ไอโซโทปซึ่งมีมวลอะตอมตั้งแต่ 138 ถึง 173 ที่เสถียรที่สุดคือ 154Dy โดยมีครึ่งชีวิตประมาณ 3106 ปี ตามด้วย 159Dy โดยมีครึ่งชีวิต 144.4 วัน ค่าที่ไม่เสถียรที่สุดคือ 138 Dy โดยมีครึ่งชีวิต 200 มิลลิวินาที 154Dy ส่วนใหญ่เกิดจากการสลายอัลฟา ในขณะที่การสลายตัวของ 152Dy และ 159Dy ส่วนใหญ่เกิดจากการดักจับอิเล็กตรอน

โลหะ

ดิสโพรเซียมมีความแวววาวของโลหะและความแวววาวสีเงินสดใส มันค่อนข้างอ่อนและสามารถกลึงได้โดยไม่เกิดประกายไฟหากหลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไป คุณสมบัติทางกายภาพของดิสโพรเซียมได้รับผลกระทบจากสิ่งสกปรกแม้เพียงเล็กน้อย ดิสโพรเซียมและโฮลเมียมมีความแรงแม่เหล็กสูงที่สุด โดยเฉพาะที่อุณหภูมิต่ำ เฟอร์โรแมกเนติกดิสโพรเซียมธรรมดาจะกลายเป็นสถานะต้านเฟอร์โรแมกเนติกแบบขดลวดที่อุณหภูมิต่ำกว่า 85 K (-188.2 C) และสูงกว่า 85 K (-188.2 C) โดยที่อะตอมทั้งหมดจะขนานกับชั้นล่าง ณ เวลาที่กำหนด และหันหน้าเข้าหาชั้นที่อยู่ติดกันในมุมคงที่ . ภาวะต้านแม่เหล็กผิดปกตินี้จะเปลี่ยนเป็นสถานะไม่เป็นระเบียบ (พาราแมกเนติก) ที่อุณหภูมิ 179 K (-94 C)

แอปพลิเคชัน:

(1) ในฐานะที่เป็นสารเติมแต่งสำหรับแม่เหล็กถาวรเหล็กโบรอนนีโอดิเมียม การเติมดิสโพรเซียมประมาณ 2-3% ให้กับแม่เหล็กประเภทนี้สามารถปรับปรุงการบีบบังคับได้ ในอดีต ความต้องการดิสโพรเซียมไม่สูงนัก แต่ด้วยความต้องการแม่เหล็กโบรอนเหล็กนีโอดิเมียมที่เพิ่มขึ้น จึงกลายเป็นองค์ประกอบเสริมที่จำเป็น โดยมีเกรดประมาณ 95-99.9% และความต้องการก็เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเช่นกัน

(2) ไดสโพรเซียมถูกใช้เป็นตัวกระตุ้นสำหรับฟอสเฟอร์ และไดสโพรเซียมไตรวาเลนท์เป็นไอออนกระตุ้นที่มีแนวโน้มสำหรับวัสดุเรืองแสงไตรรงค์ที่มีศูนย์การปล่อยเดี่ยว โดยส่วนใหญ่ประกอบด้วยแถบการปล่อยก๊าซสองแถบ แถบหนึ่งคือแถบปล่อยสีเหลือง และอีกแถบคือแถบปล่อยสีน้ำเงิน วัสดุเรืองแสงที่เจือด้วยดิสโพรเซียมสามารถใช้เป็นสารเรืองแสงไตรรงค์ได้

(3) ดิสโพรเซียมเป็นวัตถุดิบโลหะที่จำเป็นสำหรับการเตรียม Terfenol โลหะผสมแมกนีโตสตริกทีฟขนาดใหญ่ ซึ่งสามารถทำให้เกิดการเคลื่อนไหวทางกลที่แม่นยำ

(4)โลหะดิสโพรเซียม สามารถใช้เป็นวัสดุจัดเก็บข้อมูลแบบแมกนีโตออปติคอลที่มีความเร็วในการบันทึกสูงและความไวในการอ่าน

(5) สำหรับการเตรียมหลอดดิสโพรเซียม สารออกฤทธิ์ที่ใช้ในหลอดดิสโพรเซียมคือ ดิสโพรเซียมไอโอไดด์ หลอดไฟประเภทนี้มีข้อดี เช่น ความสว่างสูง สีดี อุณหภูมิสีสูง ขนาดเล็ก และอาร์คคงที่ มันถูกใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสงสำหรับภาพยนตร์ การพิมพ์ และการใช้งานด้านแสงสว่างอื่นๆ

(6) เนื่องจากพื้นที่หน้าตัดของการดักจับนิวตรอนขนาดใหญ่ของธาตุดิสโพรเซียม จึงใช้ในอุตสาหกรรมพลังงานปรมาณูเพื่อวัดสเปกตรัมนิวตรอนหรือเป็นตัวดูดซับนิวตรอน

(7) Dy3Al5O12 ยังสามารถใช้เป็นสารทำงานแม่เหล็กสำหรับการทำความเย็นแบบแม่เหล็ก ด้วยการพัฒนาทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี การประยุกต์ใช้ดิสโพรเซียมในสาขาต่างๆ จะยังคงขยายและขยายต่อไป

(8) เส้นใยนาโนผสมไดสโพรเซียมมีความแข็งแรงและพื้นที่ผิวสูง ดังนั้นจึงสามารถใช้เพื่อเสริมความแข็งแกร่งให้กับวัสดุอื่นๆ หรือเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาได้ การทำความร้อนสารละลายที่เป็นน้ำของ DyBr3 และ NaF ที่ความดัน 450 บาร์เป็นเวลา 17 ชั่วโมงจนถึง 450 ° C สามารถสร้างเส้นใยดิสโพรเซียมฟลูออไรด์ได้ วัสดุนี้สามารถคงอยู่ในสารละลายน้ำต่างๆ ได้มากกว่า 100 ชั่วโมง โดยไม่ละลายหรือรวมตัวที่อุณหภูมิเกิน 400 ° C

(9) ตู้เย็นล้างอำนาจแม่เหล็กด้วยฉนวนความร้อนใช้ผลึกเกลือดิสโพรเซียมพาราแมกเนติกบางชนิด รวมถึงดิสโพรเซียมแกลเลียมโกเมน (DGG), ดิสโพรเซียมอะลูมิเนียมโกเมน (DAG) และโกเมนเหล็กดิสโพรเซียม (DyIG)

(10) สารประกอบกลุ่มธาตุดิสโพรเซียมแคดเมียมออกไซด์เป็นแหล่งรังสีอินฟราเรดที่สามารถใช้เพื่อศึกษาปฏิกิริยาเคมี ดิสโพรเซียมและสารประกอบของมันมีคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่รุนแรง ทำให้มีประโยชน์ในอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล เช่น ฮาร์ดไดรฟ์

(11) ส่วนนีโอดิเมียมของแม่เหล็กโบรอนเหล็กนีโอดิเมียมสามารถถูกแทนที่ด้วยดิสโพรเซียมเพื่อเพิ่ม coercivity และปรับปรุงความต้านทานความร้อนของแม่เหล็ก ใช้ในการใช้งานที่ต้องการประสิทธิภาพสูง เช่น มอเตอร์ขับเคลื่อนของรถยนต์ไฟฟ้า รถยนต์ที่ใช้แม่เหล็กประเภทนี้สามารถบรรจุดิสโพรเซียมได้มากถึง 100 กรัมต่อคัน จากการคาดการณ์ยอดขายต่อปีของโตโยต้าที่ 2 ล้านคัน อุปทานโลหะดิสโพรเซียมทั่วโลกจะหมดไปในไม่ช้า แม่เหล็กที่ถูกแทนที่ด้วยดิสโพรเซียมก็มีความต้านทานการกัดกร่อนสูงเช่นกัน

(12) สารประกอบดิสโพรเซียมสามารถใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการกลั่นน้ำมันและอุตสาหกรรมเคมี หากเติมดิสโพรเซียมเป็นโปรโมเตอร์เชิงโครงสร้างในตัวเร่งปฏิกิริยาการสังเคราะห์แอมโมเนียเฟอร์ริออกไซด์ กิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาและการต้านทานความร้อนของตัวเร่งปฏิกิริยาจะดีขึ้นได้ ไดสโพรเซียมออกไซด์สามารถใช้เป็นวัสดุส่วนประกอบเซรามิกอิเล็กทริกความถี่สูง โดยมีโครงสร้างของ Mg0-Ba0-Dy0n-Ti02 ซึ่งสามารถใช้สำหรับตัวสะท้อนอิเล็กทริก ตัวกรองอิเล็กทริก ตัวแยกอิเล็กทริก และอุปกรณ์สื่อสาร