디스프로슘 화학 원소. 원소의 화학적 성질
(Dysprosium; 도달하기 어려운 그리스어에서 유래), Dy - chem. 원소 주기율표의 III족 원소; 에. N.66, 에. m.162.50; 희토류 원소에 속합니다. 금속은 금속 광택이 있는 밝은 회색이며 공기 중에 변색됩니다. 화합물에서는 +3의 산화 상태를 나타냅니다. 149에서 166까지의 질량수로 알려져 있으며, 그 중 질량수 156, 158, 160, 161, 162, 163 및 164로 안정적입니다.
1886년 프랑스인에 의해 개장. 화학자 P.-E. 르코크 드 부아보드랑. 지각의 함량은 4.5 10-4%입니다. 무도회 디스프로슘을 얻기 위한 광물은 육세나이트(euxenite)이다. 디스프로슘은 다형이며 다형 변환 온도는 1380 ° C입니다. 디스프로슘의 저온 변형 결정 격자는 육각형 밀집 유형의 마그네슘이며 기간은 a = 3.5923 A 및 c = 5.6475 A입니다. 밀도 8.54g/cm3; 융점 1407°C; tbp 2335° С; 계수 열팽창 10 10-6 deg; 열용량 6.58 cal/g 원자 deg; 전기 저항 91.2마이크로옴 cm; 포인트 - 169 ° C (104K); 열 중성자 포획 단면 1000 barn; 전자 일함수 3.09 eV; 표준 계수, 탄성(영 계수) 6433 kgf/mm2; 최종 강도 26.8kgf/mm2; HV = 42; 신장 6%.
쉽게 가공할 수 있습니다. 디스프로슘은 화학적으로 활성입니다. 고온에서 산소, 할로겐, 질소, 황 및 기타 비금속과 상호 작용합니다. 장기간 공기 중에 보관하면 산화됩니다. 많은 금속과 합금; 불활성 대기 또는 진공에서 녹입니다. 또한 대부분의 화학 물질과 화합물을 형성합니다. 강요. 디스프로슘은 금속열 환원에 의해 얻어진다. , 디스프로슘은 불화물로 가공된 다음 칼슘으로 환원되고 증류되어 순수한 금속을 얻습니다.
디스프로슘은 작은 잉곳 형태로 생산됩니다. 디스프로슘의 단결정 및 다른 희토류 원소와의 합금을 얻는 것은 실험실 조건에서 마스터되었습니다. 순수한 디스프로슘은 연구 목적으로 사용됩니다. 철, 니켈, 구리 및 알루미늄과의 합금에서 자성 재료로 사용됩니다. 디스프로슘은 유리를 노란색으로 착색하기 위한 내화성 세라믹 재료로 사용됩니다.
Lit .: Diogenov GG 화학 원소 발견의 역사.
디스프로슘 화학 원소 주제에 관한 기사
속성.
디스프로슘 - 66
디스프로슘(Dy)은 희토류 원소입니다., 원자 번호 66, 원자 질량 162.5, 융점 1407°C, 밀도 8.5g/cm3.
Dysprosium - "도달하기 어려운"을 의미하는 그리스어 "dysprositos"에서 유래. 과학자 화학자들은 이 원소를 발견하기 위해 많은 노력과 인내심을 보여야 했습니다. 그것은 1886년에 새로운 란타나이드 원소가 "산화물"의 일부로 분리되었을 때 발견되었으며, 발견의 복잡성으로 인해 "디스프로슘"이라는 이름이 주어졌습니다.
이 요소는 지각에서 거의 발견되지 않으며 고도로 분산되어 있으며 다른 요소와 분리하기가 매우 어렵습니다. 그러나 자연계에는 은, 비스무트, 안티몬보다 디스프로슘이 더 많습니다. Dy에는 원소 Dy 자체를 구성하는 7개의 자연 발생 안정 동위 원소가 있습니다. 현재 12개의 디스프로슘 인공 방사성동위원소가 생산되었으며, 그 중 5개는 반감기가 짧은(7분에서 13시간) 알파 방사성입니다.
최근에 발견된 나트륨과 칼슘으로 구성된 광물에도 디스프로슘이 많이 포함되어 있습니다. 이 디스프로슘 광석은 최초의 우주 비행사를 기리기 위해 "gagarinite"라는 이름을 받았습니다.
디스프로슘은 부드러운 은회색 금속입니다.
천연 및 기술 생성 유형의 원료에서 Dy의 함량은 그다지 중요하지 않습니다. 전체 함량의 백분율로 다음과 같이 존재합니다: loparite - 0.12%, eudialyte - 3.4%, Khibiny apatite - 1.1%, Khibiny apatite의 인산석고 - 0.8%, Tomtor의 천연 농축액 - 0, 8 %. 디스프로슘의 분산과 광석으로부터의 분리가 어렵기 때문에 추출 및 생산 비용이 복잡해지고 증가합니다.
Dy는 1906년에 순수한 형태로 얻어졌습니다. 은회색의 부드러운 금속입니다. 공기 중에서 천천히 산화되고 100 ° C 이상으로 가열되면 빠르게 산화됩니다. 가열하면 디스프로슘은 할로겐, 질소 및 수소와 반응합니다. 무기산과 반응하여 염을 형성함. 알칼리와 상호 작용하지 않습니다.
전수.
현재 원소 디스프로슘을 얻기 위한 2단계 방법이 개발되었습니다. 먼저 산화 디스프로슘이 or로 전환됩니다. 그런 다음 이들 화합물을 칼슘 또는 나트륨 금속으로 처리하고 1500°C로 빠르게 가열하여 순도 99.76%의 Dy 금속을 생성합니다.
애플리케이션.
야금. 디스프로슘은 아연 합금 생산에서 합금 성분으로 사용됩니다. 가공하기 어렵고 디스프로슘과 합금하면 압력 처리(바 압착)에 훨씬 더 적합합니다. 디스프로슘은 강철 탈산에 사용되는 희토류 금속 합금의 구성 성분입니다.
자기 특성. 디스프로슘과 그 화합물의 자기 특성은 철보다 우수합니다. 다른 란타나이드와 함께 디스프로슘은 고에너지 영구 자석 생산용 재료 구성에 첨가제로 포함됩니다.
촉매. 디스프로슘은 화학 및 석유화학 산업에서 촉매로 사용됩니다.
열전 효과. 디스프로슘 모노텔루라이드와 같은 디스프로슘 합금을 기반으로 하는 열전 재료는 높은 열출력을 얻을 수 있게 합니다.
형광체. 디스프로슘은 넓은 면적을 비추는 데 사용되는 메탈 할라이드 램프를 만드는 데 사용되며, 형광체 생산을 위한 구성 요소로 사용됩니다. 붉은 빛.
약. 디스프로슘 기반 레이저는 눈 질환 및 피부 종양 치료에 사용되는 마이크로파를 방출합니다.
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란탄계열
- 란탄에 이은 14원소로서, 란탄의 전자배치에 14 4가 순차적으로 더해짐 에프-전자. 테이블에서. 그림 8.12는 란타나이드의 전자 구성과 가장 안정적인 산화 상태를 보여줍니다. 란타나이드의 일반적인 전자 배열은 4 에프 2–145디 0–16에스 2.
세륨은 4 에프-레벨에는 두 개의 전자가 있습니다. 하나는 란탄에 비해 일련 번호를 하나씩 증가시키고 다른 하나는 5에서 시작합니다. 디-레벨 4 에프. 가돌리늄 이전에는 전자 수가 4씩 순차적으로 증가합니다. 에프-레벨 및 레벨 5 디비어 있습니다. 가돌리늄에서 여분의 전자는 5 디-레벨, 전자 구성 4 제공 에프 75디 16에스 2, 가돌리늄 다음의 테르븀은 세륨과 유사하게 전이 5를 겪습니다. 디-전자 4 에프-레벨(4 에프 96에스 2). 더 나아가 이테르븀까지는 전자 수가 최대 4개까지 단조롭게 증가합니다. 에프 14, 루테튬의 마지막 행이 다시 나타남 5 디-전자(4 에프 145디 16에스 2).
요소
전자 구성
산화 상태
요소
전자 구성
산화 상태
4에프 26에스 2
4에프 96에스 2
프라세오디뮴
4에프 36에스 2
디스프로슘
4에프 106에스 2
4에프 46에스 2
4에프 116에스 2
프로메튬
4에프 56에스 2
4에프 126에스 2
4에프 66에스 2
4에프 136에스 2
4에프 76에스 2
이테르븀
4에프 146에스 2
가돌리늄
4에프 75디 16에스 2
4에프 145디 16에스 2
표 8.12.
전자 구성 및 4가지 산화 상태 에프-요소(란탄족).
채우기의 주기적 특성 4 에프- 오비탈은 처음에는 하나씩, 그 다음에는 두 개의 전자에 의해 란타나이드 속성의 내부 주기성을 결정합니다. 금속 반지름, 산화 상태, 녹는점과 끓는점, 자기 모멘트, 색상 및 기타 속성은 주기적으로 변경됩니다(그림 8.15). 참여 4 에프- 수준 5로의 사전 여기로 인해 화학 결합을 형성하는 전자 디. 하나의 전자의 여기 에너지는 작기 때문에 란타나이드는 일반적으로 산화 상태 III을 나타냅니다(표 8.12, 그림 8.15). 그러나 그들 중 일부는 소위 비정상적인 산화 상태(2, 4)를 나타냅니다. 이러한 산화 상태는 가장 안정적인 전자 구성의 형성과 관련이 있습니다 4 에프 0, 4에프 7, 4에프 14. 따라서 Ce와 Tb는 다음과 같은 구성을 얻습니다. 에프 0과 에프 7, +4 산화 상태로 전달되는 반면 Eu 및 Yb는 각각 다음과 같은 구성을 갖습니다. 에프 7과 에프+2 산화 상태에서 14. 그러나 Pr(IV), Sm(II), Dy(IV) 및 Tm(II)의 존재는 전자 구성의 특별한 안정성에 대한 기준의 상대성을 증명합니다 4 에프 0, 4에프 7과 4 에프 14. 디- 요소, 산화 상태의 안정성은 이 요소와 함께 실제 화합물의 열역학적 매개변수로 특징지어집니다.
제한된 각성 4 에프-전자는 동일한 산화 상태에서 란타나이드의 화학적 특성의 유사성을 결정합니다. 란타나이드 속성의 주요 변화는 다음과 같은 결과입니다. 에프-압축, 즉 일련 번호가 증가함에 따라 원자 및 이온의 유효 반경이 감소합니다.
자유 상태에서 란타넘족은 활성이 높은 금속입니다. 일련의 전압에서 이들은 수소보다 훨씬 왼쪽에 있습니다(란타나이드의 전극 전위는 약 -2.4V입니다). 따라서 모든 란타나이드는 수소 방출과 함께 물과 상호 작용합니다.
산화 상태가 II인 화합물(Eu, Sm, Yb)은 환원성이며 물에서도 산화됩니다.
Lanthanides는 매우 반응성이 높고 주기율표의 많은 원소와 쉽게 상호 작용합니다. 200~400°C에서 산소에서 연소하여 E 2O 3를 형성하고 750~1000°C의 질소 분위기에서 질화물을 형성합니다. 세륨 분말은 공기 중에서 가연성이 있어 라이터용 부싯돌 제조에 사용된다. Lanthanides는 할로겐, 황, 탄소, 규소 및 인과 상호 작용합니다. Ce-Lu 계열 원소의 화학적 활성은 반지름 감소로 인해 다소 감소합니다. 수소와 함께 란타넘족은 염과 같은 수소화물 EH 2 및 EH 3을 형성하며, 이는 d-원소의 수소화물보다 알칼리 토금속의 수소화물에 더 가까운 특성을 가집니다. 산소와 함께 모든 란타넘족은 화학적으로나 열적으로 안정한 E 2O 3 유형의 산화물을 형성합니다. 따라서 La 2O 3는 2000 ° C의 온도에서 녹고 CeO 2는 약 2500 ° C에서 녹습니다. 사마륨, 유로퓸 및 이테르븀은 산화물 E 2O 3 외에도 일산화물 EuO, SmO, YbO를 형성합니다. 세륨은 산화물 CeO 2를 쉽게 형성합니다. 란타나이드 산화물은 물에 녹지 않지만 강력하게 결합하여 수산화물을 형성합니다.
Lanthanide 수산화물은 강도가 알칼리 토금속 수산화물보다 열등합니다. Lanthanide 수축은 E-OH 결합의 이온도를 감소시키고 Ce(OH) 3 - Lu(OH) 3 계열의 염기도를 감소시킵니다.
Lanthanides는 철강 합금의 야금에 사용되며 후자의 강도, 내열성 및 내 부식성을 증가시킵니다. 이러한 강철은 초음속 항공기용 부품 및 인공 지구 위성의 껍질 제조에 사용됩니다.
유리에 란타늄 산화물을 첨가하면 굴절률이 증가합니다(소위 란타나이드 광학). 유리의 방사선-광학적 안정성은 CeO 2에 의해 증가됩니다. 네오디뮴 유리는 광학 양자 발생기에 사용됩니다. 가돌리늄, 사마륨 및 유로퓸 산화물은 원자로의 열 중성자에 대한 보호 세라믹 코팅의 일부입니다. Lanthanide 화합물은 촉매로 사용됩니다. 대기 가스와 결합하는 능력은 고진공을 만드는 데 사용됩니다.
디스프로슘은 이트륨 하위 그룹의 가장 일반적인 원소 중 하나입니다. 지구의 지각에서는 텅스텐보다 4.5배 더 많습니다. 희토류 가족의 나머지 구성원과 동일하게 보이며 3+의 원자가를 나타내며 산화물과 염의 색상은 연한 노란색이며 일반적으로 녹색을 띠고 덜 자주 주황색을 띤다.
이 요소의 이름은 "도달하기 어려운"을 의미하는 그리스어에서 유래되었습니다. 66번 원소의 이름은 발견자가 직면해야 했던 어려움을 반영했습니다. 이 원소의 산화물인 지구 디스프로슘은 Lecoq de Boisbaudran에 의해 분광학적으로 발견된 후 이트륨 산화물에서 분리되었습니다. 이것은 1886년에 일어났고 20년 후 Urbain은 비교적 순수한 형태의 디스프로슘을 받았습니다.
그러나 A. N. Daape와 F. Spending이 원소 디스프로슘을 얻기 위한 2단계 방법을 개발한 후에야 이 원소의 기본 물리화학적 상수를 다소 정확하게 결정할 수 있었습니다. 먼저 산화 디스프로슘을 불화물로 전환시킨 후 1500℃로 급속히 가열하면서 금속칼슘으로 처리한다. 이렇게 하여 1407에서 녹는 밀도 8.5g/㎤의 은백색 연성금속을 얻는다. ° C. 지금 우리나라에서는 순도 99.76%의 열칼슘 디스프로슘을 섭취하고 있습니다.디스프로슘의 동위원소
다른 란타나이드 중에서 디스프로슘은 그다지 눈에 띄지 않는다.. 사실, 그는 가돌리늄과 마찬가지로 특정 조건에서 강자성이 특징적이지만 저온에서만 가능합니다.
천연 디스프로슘에는 7개의 안정한 동위원소가 있습니다.질량수는 156, 158, 160, 161, 162, 163 및 164입니다. 가장 무거운 동위원소는 다른 동위원소보다 더 일반적이며(자연 혼합물에서 차지하는 비율은 28.18%) 가장 가벼운 동위원소는 가장 희귀합니다(0.0524%).
디스프로슘의 방사성 동위원소는 디스프로슘-159(반감기가 134일)를 제외하고 수명이 짧습니다. 중성자의 영향으로 디스프로슘-158에서 얻습니다. 디스프로슘의 또 다른 방사성 동위 원소는 화학 연구에서 방사성 추적자로 사용됩니다. 질량수는 165입니다. 그런데 동일한 동위 원소는 66-2600 번 원소의 모든 동위 원소 중에서 열 중성자 포획 단면적이 가장 큽니다.
원자력용 디스프로슘열 중성자 포획 단면적은 붕소 또는 카드뮴에 비해 상당히 크지만(1000 barns 이상) 다른 란타나이드(가돌리늄, 사마륨)보다 훨씬 작기 때문에 관심이 제한적입니다. 사실, 디스프로슘은 그리고 그런 종류의 확률이 균등합니다.
물론 디스프로슘의 실제 적용은 여전히 제한적이다. 소량의 디스프로슘과 일부 화합물은 형광체, 자성 합금 및 특수 유리의 일부입니다. 전문가들은 미래에 이 요소가 무선 전자 및 화학 산업(촉매)에 사용될 수 있다고 믿습니다.
지르코늄 기반 합금에 대한 디스프로슘 첨가제(에르븀 및 사마륨과 함께)에 대한 문헌 보고서가 있습니다. 이러한 합금은 압력 처리 측면에서 순수한 지르코늄보다 훨씬 우수합니다. 디스프로슘으로 아연을 도핑하는 것도 보고되었습니다. 그러나 분명히 실험보다 더 나아간 것은 없습니다.
그러나 파장이 2.36 미크론에 불과한 "부드러운" 디스프로슘 레이저에 대해서는 녹내장 및 악성 피부 질환 치료를 위해 의료 행위에 사용되는 것으로 알려져 있습니다.
디스프로슘 램프는 스펙트럼이 햇빛에 가장 가까운 빛을 생성하며 이러한 램프도 이미 작동하고 있습니다.(그리스어 dysprositos에서 - 도달하기 어려움, lat. Dysprosium) Dy, chem. 요소 III gr. 주기적인 시스템; ~을 참고하여 희토류 원소(란탄족의 이트륨 하위 그룹), at. N. 66, 에. m.162.50. 156 Dy, 138 Dy, 160 Dy, 161 Dy, 162 Dy, 163 Dy 및 164 Dy의 7가지 안정 동위원소로 구성됩니다. 열 중성자의 흡수 단면적은 10 - 25 m 2 입니다. 외부 구성 전자 껍질 4f 10 5s 2 5p 6 5d 0 6s 2 ; 산화 상태 +3, 덜 자주 +2, +4; 이온화 에너지 Dy 0 : Dy + : Dy 2+ : Dy 3+ : Dy 4+ resp. 5.93, 11.67, 22.79, 41.47eV; 원자 반경 0.177 nm, 이온 반경(괄호 안에 배위 번호 표시) Dy 2+ 0.121 nm(6), 0.127 nm(7), 0.133 nm(8), Dy 3+ 0.105 nm(6), 0.111 nm(7) , 0.117nm(8), 0.122nm(9), Dy 4+ 0.087nm(8). 지각 중 함량 5.10 - 4% 중량 기준, 해수 중 7.3.10 - 7 mg/l; 다른 희토류 원소와 함께 광물인 가돌리나이트, 제노타임, 모나자이트, 인회석, 바스트네사이트에 소량 존재합니다. D. - 밝은 회색 금속. 1384 °C 이하에서 a-Dy는 안정합니다: 결정체. 육각형 격자, 밀집형 Mg, = 0.35603nm, c= 0.56465nm, 지= 2, 공백. 그룹 Р6 3 / tts,뗏목. 8.559g/cm3. 1384 ° C 이상에서 a-Dy는 b-Dy로 변환됩니다. 격자는 입방체입니다. 유형 a-Fe, = 0.398nm, z = 2, 공간. 그룹 Im3m, 밀도 8.660g/cm3. T.pl. 1409 °С, b.p. 2587 °С; C0p28.16J/(몰.K); DH 0 pI 10.87 kJ/mol, DH 0 시험 229.70 kJ/mol; S 0 298 75.45 J/(몰. K); 1409 °C에서의 증기압 71.9 Pa; 열전도율 11.5 W/(m.K); r 9.10 - 7옴. m(273K); 온도 계수. 선형 확장 1.18.10 - 6 K - 1. 강자성, 퀴리 포인트 88.3 K. 모피하기 쉽습니다. 처리. 항복 강도 225MPa(20°C). D. 공기 중에서 ~ 20 ° C에서 천천히 산화되고 100 ° C 이상에서 빠르게 산화됩니다. 상호 작용 광부와 함께. to-tami(HF 제외), 상호작용이 아닌 Dy(III) 염 형성. 알칼리 용액으로. 가열되면 격렬하게 반응함. N 2, H 2, Cl 2, Br 2, I 2로, 530 ° C에서도 F 2로 천천히.
약 ~ ~ d (sesquioxide) Dy 2 O 3 - 무색. 크리스탈; 단사 정 격자 (b-Dy 2 O 3, a \u003d 0.1397 nm, b \u003d 0.3519 nm, c \u003d 0.8661 nm, b \u003d 100 °, 지= 4, 공백. C2/m 기) 및 입방체(a-Dy 2 O 3 , 아 1.0665nm, z = 16, 공간. 그룹 이아 3, 밀집한 8.16g/cm3); 전이 온도 a: b 2070℃, 그래서 pl. 2400 °C; 0부터 아르 자형 116.3J/(mol·K); DH 0 arr -1868 kJ/mol; 에스 0 298 150.8J/(mol·K); 솔이 아니다. 물 속. Dy 2 (C 2 O 4) 3, Dy (NO 3) 3 등의 분해에 의해 일반적으로 공기 중에서 800 ° C 이상에서 얻습니다.
염소 및 d DyCl 3 - 무색. 크리스탈; 단사정 격자(a = 0.691 nm, b = 1.197 nm, c = 0.640 nm, b = 111.2°, z = 4, 공간군 C2/m); mp 654°C, 혈압 1627 °С; 밀집한 3.617g/cm3; C0p96.86J/(몰.K); DH 0 arr -983 kJ/mol; S 0 298 154 J/(mol·K); 잘 솔. 물 속. 상호 작용을 얻으십시오. 200 ° C 이상에서 Dy 2 (C 2 O 4) 3과 Cl 2 및 CCl 4의 혼합물, D. 200 ° C 이상에서 염소화 등
F to r i d DyF 3 - 무색. 사방 정계 결정. 격자 ( = 0.6460nm, b= 0.6906nm, c = 0.4376 nm, z= 4, 공간. 그룹 렙타,밀집한 7.466g/cm3); 1030 ° C에서 밀도가있는 수정 인 hexagen으로 전달됩니다. 7.70g/cm 3 ; mp 1157 °С, b.p. > 2200 °С; 0부터 아르 자형 96.61J/(mol·K); DH 0 arr Ch 1719.6 kJ/mol; 솔이 아니다. 물 속. 불산 to-you Comm의 작용으로 얻습니다. D., D. 플루오르화 등 D.는 DyCl 3 또는 DyF 3를 칼슘, Na 또는 Li로 환원시켜 얻는다. D. 포일은 조사된 재료의 중성자 방사선 촬영에 사용되며, DyI 3 - 거리 조명용 램프 생산, 경기장, Dy 2 O 3 - 적색 발광 형광체의 구성 요소, 특수. 안경. D.를 진공 또는 불활성 분위기에 보관하십시오. D. 증가. t-re는 Pt를 포함한 대부분의 재료를 부식시킵니다. P. E. Lecoq de Boisbaudran이 1886년에 개장했습니다. L. I. Martynenko. S. D. Moiseev. Yu.M. Kiselev.- - 화학. 란타넘 계열의 원소 기호 Dy , at. N. 66, 에. m.162.50. D. - 은백색 금속 ...
큰 백과사전 폴리테크닉 사전
- - 1886년에 산화홀뮴으로부터 Lecoq de Boisbaudran에 의해 분리된 희토류 원소. Lecoq de Boisbaudran에 따르면, 파장 라인은 스펙트럼에서 특징적입니다: 753 및 451.5 그리고 804; 756.5; 475; 427.5...
브록하우스와 유프론 백과사전
- - 희토류 금속인 원자번호 66번의 화학원소인 Dy는 란탄계열에 속하는데...
- - 화학. 란타넘 계열의 원소 기호 Dy , at. N. 66, 에. m.162.50. D. - 은백색 금속 ...
원자력. 중성자를 적극적으로 포획하기 위해 디스프로슘-161 및 디스프로슘-164의 첨가제가 원자로 막대에 추가됩니다. 또한 이러한 첨가제는 원자로에 사용되는 코팅 및 페인트에 첨가됩니다. 산화티타늄과 혼합하여 보충제로서 원자로에서 탄화붕소로 만든 제어봉의 첨가제로 사용됩니다.
자기 변형 효과. 교류 자기장의 영향 하에서 디스프로슘-철 합금의 변형은 테르븀-철 합금의 변형보다 훨씬 더 크므로 동일한 목적으로 사용될 때 디스프로슘-철 합금이 경쟁할 수 있습니다( 작은 변위, 초강력 사운드 소스 생성, 강력한 초음파 방출기 생성).
