Dysprosium, Dy, 66

Allgemeines

Dysprosium (von griech. δυσπρόσιτος „unzugänglich“) ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Dy und der Ordnungszahl 66. Im Periodensystem steht es in der Gruppe der Lanthanoide und zählt da1886 gelang dem Franzosen P.E. Lecoq de Boisbaudran die Isolierung von Dysprosiumoxid aus einer Probe Holmiumoxid, das man bis zu diesem Zeitpunkt noch für eine einheitliche Substanz gehalten hatte. Da die chemischen Eigenschaften der Lanthanoide sehr ähnlich sind und sie in der Natur stets vergesellschaftet vorkommen, war auch hier eine Unterscheidung nur mit sehr aufwändigen Analysemethoden möglich. Sein Anteil am Aufbau der Erdkruste wird mit 0,00042 Gewichtsprozent angegeben. Die Ausgangsmaterialien sind Monazit und Bastnäsit.

Gewinnung

Nach einer aufwändigen Abtrennung der anderen Dysprosiumbegleiter wird das Oxid mit Fluorwasserstoff zum Dysprosiumfluorid umgesetzt. Anschließend wird mit Calcium unter Bildung von Calciumfluorid zum metallischen Dysprosium reduziert. Abtrennung verbleibender Calciumreste und Verunreinigungen erfolgen in einer zusätzlichen Umschmelzung im Vakuum. Nach einer Destillation im Hochvakuum gelangt man zum hochreinen Dysprosium.

Besonderheiten

Dysprosium ist ein silbergraues Schwermetall, das bieg- und dehnbar ist. Von dem Metall der seltenen Erden existieren zwei Modifikationen: Bei 1384 °C wandelt sich α-Dysprosium (hexagonal-dichtest) in β-Dysprosium (kubisch-raumzentriert) um. Das Metall ist sehr unedel und daher sehr reaktionsfähig. An der Luft überzieht es sich mit einer Oxidschicht, in Wasser wird es langsam unter Hydroxidbildung angegriffen, in verdünnten Säuren wird es unter Wasserstoffbildung zu Salzen gelöst.

Verwendung

Wirtschaftliche und technische Bedeutung von Dysprosium sind relativ gering. So wird seine Fördermenge auf weniger als 100 Tonnen pro Jahr geschätzt. Es findet Verwendung in verschiedenen Legierungen, in Spezialmagneten und mit Blei legiert als Abschirmmaterial in Kernreaktoren. Jedoch gerade die Verwendung in den Magneten für Windkraftanlagen hat diese Metalle der seltenen Erden zum raren Rohstoff gemacht, zudem drosselt der weltweit größte Lieferant China seine Lieferung, um die eigene Wertschöpfung zu erhöhen.

Weitere Anwendungen:

Zusammen mit Vanadium und anderen Elementen wird Dysprosium zur Herstellung von Laserwerkstoffen genutzt.
Dysprosium wird zum Dotieren von Calciumfluorid- und Calciumsulfatkristallen für Dosimeter verwendet.
Terbium- und dysprosiumhaltige Legierungen zeigen eine starke Magnetostriktion und werden in der Materialprüftechnik eingesetzt.
In Neodym-Eisen-Bor-Magneten erhöht es die Koerzitivität und erweitert den nutzbaren Temperaturbereich.
Dysprosiumoxid verbessert das dielektrische Verhalten von Bariumtitanat für Kondensatoren.
Vereinzelt wird es wegen seines hohen Einfangquerschnittes für thermischen Neutronen zur Herstellung von Regelstäben in der Kerntechnik verwendet.
Dysprosium verbessert das Emissionspektrum von Hochleistungshalogenlampen.
Dysprosium-Cadmium-Chalkogenide dienen als Infrarotquelle zur Untersuchung von chemischen Reaktionen.

Allgemein
Name, SymbolOrdnungszahl Dysprosium, Dy, 66
Serie Lanthanoide
Gruppe, Periode, Block La, 6, f
Aussehen silbrig weiß
CAS-Nummer 7429-91-6
Massenanteil an der Erdhülle 4,3 ppm
Atomar
Atommasse 162, 50 u
Atomradius 175 (228) pm
Kovalenter Radius 192 pm
Elektronenkonf. [Xe] 4f(10) 6s(2)
1. Ionisierungsenergie 573,0 KJ/mol
2. Ionisierungsenergie 1130 KJ/mol
3. Ionisierungsenergie 2200 KJ/mol
4. Ionisierungsenergie
Physikalisch
Aggregatszustand fest
Kristallstruktur hexagonal
Dichte 8,559 g/cm3 (25 °C)
Mohshärte
Magnetismus paramagnetisch (χm = 0,065)
Schmelzpunkt 1680 K (1407 C)
Siedepunkt 2840 K (2567 C)
Molares Volumen 19,01 * 10(-6)m(3)/mol
Verdampfungswärme 230 KJ/mol
Schmelzwärme 11,06 KJ/mol
Schallgeschwindigkeit 2710 m/s bei 293,15 K
Elektrische Leitfähigkeit 1,08*10(6) A/(V*m)
Wärmeleitfähigkeit 11 W/(m*K)
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