Dysprosium

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Eigenschaften
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl 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[1]
Atomar [2]
Atommasse 162,500(1)[3] u
Atomradius (berechnet) 175 (228) pm
Kovalenter Radius 192 pm
Elektronenkonfiguration [Xe] 4f10 6s2
1. Ionisierungsenergie 573,0 kJ/mol
2. Ionisierungsenergie 1130 kJ/mol
3. Ionisierungsenergie 2200 kJ/mol
Physikalisch [2]
Aggregatzustand fest
Kristallstruktur hexagonal
Dichte 8,559 g/cm3 (25 °C)[4]
Magnetismus paramagnetisch (\chi_{m} = 0,065)[5]
Schmelzpunkt 1680 K (1407 °C)
Siedepunkt 2873 K[6] (2600 °C)
Molares Volumen 19,01 · 10−6 m3/mol
Verdampfungswärme 280 kJ/mol[6]
Schmelzwärme 11,06 kJ/mol
Schallgeschwindigkeit 2710 m/s bei 293,15 K
Elektrische Leitfähigkeit 1,08 · 106 A/(V · m)
Wärmeleitfähigkeit 11 W/(m · K)
Chemisch [2]
Oxidationszustände 3
Normalpotential −2,29 V (Dy3+ + 3 e → Dy)
Elektronegativität 1,22 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZA ZE (MeV) ZP
154Dy

{syn.}

3 · 106 a α 2,947 150Gd
155Dy

{syn.}

9,9 h ε 2,095 155Tb
156Dy

0,06 %

Stabil
157Dy

{syn.}

8,14 h ε 1,341 157Tb
158Dy

0,10 %

Stabil
159Dy

{syn.}

144,4 d ε 0,366 159Tb
160Dy

2,34 %

Stabil
161Dy

18,91 %

Stabil
162Dy

25,51 %

Stabil
163Dy

24,90 %

Stabil
164Dy

28,18 %

Stabil
Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
NMR-Eigenschaften
  Spin γ in
rad·T−1·s−1
Er(1H) fL bei
B = 4,7 T
in MHz
161Dy 5/2 −0,92 · 107 3,44
163Dy 5/2 1,289 · 107 4,82
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [7]
02 – Leicht-/Hochentzündlich

Achtung

H- und P-Sätze H: 228
P: 210 [7]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [8][9]
Leichtentzündlich
Leicht-
entzündlich
(F)
R- und S-Sätze R: 11
S: 16​‐​33​‐​36/37/39
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

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 damit auch zu den Metallen der seltenen Erden.

Geschichte[Bearbeiten]

Dysprosium

1886 gelang dem Franzosen P.E. Lecoq de Boisbaudran die Isolierung von Dysprosium(III)-oxid 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 aufwendigen Analysemethoden möglich. Sein Anteil am Aufbau der Erdkruste wird mit 0,00042 Gewichtsprozent angegeben. Die Ausgangsmaterialien sind Monazit und Bastnäsit.

Gewinnung und Darstellung[Bearbeiten]

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

Eigenschaften[Bearbeiten]

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[Bearbeiten]

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 Permanentmagneten, wie sie u.a. in den Generatoren mancher Windkraftanlagentypen verwendet werden, 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:

Verbindungen[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente, S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
  2. Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Dysprosium) entnommen.
  3. CIAAW, Standard Atomic Weights Revised 2013
  4. N. N. Greenwood und A. Earnshaw: Chemie der Elemente, 1. Auflage, VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9, S. 1579.
  5. Weast, Robert C. (ed. in chief): CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990. Seiten E-129 bis E-145. ISBN 0-8493-0470-9. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert.
  6. a b Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks. In: Journal of Chemical & Engineering Data. 56, 2011, S. 328–337, doi:10.1021/je1011086.
  7. a b Datenblatt Dysprosium bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 7. September 2012 (PDF).Vorlage:Sigma-Aldrich/Name nicht angegeben
  8. Seit 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Zubereitungen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
  9. Eintrag zu Dysprosium in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 28. April 2008 (JavaScript erforderlich).
  10. Oliver Langenscheidt: Elektroden für HID-Lampen - Diagnostik und Simulation. Witten 2008. urn:nbn:de:hbz:294-23610

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Dysprosium – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
 Wiktionary: Dysprosium – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen