發現簡史
發現人:德·布瓦博德郎(L.Boisbaudran)
發現年代:1886年 地點:法國
發現過程:1886年德·布瓦博德郎(L.Boisbaudran)發現的。
1842年莫桑德爾從钇土中分離出铒土和铽土後,不少化學家利用光譜分析鑒定,确定它們不是純淨的一種元素的氧化物,這就鼓勵了化學家們繼續去分離它們。在钬被分離出來7年後,1886年布瓦博德朗又把它一分為二,保留了钬,另一個稱為dysprosium,元素符号Dy。這一詞來自希臘文dysprositos,是“難以取得”的意思。随着镝以及其他一些稀土元素的發現,完成了發現稀土元素第三階段的另一半。
礦藏分布
通常與铒、钬以及其他稀土元素共存于獨居石砂等礦物中。獨居石砂含稀土
元素的質量分數一般達50%。
物理性質
軟金屬,有光澤核延展性。在高溫下易被空氣腐蝕,但室溫下較穩定。與水緩緩起作用。有以下幾種同位
素:156Dy、158Dy、160Dy~164Dy。
化學性質
銀白色稀土金屬。堅硬,性質活潑。易被氧氣氧化,與水反應迅速,溶于酸。用于制作磁鐵的合金、紅外發生器材、激光材料及原子能工業。
物性數據
元素符号: Dyn英文名: Dysprosiumn中文名: 镝nCAS号:7429-91-6 [3] n希臘文:dysprositos(意思是很難得到)。n維氏硬度:540MPan元素類型:金屬n元素原子量:162.5n原子序數:66n相對原子質量: 162.5n常見化合價: +3n電負性: 1.22n外圍電子排布: 4f10 6s2n核外電子排布: 2,8,18,28,8,2n氧化态:nMain Dy+3nOther Dy+2, Dy+4n聲音在其中的傳播速率:(m/S) 2710n電離能(kJ /mol)nM - M+ 571.9nM+ - M2+ 1126nM2+ - M3+ 2200nM3+ - M4+ 4001n晶體結構:晶胞為六方晶胞。n晶胞參數:na = 359.3 pmnb = 359.3 pmnc = 565.37 pmnα = 90°nβ = 90°nγ = 120°n同位素及放射線: Dy-154[3000000y] Dy-156 Dy-157[8.1h] Dy-158 Dy-159[144.4d] Dy-160 Dy-161 Dy-162 Dy-163 *Dy-164 Dy-165[2.3h] Dy-166[3.4d]n電子親合和能: 0 KJ·mol-1n單質密度: 8.536 g/cm3n單質熔點: 1412.0 ℃n單質沸點: 2562.0 ℃n原子半徑: 2.49 埃n離子半徑: 1.03(+3) 埃n共價半徑: 1.59 埃n常見化合物: 無n元素含量:n地殼中含量:(ppm)6n元素在太陽中的含量:(ppm) 0.002n元素在海水中的含量:(ppm) 大西洋表面 0.0000008n原子體積:(立方厘米/摩爾) 19
存儲方法
放入緊封的儲藏器内,儲存于陰涼、幹燥、通風良好的庫房。遠離火種、熱源。應與氧化劑、鹵素等分開存放,切忌混儲。
合成方法
中間合金法。中間合金法适用于制備熔點高、沸點低的重稀土金屬,如金屬镝、镥等。
由于在爐料中添加了熔點低、蒸氣壓高的合金化組元金屬鎂和氯化鈣造渣劑,因而降低了稀土金屬和氟化鈣渣的熔點。顯着降低了鈣熱還原的溫度,隻需950~1100℃。由于還原溫度較低,減少了稀土金屬對坩埚材料的腐蝕,故可用钛材坩埚代替钽材坩埚。
中間合金法分兩個工藝步驟:第一步是還原制備稀土鎂合金;第二步是真空蒸餾除去合金中的鎂和鈣,得到海綿狀稀土金屬。用該法還原制備金屬镝時,鎂和氯化鈣配料分别按原子比Dy∶Mg=1∶1,CaCl₂∶CaF₂(質量分數)=52∶48,還原劑鈣過量10%~25%。還原溫度為970℃。還原是在氩氣氛中進行。
反應罐是由不鏽鋼制成的,可接真空系統和氩氣。外部加熱爐可用矽碳棒電阻爐。将塊狀的鈣和鎂裝入還原坩埚中,CaCl₂和DyF₃裝入加料器内,安裝好設備。連接真空系統,抽空到1~0.1Pa後将還原設備放到加熱爐内,繼續抽真空。加熱至750℃後充入氩氣,繼續升溫至900℃。在金屬鎂、鈣全部熔化後把DyF₃和CaCl₂加入反應坩埚中,并将溫度升至950℃,保溫20~30min,以使爐料充分反應。反應完成後,提出反應罐使其與水平線成30°角,并快速冷卻。
然後取出坩埚,倒出爐料得到DyMg合金。金屬鎂、鈣的蒸氣壓明顯高于金屬镝的蒸氣壓,因此在镝鎂合金熔點以下于高真空爐中進行蒸餾可除去鎂和鈣,而得到海綿狀镝金屬。蒸餾前将合金破碎成5~10mm的小塊,置于蒸餾罐内(見圖III-14),進行真空蒸餾。蒸餾過程中真空度要保持不低于6.5×10⁻³Pa。并逐漸升溫至900℃并保溫數小時。随着合金中鎂含量不斷減少,合金的熔點也逐步升高,此時可以提高
中間合金法制備
1—坩埚底墊;2—稀土鎂合金;3—坩埚;
4—不鏽鋼襯套;5—擋闆;6—矽碳棒電爐;
7—不鏽鋼蒸餾罐;8—熱電偶
蒸餾溫度至970℃并保溫約20h,然後将蒸餾罐冷至室溫,取出金屬。金屬的回收率可達94%。镝的純度可達99.7%。
主要用途
作為钕鐵硼系永磁體的添加劑使用,在這種磁體中添加2~3%左右的镝,可提高其矯頑力,過去镝的需求量不大,但随着钕鐵硼磁體需求的增加,它成為必要的添加元素,品位必須在95~99.9%左右,需求也在迅速增加。
镝用作熒光粉激活劑,三價镝是一種有前途的單發光中心三基色發光材料的激活離子,它主要由兩個發射帶組成,一為黃光發射,另一為藍光發射,摻镝的發光材料可作為三基色熒光粉。
镝是制備大磁緻伸縮合金铽镝鐵(Terfenol)合金的必要的金屬原料,能使一些機械運動的精密活動得以實現。
镝金屬可用做磁光存貯材料,具有較高的記錄速度和讀數敏感度。
用于镝燈的制備,在镝燈中采用的工作物質是碘化镝,這種燈具有亮度大、顔色好、色溫高、體積小、電弧穩定等優點,已用于電影、印刷等照明光源。
由于镝元素具有中子俘獲截面積大的特性,在原子能工業中用來測定中子能譜或做中子吸收劑。
Dy3Al5O12還可用作磁緻冷用磁性工作物質。随着科學技術的發展,镝的應用領域将會不斷的拓展和延伸。
化合物納米纖維具有高強度、高表面積,所以可以用來加強其他材料或作催化劑。在450巴壓力下對DyBr3和NaF的水溶液加熱17小時至450°C,可以制成氟氧化镝纖維。這種材料在超過400°C高溫下,可以在各種水溶液中存留超過100小時而不會溶解或集聚。
隔熱退磁冰箱用到某些順磁性镝鹽晶體,包括镝镓石榴石(DGG)、镝鋁石榴石(DAG)和镝鐵石榴石(DyIG)等。
镝-镉氧族元素化合物是紅外線輻射源,能用于研究化學反應。镝及其化合物有很強的磁性,所以在硬盤等數據儲存裝置中都有用到。
钕-鐵-硼磁鐵中钕部分可以替換為镝,以提高矯頑力,從而改善磁鐵的耐熱性能,用于電動汽車驅動馬達等性能要求較高的應用上。用了這種磁鐵的汽車每輛可含高達100克的镝。根據豐田汽車每年200萬輛車的預計銷售量,很快就會耗盡全球镝金屬的供應。替換成镝的磁鐵還具有較高的抗腐蝕性。
制備方法
可由氟化镝用鈣還原而制得。
2 DyF3+3 Ca→2 Dy + 3 CaF2
也可由氯化镝用锂還原而制得。
DyCl3+3 Li→Dy + 3 LiCl
系統編号
CAS号:7429-91-6
MDL号:MFCD00010982
EINECS号:231-073-91
生态數據
通常情況下對水是無危害的。
性質穩定
堅硬,性質活潑,易被氧氣氧化,與水反應迅速,溶于酸。避免接觸酸,空氣和潮濕的水分。不溶于冷水和熱水,溶于酸。在空氣中表面被氧化變暗。是較活潑的金屬。常見氧化态+3。加熱時與硫、磷等非金屬反應。可與許多金屬形成合金。捕獲熱中子能力較強。可用于測量中子流量,用作磷的熒光活化劑、原子核反應堆燃料等。



















