Disprosi

De Viquipèdia
Salta a la navegació Salta a la cerca
Disprosi
66Dy
terbidisprosiholmi
-

Dy

Cf
Aspecte
Blanc platejat



Línies espectrals del disprosi
Propietats generals
Nom, símbol, nombre Disprosi, Dy, 66
Categoria d'elements Lantànids
Grup, període, bloc n/d6, f
Pes atòmic estàndard 162,500
Configuració electrònica [Xe] 4f10 6s2
2, 8, 18, 28, 8, 2
Configuració electrònica de Disprosi
Propietats físiques
Fase Sòlid
Densitat
(prop de la t. a.)
8,540 g·cm−3
Densitat del
líquid en el p. f.
8,37 g·cm−3
Punt de fusió 1.680 K, 1.407 °C
Punt d'ebullició 2.840 K, 2.562 °C
Entalpia de fusió 11,06 kJ·mol−1
Entalpia de vaporització 280 kJ·mol−1
Capacitat calorífica molar 27,7 J·mol−1·K−1
Pressió de vapor
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
a T (K) 1.378 1.523 (1.704) (1.954) (2.304) (2.831)
Propietats atòmiques
Estats d'oxidació 3, 2, 1

(òxid bàsic feble)

Electronegativitat 1,22 (escala de Pauling)
Energies d'ionització 1a: 573,0 kJ·mol−1
2a: 1.130 kJ·mol−1
3a: 2.200 kJ·mol−1
Radi atòmic 178 pm
Radi covalent 192±7 pm
Miscel·lània
Estructura cristal·lina Hexagonal
Disprosi té una estructura cristal·lina hexagonal
Ordenació magnètica Paramagnètic a 300 K
Resistivitat elèctrica (t. a.) (α, poli) 926 nΩ·m
Conductivitat tèrmica 10,7 W·m−1·K−1
Dilatació tèrmica (t. a.) (α, poli) 9,9 µm/(m·K)
Velocitat del so (barra prima) (20 °C) 2.710 m·s−1
Mòdul d'elasticitat (forma α) 61,4 GPa
Mòdul de cisallament (forma α) 24,7 GPa
Mòdul de compressibilitat (forma α) 40,5 GPa
Coeficient de Poisson (forma α) 0,247
Duresa de Vickers 540 MPa
Duresa de Brinell 500 MPa
Nombre CAS 7429-91-6
Isòtops més estables
Article principal: Isòtops del disprosi
Iso AN Semivida MD ED (MeV) PD
154Dy sin 3,0×106 a α 2,947 150Gd
156Dy 0,06% 1×1018 a α ? 152Gd
158Dy 0,10% 158Dy és estable amb 92 neutrons
160Dy 2,34% 160Dy és estable amb 94 neutrons
161Dy 18,91% 161Dy és estable amb 95 neutrons
162Dy 25,51% 162Dy és estable amb 96 neutrons
163Dy 24,90% 163Dy és estable amb 97 neutrons
164Dy 28,18% 164Dy és estable amb 98 neutrons

El disprosi és un element químic de la taula periòdica el símbol del qual és Dy i el seu nombre atòmic és 66. Pertany a la sèrie dels lantanoides. És un metall prou tou com per poder ser tallat amb un ganivet, dúctil i mal·leable, de lluïsor metàl·lica platejada. S'empra en la fabricació d'imants per a discs durs d'ordinadors i altres dispositius, en aliatges com el terfenol-D d'elevada magnetoresistència, per absorbir neutrons als reactors nuclears i en la fabricació de làmpades halògenes.

Història[modifica]

El disprosi fou descobert l'any 1886 per el químic francès, Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran en una mostra d'òxid d'holmi. De Boisbaudran li donà el nom de disprosi per la paraula grega δυσπρόσιτος, dysprósitos, que vol dir, difícil d'obtenir. Després de molts intents aconseguí una petita mostra de l'element.[1]

Estat natural[modifica]

Yftisita-(Y)

Quant a l'abundància dels elements a l'escorça terrestre el disprosi ocupa la posició 42, amb una concentració mitjana de 6 ppm.[2] Es troba en molts minerals en proporcions molt baixes juntament amb d'altres lantanoides. Entre els mineral que en tenen més hi ha la churchita-(Dy) amb un 17,17%, la agardita-(Dy) amb un 9,00 %, la yftisita-(Y) amb un 6,47 % i la adamsita-(Y) amb un 4,72 %.[3]

S'obté, malgrat estar-hi en menors proporcions, a partir dels minerals monazita i bastnasïta juntament amb d'altres lantanoides. El metall s'obté per reducció del fluorur de disprosi(III) amb calci.

La producció mundial se situa al voltant de les 1 700 tones anuals d'òxid de disprosi(III). De cara al futur, es preveu un creixement de la demanda de disprosi impulsat per l'augment global de la demanda de vehicles elèctrics, l'energia neta, l'eficiència energètica i l'automatització.[4]

Propietats[modifica]

Propietats físiques[modifica]

El disprosi és un metall de la sèrie dels lantanoides, té una densitat de 8,551 g/cm³, un punt de fusió de 1 412 °C i un punt d'ebullició de 2 567 °C. És dúctil i mal·leable. Té una lluïssor metàl·lica platejada. És prou tou com per poder ser tallat amb un ganivet. És relativament estable a temperatura ambient.[5] La seva configuració electrònica és [Xe]4f 106s2.[6]

S'han descrit tres formes al·lotròpiques. A temperatura ambient hom troba la fase α constituïda per un empaquetatge compacte hexagonal. Si es refreda per sota els 90 K es transforma en la fase β, que té estructura cristal·lina ortoròmbica. La fase γ té estructura cúbica centrada en el cos i hom pot trobar-la a 1,38 °C.[6]

Propietats químiques[modifica]

El disprosi s'oxida lentament exposat a l’aire i es crema fàcilment per formar òxid de disprosi(III), blanc, l'únic òxid conegut:

Clorur de disprosi(III)—aigua(1/6)

És força electropositiu i generalment és trivalent. Reacciona lentament amb aigua freda i força ràpidament amb aigua calenta per formar hidròxid de disprosi(III):

Reacciona amb tots els halògens donant els corresponents halogenurs de disprosi(3+), alguns dels quals són acolorits:

Es dissol fàcilment en àcid sulfúric diluït per formar solucions que contenen els cations disprosi(3+) com a complexos de color groc verdós.[7]

Acetat de disprosi(III)—aigua(1/4)

Altres composts de disprosi(3+) són: el nitrat de disprosi(III)—aigua(1/5) , el carbonat de disprosi(III)—aigua(1/4) , l'acetat de disprosi(III)—aigua(1/4) , l'hidrur de disprosi(III) , el sulfur de disprosi(III) , el tel·lurur de disprosi(III) , el tetraborur de disprosi , el nitrur de disprosi o el silicur de disprosi .[5]

La majoria de composts del disprosi són compostos de disprosi(3+), però també n'hi ha uns pocs de disprosi(2+) com el clorur de disprosi(II) i el iodur de disprosi(II) , de colors foscs.[5]

Isòtops[modifica]

Article principal: Isòtops del disprosi

Els isòtops naturals són tots estables i tenen un nombre màssic 164 (abundància natural 28,3 %), 162 (25,5 %), 163 (24,9 %), 161 (18,9 %), 160 (2,33 %), 158 (0,10 %) i 156 (0,06 %). Exclosos els isòmers nuclears, es coneixen un total de 29 isòtops radioactius de disprosi. Oscil·len en nombre màssic des del 138 fins al 173. El menys estable és el disprosi 139 (semivida de 0,6 segons), i el més estable és el disprosi 154 (semivida de 3,0 × 106 anys).[6]

Aplicacions[modifica]

Maqueta de cotxe híbrid

Fabricació d'imants[modifica]

Disc dur d'ordinador

El disprosi, juntament amb el neodimi i el terbi, és utilitzat en els imants de neodimi, ja que ajuda a mantenir i augmentar la força del camp magnètic malgrat les temperatures altes. Aquests imants tenen aplicacions cada vegada més importants en els motors elèctrics dels vehicles híbrids i en els aerogeneradors elèctrics, dels quals milloren el rendiment. També és un dels components principals dels imants dels discos durs dels ordinadors.[8]

Indústria metal·lúrgica[modifica]

El disprosi tendeix a millorar la resistència dels acers a la corrosió. El disprosi, el ferro i el terbi formen l'aliatge amb la magnetoresistència més potent que existeix a temperatura ambient, el terfenol-D , usat en sistemes de sonar naval i en sensors magnetomecànics.[8]

Generació d'energia[modifica]

Té una gran capacitat d'absorció de neutrons, raó per la qual s'utilitza en la fabricació de les barres de control dels reactors nuclears, que tenen com a funció regular la reacció nuclear en cadena que produeix calor.[8]

Indústria elèctrica[modifica]

El iodur de disprosi s'utilitza en la fabricació de làmpades halògenes d'alta intensitat anomenades làmpades MSR (Medium Source Rare Earth Lamps) per a il·luminació i projecció, perquè en millora la qualitat de l'espectre, sobretot en la franja dels vermells.[8]

Referències[modifica]

  1. Challoner, Jack. Los elementos. La nueva guía de los componentes básicos del universo. (en espanyol). Alcobendas: LIBSA, 2018, p. 91. ISBN 9788466236669. 
  2. Emsley, John.. Nature's building blocks : an A-Z guide to the elements. Oxford: Oxford University Press, 2001. ISBN 0-19-850341-5. 
  3. «Mineral Species sorted by the element Dy Dysprosium». [Consulta: 9 gener 2020].
  4. Castilloux, R. Spotlight on Dysprosium. Adamas Intelligence, Abril 2018. 
  5. 5,0 5,1 5,2 William M. Haynes. CRC handbook of chemistry and physics : a ready-reference book of chemical and physical data. 92nd ed. Boca Raton, FL.: CRC Press, 2011. ISBN 978-1-4398-5511-9. 
  6. 6,0 6,1 6,2 «Dysprosium | chemical element» (en anglès). Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, inc., 11-04-2019. [Consulta: 9 gener 2020].
  7. «WebElements Periodic Table » Dysprosium » reactions of elements». [Consulta: 9 gener 2020].
  8. 8,0 8,1 8,2 8,3 Sanz Balagué, J.; Tomasa Guix, O. Elements i recursos minerals : aplicacions i reciclatge. 3a. Universitat Politècnica de Catalunya, abril 2017. ISBN 978-84-9880-666-3. 

Enllaços externs[modifica]