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Dysprosium

chemisches Element mit dem Elementsymbol Dy und der Ordnungszahl 66

Dysprosium (von altgriechisch δυσπρόσιτος dysprósitos „schwer zugänglich“) 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.

Eigenschaften
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl Dysprosium, Dy, 66
Elementkategorie Lanthanoide
Gruppe, Periode, Block La, 6, f
Aussehen silbrig weiß
CAS-Nummer

7429-91-6

EG-Nummer 231-073-9
ECHA-InfoCard 100.028.249
Massenanteil an der Erdhülle 4,3 ppm (51. Rang)[1]
Atomar[2]
Atommasse 162,500(1)[3] u
Atomradius (berechnet) 175 (228) pm
Kovalenter Radius 192 pm
Elektronenkonfiguration [Xe] 4f10 6s2
1. Ionisierungsenergie 5.93905(7) eV[4] ≈ 573.03 kJ/mol[5]
2. Ionisierungsenergie 11.647(20) eV[4] ≈ 1123.8 kJ/mol[5]
3. Ionisierungsenergie 22.89(3) eV[4] ≈ 2210 kJ/mol[5]
4. Ionisierungsenergie 41.23(8) eV[4] ≈ 3980 kJ/mol[5]
5. Ionisierungsenergie 62.1(3) eV[4] ≈ 5990 kJ/mol[5]
Physikalisch[2]
Aggregatzustand fest
Kristallstruktur hexagonal
Dichte 8,559 g/cm3 (25 °C)[6]
Magnetismus paramagnetisch (χm = 0,065)[7]
Schmelzpunkt 1680 K (1407 °C)
Siedepunkt 2873 K[8] (2600 °C)
Molares Volumen 19,01 · 10−6 m3·mol−1
Verdampfungsenthalpie 280 kJ·mol−1[8]
Schmelzenthalpie 11,06 kJ·mol−1
Schallgeschwindigkeit 2710 m·s−1 bei 293,15 K
Elektrische Leitfähigkeit 1,08 · 106 S·m−1
Wärmeleitfähigkeit 11 W·m−1·K−1
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-
Quanten-
zahl I 		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[9]

Pulver

Gefahrensymbol

Achtung

H- und P-Sätze H: 228
P: 210[9]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Geschichte

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Dysprosium

1886 gelang dem Franzosen Paul Émile 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 (4,2 ppm) angegeben. Die Ausgangsmineralien sind Monazit und Bastnäsit.

Gewinnung und Darstellung

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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

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Dysprosium ist ein silbergraues bieg- und dehnbares Metall, das zu den Seltenen Erden gerechnet wird. Es existiert in zwei Modifikationen: Bei 1384 °C wandelt sich α-Dysprosium (hexagonal-dichtest) in β-Dysprosium (kubisch-raumzentriert) um.

Dysprosium ist sehr unedel, also sehr reaktionsfreudig. 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.

Dysprosium besitzt zusammen mit Holmium das höchste magnetische Moment (10,6 μB) aller natürlich vorkommenden chemischen Elemente.[10][11]

Bedeutung

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Als wirtschaftlich wichtiger Rohstoff mit hohem Versorgungsrisiko ist Dysprosium von der EU als kritischer Rohstoff eingestuft.[12][13]

Verwendung

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Die Fördermenge von Dysprosium wird 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.

Weitere Anwendungen:

Verbindungen

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Eine Übersicht über weitere Dysprosiumverbindungen bietet die Kategorie:Dysprosiumverbindung.

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Commons: Dysprosium – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Wiktionary: Dysprosium – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
  • Eintrag zu Dysprosium. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 3. Januar 2015.

Einzelnachweise

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  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 webelements.com (Dysprosium) entnommen.
  3. ↑ CIAAW, Standard Atomic Weights Revised 2013.
  4. ↑ a b c d e Eintrag zu dysprosium in Kramida, A., Ralchenko, Yu., Reader, J. und NIST ASD Team (2019): NIST Atomic Spectra Database (ver. 5.7.1). Hrsg.: NIST, Gaithersburg, MD. doi:10.18434/T4W30F (physics.nist.gov/asd). Abgerufen am 13. Juni 2020.
  5. ↑ a b c d e Eintrag zu dysprosium bei WebElements, www.webelements.com, abgerufen am 13. Juni 2020.
  6. ↑ N. N. Greenwood, A. Earnshaw: Chemie der Elemente. 1. Auflage. VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9, S. 1579.
  7. ↑ Robert C. Weast (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990, ISBN 0-8493-0470-9, S. E-129 bis E-145. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert.
  8. ↑ 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.
  9. ↑ a b Eintrag zu Dysprosium, Pulver in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 26. April 2017. (JavaScript erforderlich)
  10. ↑ Dysprosium. www.americanelements.com, abgerufen am 27. März 2016 (englisch).
  11. ↑ Holmium. www.americanelements.com, abgerufen am 27. März 2016 (englisch).
  12. ↑ Andreas Baur, Lisandra Flach: Deutsch-chinesische Handelsbeziehungen: Wie abhängig ist Deutschland vom Reich der Mitte? In: ifo Schnelldienst. 13. April 2022, abgerufen am 23. Dezember 2022.
  13. ↑ Europäische Kommission: Widerstandsfähigkeit der EU bei kritischen Rohstoffen: Einen Pfad hin zu größerer Sicherheit und Nachhaltigkeit abstecken (COM/2020/474 final), Anhang 1: Liste der kritischen Rohstoffe.
  14. ↑ Oliver Langenscheidt: Elektroden für HID-Lampen – Diagnostik und Simulation. Witten 2008. urn:nbn:de:hbz:294-23610
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