יסוד כימי · דף עיון

66Dy

דיספרוסיום

דיספרוסיום הוא יסוד כימי שמספרו האטומי 66 וסמלו Dy. הוא נמצא במחזור 6, קבוצה — ובבלוק f. מצבו הייחוסי בטמפרטורת החדר הוא מוצק, ותצורת האלקטרונים שלו היא [Xe] 4f10 6s2.

מספר אטומי66

משקל אטומי תקני162.500(1)

קבוצה—

מחזור6

בלוקf

תצורת אלקטרונים[Xe] 4f10 6s2

מבנה אלקטרוני

מה קובע את הכימיה שלו?

דיספרוסיום שייך לסדרת הלנתנידים, שבה תת-הרמה 4f מתמלאת בהדרגה. מצב החמצון +3 נפוץ, ואלקטרוני f מסבירים רבות מן התכונות המגנטיות והספקטרוסקופיות של הסדרה.

תצורת האלקטרונים של דיספרוסיום היא [Xe] 4f10 6s2. אלקטרוני 4f מסוככים יחסית על-ידי האלקטרונים החיצוניים, ולכן הכימיה של לנתנידים סמוכים דומה, אך שינויים קטנים ברדיוס ובאכלוס האלקטרוני עדיין משפיעים על הפרדה, צבע ומגנטיות.

צורות כימיות

תרכובות, יונים וחומרים

דיספרוסיום יוצר בדרך כלל יונים במצב חמצון +3 בתחמוצות, הלידים וקומפלקסים. הכימיה שלו דומה לזו של לנתנידים סמוכים, ואילו אלקטרוני f מוסיפים הבדלים חשובים במגנטיות, בספקטרום ובצבע.

התנהגות פיזיקלית

מצב ושינויי פאזה

המצב הפיזיקלי הייחוסי בטמפרטורת החדר הוא מוצק. הצפיפות המופיעה היא 8.54 g/cm³. נקודת ההתכה היא 1 680 K (1 407 °C). נקודת הרתיחה היא 2 840 K (2 567 °C). לחץ, טוהר, מבנה גבישי ואלוטרופים יכולים לשנות ערכים נמדדים, ולכן תנאי המדידה הם חלק חשוב מקריאת הנתונים הפיזיקליים.

הימצאות ושימושים

איפה נמצא דיספרוסיום וכיצד משתמשים בו?

בפועל, דיספרוסיום מופיע ביישומים כגון מגנטים, לייזרים וכורים גרעיניים. התכונה המנוצלת יכולה להגיע מן היסוד הטהור, מסגסוגת, מתרכובת או מאיזוטופ מסוים, ולכן חשוב תמיד להבחין בין היסוד לבין הצורה הכימית שמשמשת בפועל.

בפועל

דוגמאות לשימושים ממשיים

מגנטים

דיספרוסיום משמש בחומרים מגנטיים או בסגסוגות כאשר המבנה האלקטרוני שלו מאפשר מגנטיות חזקה, יציבה או נשלטת.

לייזרים

דיספרוסיום משמש בחומרי לייזר או ברכיבים אופטיים כאשר רמות האנרגיה שלו מאפשרות פליטה או בליעה באורכי גל שימושיים.

כורים גרעיניים

בתחום כורים גרעיניים, החשיבות של דיספרוסיום נובעת בעיקר מתכונות גרעיניות של היסוד או של איזוטופים מסוימים, כגון דעיכה, קליטת נייטרונים או שחרור חום.

מיקום מחזורי

מה מספרים היסודות השכנים?

דיספרוסיום נמצא במחזור 6 בסדרת בלוק f. היסודות הסמוכים המוצגים כאן הם: גדוליניום; טרביום; הולמיום; ארביום. השוואה לאורך הסדרה מאפשרת לעקוב אחר שינויים הדרגתיים ברדיוס, בתצורה האלקטרונית, במצבי חמצון ובתכונות מגנטיות או אופטיות.

נתוני ייחוס

תכונות פיזיקליות ואטומיות

סיווגלנתניד

מצב בטמפרטורת החדרמוצק

קליפות אלקטרונים2 · 8 · 18 · 28 · 8 · 2

צפיפות8.54 g/cm³

נקודת התכה1 683 K (1 410 °C)

נקודת רתיחה2 840 K (2 567 °C)

אלקטרושליליות לפי פאולינג1.22

אנרגיית יינון ראשונה573 kJ/mol

זיקה אלקטרונית33.96 kJ/mol

הערכים מתארים את היסוד או את האטום הנייטרלי כאשר הדבר רלוונטי. נתונים פיזיקליים עשויים להשתנות עם האלוטרופ, הלחץ, הטוהר ותנאי המדידה.

היסטוריה

גילוי וזיהוי

גילוי דיספרוסיום מזוהה עם עבודתו של לקוק דה בואבודרן. התצפית הראשונה, הבידוד של דגימה טהורה והקביעה של המספר האטומי המודרני לא התרחשו בהכרח באותו זמן, ולכן להיסטוריה של היסוד יש כמה שלבים.

איזוטופים ומשקל אטומי

כיצד הרכב האיזוטופים משנה את המספרים?

המשקל האטומי התקני הרשום של דיספרוסיום הוא 162.500(1). ערך זה משקף את הרכב האיזוטופים בחומרים טבעיים על פני כדור הארץ, ולא את המסה של אטום יחיד מסוים.

לדיספרוסיום יש לפחות איזוטופ יציב אחד. לכל האיזוטופים אותו מספר פרוטונים ולכן אותה זהות כימית, אך מספר שונה של נייטרונים ומסה אטומית שונה.

בטיחות

טיפול וחשיפה

הסכנות הקשורות לדיספרוסיום תלויות בצורה הכימית, במינון ובדרך החשיפה. היסוד החופשי, היונים והתרכובות שלו יכולים להיות שונים מאוד בהשפעתם הביולוגית והסביבתית, ולכן יש לבדוק נתוני בטיחות לחומר שבו מטפלים בפועל.