کاربرد عنصر دیسپروزیم چیست؟ خواص دیسپروزیم را می شناسید؟

عنصر دیسپروزیم از عناصر شیمیایی جدول تناوبی مندلیف بوده و با نماد شیمیایی Dy شناخته می شود. عدد اتمی عنصر دیسپروزیم ۶۶ و عدد جرمی آن ۱۶۲.۵ است. خواص عنصر دیسپروزیم منجر شده است تا در گروه ۳ و تناوب ۶ جدول تناوبی عناصر جای بگیرد. از سایر خواص عنصر دیسپروزیم می توان به حالت جامد و رنگ سفید نقره ای آن اشاره کرد. عنصر دیسپروزیم از فلزات واسطه داخلی بوده و در دسته لانتانیدها قرار گرفته است. از کاربرد عنصر دیسپروزیم می توان به ساخت مواد لیزر اشاره نمود. هر کدام از ترکیبات عنصر دیسپروزیم نیز کاربرد ویژه ای برای بشر دارند. ایزوتوپ عنصر دیسپروزیم نیز شناخته شده است و در ادامه این مقاله بررسی می گردد. این ماده علاوه بر مزایا می تواند خطراتی را هم به دنبال داشته باشد. در ادامه به بررسی کاربرد و خواص این ماده اشاره شده است.

نشریه علمی جهان شیمی فیزیک به بررسی عناصر جدول تناوبی پرداخته است. عناصری نظیر: تربیم، گادولینیم، یوروپیم، ساماریم و … . در ادامه با معرفی و شناخت کاربرد عنصر دیسپروزیم با ما همراه باشید.

تاریخچه عنصر دیسپروزیم

عنصر دیسپروزیوم از عناصر کمیاب جدول تناوبی بشمار می‌آید. در سال ۱۸۸۶ شیمیدانی فرانسوی به نام Paul Emile Lecoq de Boisbaudran برای اولین بار توانست عنصر دیسپروزیم را شناسایی نماید. نام عنصر دیسپروزیوم از واژه ای یونانی گرفته شده (dysprositos) که به معنی مشکل به دست آمدن است. اما این عنصر به شکل نسبتاً خالص تا قبل از ابداع روش های تبادل یونی و کاهش فلزنگاری در دهه ۶۰ به دست نیامده بود.

منابع عنصر دیسپروزیم

عنصر دیسپروزیم یکی از عناصر کمیاب دسته لانتانیدهاست. این ماده هرگز به صورت عنصری آزاد دیده نشده است، اما اغلب به همراه اربیم و هولمیم یا سایر عناصر خاکی کمیاب در بسیاری از کانی‌ ها یافته می شود. از جمله کانی های حاوی ترکیبات این ماده می توان به: xenotime ، fergusonite gadolinite ، euxenite ،polycrase ،blomstrandine ،monazite ، bastnasite اشاره نمود. مونازیات و باستنیت مهم ترین منابع این ماده هستند. از طریق فرایند کاهش تری فلوئورید با کلسیم می توان این ماده را تهیه نمود.

نحوه تولید عنصر دیسپروزیم

عنصر دیسپروزیم از شن مونازیت، مخلوطی از فسفات های مختلف به دست می آید. این ماده به عنوان یک محصول جانبی در استخراج تجاری اتریم حاصل می شود.

در جداسازی این ماده، بسیاری از فلزات ناخواسته می توانند مغناطیسی شده یا با فرآیند شناور شدن از بین بروند. پس از آن با یک فرآیند تبادل یونی از سایر فلزات خاکی کمیاب جدا می شود. یون های دیسپروزیم حاصل، می توانند با فلورین یا کلر واکنش داده و DyF3 یا کلرید دیسپروزیم (DyCl3) را تشکیل دهند. این ترکیبات را می توان با استفاده از فلزات کلسیم یا لیتیم کاهش داد و این ماده را تولید نمود.

خواص عنصر دیسپروزیم عنصر شماره ۶۶ جدول تناوبی

• عدد اتمی: ۶۶
• عدد جرمی یا جرم اتمی: ۱۶۲.۵۰۰
• گروه: ۳
• تناوب: ۶
• چگالی: ۸.۵۴۰ گرم بر سانتی متر مکعب
• نقطه ذوب : ۱۴۰۷ درجه سانتی گراد
• نقطه جوش: ۲۵۶۲ درجه سانتی گراد
• شعاع اتمی: ۱۷۸  pm
• ظرفیت: ۳
• رنگ: سفید نقره ای
• حالت استاندارد (شرایط STP): جامد
• حالت ماده: جامد
• آرایش الکترونی: [Xe]4f^۱۰ ۶s^۲
• لایه الکترونی: ۲, ۸, ۱۸, ۲۸, ۸, ۲
• نام گروه: لانتانید ها

خواص لانتانیدها 

عناصر گروه لانتانید ها (عناصر واسطه داخلی) با نام خاک های کمیاب نیز شناخته می شوند. اولین اعضای لانتانید ها که به صورت اکسید جمع آوری شد، شبیه به اکسید های کلسیم و منیزیم (بعد ها در گروه فلزات قلیایی خاکی قرار گرفتند) بودند. علت این نام گذاری همین موضوع است. منابع لانتانید ها در طبیعت کانی هایی چون مونازیت، زنوتیم و گادولینیت است.

گروه لانتانید ها شامل ۱۴ عنصر فلزی می شود. تمام عناصر این دسته، فلزاتی براق با واکنش پذیری بالا هستند. خواص این عناصر واسطه داخلی (لانتانید ها) شبیه خواص عنصر لانتان با عدد اتمی ۵۷ است. این عناصر نمک های سه ظرفیتی محلول در آب با خواص شیمیایی یکسانی را به وجود می آورند. لازم به ذکر است که این عناصر قابل احیا شدن نیز هستند. با استفاده از اثر کلسیم و لیتیم بر هالید بدون آب این کار صورت می پذیرد. در مرحله بعد آن را در خلأ ذوب مجدد نموده تا باقیمانده مواد احیا کننده تبخیر شود. این مواد می توانند از طریق حمام های نمک ذوب شده به صورت الکترولیتی نیز احیا شوند. بعلاوه لانتانید ها می توانند با برخی ترکیبات آلی املاح آلی تشکیل دهند.

خواص عنصر دیسپروزیم

عنصر دیسپروزیم عنصر شماره ۶۶ دول تناوبی عناصر است. این ماده از عناصر کمیاب بشمار می آید. این ماده به قدری نرم است که با چاقو بریده می‌شود. اگر دیسپروزیوم زیاد گرم نشود، بدون جرقه تراشیده می‌شود. توجه شود که ویژگی و خواص عنصر دیسپروزیم حتی با مقادیر بسیار کم ناخالصی تحت تاثیر قرار می‌گیرد. از خواص عنصر دیسپروزیم رنگ نقره‌ای درخشان آن است. این فلز کمیاب در دمای اتاق نسبتا پایدار است. اما در اسید های معدنی رقیق یا غلیظ به سرعت حل شده و هیدروژن آزاد می‌کند. برای آشنایی بیشتر خواص عنصر دیسپروزیوم می توان به مدل اتمی بور برای این ماده مراجعه نمود.

ترکیبات عنصر دیسپروزیم

ترکیبات مختلفی از این ماده شناسایی شده است. هر یک از این ترکیبات کاربرد های ویژه ای دارند. در ادامه به برخی از ترکیبات این عنصر اشاره شده است.

• فلوئورید ها: DyF_۳
• کلرید ها: DyCl_۲
• برومید ها: DyBr_۲ و DyBr_۳
• یدید ها: DyI_۲ و DyI_۳
• اکسید ها: Dy_۲O_۳
• سولفید ها: Dy_۲S_۳
• نیترید ها: DyN

ایزوتوپ عنصر دیسپروزیم

عنصر دیسپروزیم دارای ۷ ایزوتوپ پایدار طبیعی است. این ایزوتوپ ها شامل ^۱۶۳Dy، ^۱۶۲Dy، ^۱۶۱Dy، ^۱۶۰Dy، ^۱۵۸Dy، ^۱۵۶Dy و  ^۱۶۴Dy هستند. فراوان ترین این ایزوتوپ ها Dy-164 با فراوانی طبیعی ۲۸,۱۸% است. ۲۸ رادیو ایزوتوپ عنصر دیسپروزیم نیز شناخته شده است که پایدارترین آن ها Dy-154 و Dy-159 و Dy-166 هستند.

سایر ایزوتوپ های رادیو اکتیو این عنصر نیمه عمری کمتر از ۱۰ ساعت دارند. نیمه عمر بیشتر آن ها نیز کمتر از ۳۰ ثانیه است. عنصردیسپروزیم ۵ حالت برانگیخته نیز داراست. پایدارترین m-Dy-165 با نیمه عمر ۱٫۲۵۷ دقیقه، m-Dy-147 با نیمه عمر ۵۵٫۷ ثانیه و m-Dy-145 با نیمه عمری برابر با ۱۳٫۶ ثانیه است.

حالت فرو پاشی اصلی قبل از فراوان ‌ترین ایزوتوپ پایدار ۱۶۴-Dy جذب الکترون است. ایزوتوپ های عنصر Tb (تربیم) محصولات فروپاشی اولیه قبل از Dy-164 و ایزوتوپ های عنصر Ho (هولمیم) محصول اولیه بعد از آن هستند.

نیمه عمر	ایزوتوپ
۳۰۰۰۰۰۰ سال	Dy-154
پایدار	Dy-156
۸.۱ ساعت	Dy-157
پایدار	Dy-158
۱۴۴.۴ روز	Dy-159
پایدار	Dy-160
پایدار	Dy-161
پایدار	Dy-162
پایدار	Dy-163
پایدار	Dy-164
۲.۳ ساعت	Dy-165
۳.۴ روز	Dy-166

 

کاربردعنصر دیسپروزیم

کاربرد عنصر دیسپروزیم در تولید حسگر های خورشیدی، از بین بردن ارتعاش، امواج لرزه ای و ابزار ماشین کاری دیده می شود.

ترکیبات عنصر دیسپروزیم مانند دیسپروزیم فسفید (DyP) عنوان یک نیمه هادی شناخته می شود. این ترکیبات در دیود های لیزری و کاربرد های قدرت بالا و فرکانس بالا استفاده می شوند.

کاربرد عنصر دیسپروزیوم در آهن ربای نئودیمیم، آهن، بور دمای عملکرد آن در خودرو های هیبریدی و الکتریکی را بالا می برد.

از خواص عنصر دیسپروزیم سطح مقطع جذب نوترون حرارتی و نقطه ذوب زیاد است. بنابراین می تواند منجر به استفاده متالورژیست ها در برنامه های کنترل هسته ای و آلیاژ با فولاد های ضد زنگ مخصوص شود.

این ماده در ترکیب با وانادیوم و سایر عناصر نادر خاکی، در تولید مواد لیزر به کار می رود.

خطرات عنصر دیسپروزیم

تمامی ترکیبات عنصر دیسپروزیم را باید کمی سمی در نظر گرفت. توجه شود که میزان سمیت آن ها به طور دقیق اعلام نشده است.

پودر عنصر دیسپروزیم ممکن است هنگام مخلوط شدن با هوا و هنگام وجود منبع احتراق باعث ایجاد خطر انفجار شود.

از طرفی آتش سوزی ناشی از دیسپروزیم را نمی توان با آب خاموش کرد. چون این ماده می تواند با آب واکنش نشان داده تا گاز هیدروژن قابل اشتعال تولید کند.

نمک های عنصر دیسپروزیم، مانند کلرید و نیترات دیسپروزیوم، در هنگام مصرف اندکی سمی هستند.

سمیت کلرید دیسپروزیم در موش ها آزمایش شده است. بنا بر این آزمایشات تخمین زده می شود که مصرف ۵۰۰ گرم یا بیشتر از این ماده می تواند برای انسان کشنده باشد.

توجه شود که نمک های نامحلول غیر سمی هستند.

برای دیسپروزیوم هیچ خاصیت بیولوژیکی شناخته شده ای وجود ندارد.

سخن آخر

همان طور که می دانید جدول تناوبی عناصر مختلفی را در خود جای داده است. هر کدام از این عناصر شیمیایی کاربرد و استفاده خاصی دارند. عناصر جدول تناوبی مندلیف از لحاظ خواص فیزیکی و شیمیایی با یکدیگر متفاوتند. درواقع کاربرد متنوع عناصر به دلیل همین تفاوت ها و ویژگی های فیزیکی و شیمیایی متفاوت است. اغلب عناصری که در یک گروه از جدول تناوبی جای گرفته اند خواص مشابهی هم دارند. برای شناخت بیشتر عناصر شیمیایی می توان به جدول تناوبی مندلیف مراجعه نمود و شباهت و تفاوت ها آن ها را بررسی نمود.

همه عناصر در این جدول، جایگاه مخصوص به خود را دارند. با شناخت بهتر خواص عناصر جدول تناوبی می توان به کاربرد عناصر و استفاده بهینه از آن ها پی برد. درواقع با شناخت دقیق عناصر است که کاربرد آن ها در صنعت و سلامت و پزشکی و کشاورزی و… امکان پذیر خواهد شد. دانشمندان از گذشته تا حال تلاش های زیادی برای شناخت کامل این عناصر داشته اند.

توجه

توجه شود که عناصر جدول تناوبی حالت (فاز) های مختلفی نیز دارند. برخی از عناصر موجود در این جدول فلز و برخی دیگر نافلز و برخی هم شبیه فلز هستند. همان طور که می دانید خواص فلز و نافلز با یکدیگر متفاوت است. برخی از عناصر جدول تناوبی گازی شکل و برخی دیگر جامدند. بنابراین خواص متفاوت عناصر، بررسی و شناخت دقیق آن ها را به امری بسیار ضروری تبدیل نموده است.

نشریه علمی جهان شیمی فیزیک به دلیل اهمیت بالای شناخت عناصر در زندگی روزمره و فناوری و صنعت به توضیح و بررسی خواص و کاربرد عناصر پرداخته است. برای آشنایی با خواص و کاربرد و تاریخچه عناصر شیمیایی جدول تناوبی به سایت نشریه علمی جهان شیمی فیزیک مراجعه نموده و اطلاعات خود در زمینه عناصر شیمیایی را افزایش دهید.