鏑 （ dī ） Dysprosium ），是一種化學元素 ，其化學符號 为Dy ，原子序數 为66，原子量 為7002162500000000000♠ 162.500 u 镧系元素 ，也是稀土元素 之一。鏑的外觀具銀色金屬光澤。鏑在大自然中不以單質出現，而是包含在多種礦物之中，例如磷釔礦 等。自然形成的鏑由7種同位素 組成，其中豐度 最高的是164 Dy。
事实速览 外觀, 概況 ...
鏑 66 銀白色 名稱·符號 ·序數 鏑（Dysprosium）·Dy·66 元素類別 鑭系元素 族 ·週期 ·區 不適用 ·6 ·f 標準原子質量 162.500(1)[ 1] 电子排布 [氙 ] 4f10 6s2 鏑的电子層（2, 8, 18, 28, 8, 2） 發現 保羅·埃米爾·勒科克·德布瓦博德蘭 （1886年）物態 固體 密度 （接近室温 ）g ·cm −3 熔点 時液體密度8.37 g·cm−3 熔点 1680 K ，1407 °C ，2565 °F 沸點 2840 K ，2562 °C ，4653 °F 熔化热 11.06 kJ·mol−1 汽化热 280 kJ·mol−1 比熱容 27.7 J·mol−1 ·K−1 蒸氣壓
壓/Pa
1
10
100
1 k
10 k
100 k
溫/K
1378
1523
(1704)
(1954)
(2304)
(2831)
氧化态 3 , 2, 1鹼性 氧化物）电负性 1.22（鲍林标度） 电离能 第一：573.0 kJ·mol−1 −1 −1 原子半径 178 pm 共价半径 192±7 pm 鏑的原子谱线 晶体结构 六方密堆積 磁序 300 K時順磁性 电阻率 （室溫 ）（α型多晶）926 n Ω ·m 熱導率 10.7 W·m−1 ·K−1 热膨胀系数 （室溫 ）（α型多晶）9.9 µm/(m·K) 聲速 （細棒）（20 °C）2710 m·s−1 杨氏模量 （α型）61.4 GPa 剪切模量 （α型）24.7 GPa 体积模量 （α型）40.5 GPa 泊松比 （α型）0.247 維氏硬度 540 MPa 布氏硬度 500 MPa CAS号 7429-91-6 主条目：鏑的同位素
同位素
丰度
半衰期 （t 1/2 ） 衰變
方式
能量 （MeV ） 產物
154 Dy
人造
1.40×106 年 [ 2]
α
2.945
150 Gd
156 Dy
0.056%
穩定 ，帶90粒中子
158 Dy
0.095%
穩定，帶92粒中子
160 Dy
2.329%
穩定，帶94粒中子
161 Dy
18.889%
穩定，帶95粒中子
162 Dy
25.475%
穩定，帶96粒中子
163 Dy
24.896%
穩定，帶97粒中子
164 Dy
28.260%
穩定，帶98粒中子
165 Dy
人造
2.332 小时
β−
1.286
165 Ho
关闭
1886年保羅·埃米爾·勒科克·德布瓦博德蘭 首次辨認出鏑元素，但要直到1950年代離子交換 技術的發展後，才有純態的鏑金屬被分離出來。由於其熱中子 吸收截面很高，所以在核反應爐 中被用作控制棒 ；其磁化率 亦很高，所以可用於數據儲存技術上，以及做Terfenol-D 材料的成份。可溶鏑鹽具有微毒性，不可溶鏑鹽則無毒。
鏑金屬樣本 鏑是一種稀土元素 ，呈亮銀色金屬光澤。鏑金屬質軟，可以用小刀切割。在沒有過熱的情況下，其加工過程不會產生火花。就算是少量的雜質也會大大改變鏑的物理性質。[ 3]
鏑和鈥 擁有所有元素中最高的磁強度，[ 4] [ 5] 鐵磁 序，但在這一溫度以上會轉變為一種螺旋形反鐵磁 狀態，其中特定基面上所有原子的磁矩 都互相平行，並相對相鄰平面的磁矩有固定的角度。這種奇特的反鐵磁性在溫度達到179 K（−94 °C）時再轉變為無序順磁 態。[ 6]
鏑金屬在空氣中緩慢氧化並失去光澤，其燃燒反應會產生氧化鏑 ：
4 Dy + 3 O2 → 2 Dy2 O3 鏑的電正性 較高，它會在冷水中慢速進行反應，在熱水中快速反應，並產生氫氧化鏑：
2 Dy (s) + 6 H2 O (l) → 2 Dy(OH)3 (aq) + 3 H2 (g) 氢氧化镝在高温下会分解成DyO(OH)，而后者又会分解成氧化镝。[ 7]
在200 °C以上，鏑金屬會和所有鹵素 反應：[來源請求]
2 Dy (s) + 3 F2 (g) → 2 DyF3 (s)（綠色）
2 Dy (s) + 3 Cl2 (g) → 2 DyCl3 (s)（白色）
2 Dy (s) + 3 Br2 (g) → 2 DyBr3 (s)（白色）
2 Dy (s) + 3 I2 (g) → 2 DyI3 (s)（綠色） 鏑會在稀硫酸 中迅速溶解，形成含有鏑(III)離子的黃色溶液。這些離子以[Dy(OH2 )9 ]3+ 配合物的形式存在：[ 8]
2 Dy (s) + 3 H2 SO4 (aq) → 2 Dy3+ (aq) + 3 SO2− (aq) + 3 H2 (g) 反應的產物硫酸鏑(III)有明顯的順磁性。
硫酸鏑，Dy2 (SO4 )3 鏑的鹵化物，如DyF3 和DyBr3 ，一般呈黃色。氧化鏑 是一種黃色粉末，有強大的磁性 ，其磁性比氧化鐵 還要強。[ 5]
鏑在高溫下可以和各種非金屬 形成二元化合物 ，其氧化態可以是+3或+2。這包括DyN、DyP、DyH2 和DyH3 ；DyS、DyS2 、Dy2 S3 和Dy5 S7 ；DyB2 、DyB4 、DyB6 和DyB12 ；以及Dy3 C和Dy2 C3 。[ 9]
碳酸鏑（Dy2 (CO3 )3 ）和硫酸鏑（Dy2 (SO4 )3 ）可以經過相似的化學反應製成。[ 10] 2 (CO3 )3 ·4H2 O）和十水合草酸鏑（Dy2 (C2 O4 )3 ·10H2 O）都不溶於水。[ 11] [ 12]
自然形成的鏑由7種稳定同位素 組成：156 Dy、158 Dy和160 Dy至164 Dy。自然同位素中豐度最高的是比例為28%的164 Dy，緊接著的是比例為26%的162 Dy。豐度最低的是比例為0.06%的156 Dy。[ 13]
通過人工合成，科學家共發現了29種放射性同位素 ，其原子量在138和173之間。最穩定的是154 Dy，其半衰期 約為1.40×106 年；接著是半衰期為144.4天的159 Dy。最不穩定的是138 Dy，其半衰期只有200毫秒。比穩定同位素輕的同位素主要進行β+ 衰變 ；除個別特例之外，更重的同位素主要進行β− 衰變 。154 Dy主要進行α衰變，152 Dy和159 Dy則主要進行電子捕獲 。[ 13] 同核異構體 （亞穩態），原子量在140和165之間。最穩定的是165m Dy，其半衰期為1.257分鐘。149 Dy有兩種亞穩態，第二種（149m2 Dy）的半衰期只有28納秒。[ 13]
164 Dy是理論上最重的穩定同位素 ，任何更重的核素，理論上都會发生α衰變，類似於鉍-209 與鋨 -186的情形。[ 14]
1878年，科學家發現鉺 礦中也含有鈥 和銩 的氧化物。1886年，法國化學家保羅·埃米爾·勒科克·德布瓦博德蘭 在巴黎研究氧化鈥 時，成功地把氧化鏑從中分離出來。[ 15] 氨 ，將鏑以氫氧化物的形態沉澱出來。他在嘗試了30次以後，才成功分離出鏑。他依據希臘文「δυσπρόσιτος」（Dysprositos，意為「難以取得」）把該新元素命名為「Dysprosium」。不過，要直到1950年代美國愛荷華州立大學 的弗蘭克·斯佩丁（Frank Spedding）發展了離子交換 技術之後，才有純度較高的鏑被分離出來。[ 4]
磷釔礦 鏑在自然界中不以單質出現，但存在於多種礦物 之中，包括磷釔礦 、褐釔鈮礦 、硅鈹釔礦 、黑稀金礦 、復稀金礦 、鈦鉭鈮鈾礦 、獨居石 和氟碳鈰礦 等。它一般還和鉺 和鈥 等稀土元素一同出現。目前大部份的鏑都是在中國南部的離子吸附型稀土礦中開採而得。[ 16] 西澳大利亞州 的Halls Creek區域也將開採包括鏑在內的稀土元素。[ 17] 釔 含量較高的礦物中，鏑是所有重鑭系元素中豐度最高的，佔濃縮物的7至8%（相比釔的65%）。[ 18] [ 19] [ 9]
鏑的生產主要來自開採由多種磷酸鹽 混合組成的獨居石 砂，是釔萃取過程的副產品之一。鏑的分離過程可以使用磁力或浮力方法移除其他金屬雜質，再經離子交換 方法分離各種稀土金屬。所產生的鏑離子與氟 或氯 反應後分別形成氟化鏑（DyF3 ）或氯化鏑（DyCl3 ），再經鈣 或鋰 金屬還原 ：[ 10]
3 Ca + 2 DyF3 → 2 Dy + 3 CaF2
3 Li + DyCl3 → Dy + 3 LiCl 反應在鉭 製坩堝 、氦氣 環境中進行。過程中產生的鹵化物和熔融鏑會因比重不同而自然分離。冷卻之後，可用刀把鏑從其他雜質分開。[ 10]
全球每年產出大約100噸鏑，[ 20] [ 21] [ 21] 美國能源部 ，鏑的現有及潛在用途廣泛，加上缺乏代替品，所以是目前最迫切需要潔淨能源技術的元素。保守估計，鏑在2015年前就會有短缺。[ 22]
鏑與釩 及其他元素一起，可用於激光 材料和商業照明應用上。由於鏑的熱中子 吸收截面 很高，所以氧化鏑-鎳金屬陶瓷 核反應爐 控制棒 材料。[ 4] [ 23] 鎘 氧族元素化合物是紅外線 輻射源，能用於研究化學反應。[ 3] 硬盤 等數據儲存裝置中都有用到。[ 24]
釹 -鐵 -硼 磁鐵中釹部分可以替換為鏑，[ 25] 矯頑力 ，从而改善磁铁的耐热性能，用於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克的鏑。根據豐田汽車 每年200萬輛車的預計銷售量，很快就會耗盡全球鏑金屬的供應。[ 26] [ 27]
鏑、鐵和鋱是Terfenol-D 材料的組成元素。Terfenol-D是常溫下磁致伸縮 性最強的已知物料。[ 28] 換能器 、寬頻機械共鳴管 [ 29] [ 30]
鏑被用於劑量計 致電離輻射 量。當摻有鏑的硫化鈣 或氟化鈣 受輻射照射時，鏑原子會進入激發態 並發光 。通過測量發光強度可以推算出輻射劑量。[ 4]
鏑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，可以製成氟氧化鏑纖維。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小時而不會溶解或聚集。[ 31] [ 32] [ 33]
一些高強度金屬鹵化物燈 用到碘化鏑和溴化鏑。這些化合物在燈的中心高溫處分解，釋放出遊離鏑原子。這些原子會發出綠光和紅光。[ 4] [ 34]
隔熱退磁冰箱 用到某些順磁性鏑鹽晶體，包括鏑鎵石榴石（DGG）、鏑鋁石榴石（DAG）和鏑鐵石榴石（DyIG）等。[ 35] [ 36]
鏑金屬粉末在空氣中如果在火源附近，會有爆炸的危險；其薄片也可以被火花和靜電 點燃。鏑所引起的金屬火焰不能用水來澆熄，因為它會和水反應，產生易燃的氫氣 。[ 37] [ 38] [ 39] [ 40] 3 )3 ）屬於強氧化劑 ，在接觸到有機物質時可迅速起火。[ 5]
可溶鏑鹽，如氯化鏑和硝酸鏑等，在進食後具微毒性；不可溶鹽則無毒。從老鼠對氯化鏑的毒性反應估算，人類在進食500克以上的鏑可以致命。[ 4]
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