Dysprosium

Dysprosium (66) [Dy]

Ordnungszahl                66

CAS-Nummer                  7429-91-6

Anteil Erdhülle                 4,3 ppm

Relat. Atommasse          162,50

Atomradius                    175 (228) pm

Schmelzpunkt                 1407°C  
Siedepunkt                       2600°C  
Oxidationszahlen            3
Dichte                                8,559 g/cm³   
Härte (Mohs)                    keine Angabe
Elektronegativität           1,22(Pauling)
Elektronenkonfig.            [Xe] 4f10 6s2 

GHS Gefahrenstoffkennzeichnung (Pulver):

H: 228

P: 210

 

EU-Gefahrenstoffkennzeichnung (Pulver):

R: 11

S: 16-33-36/37/39

entzündlich(Pulver)
entzündlich (Pulver)

Geschichte

Im Jahr 1886 gelang es dem französischen Chemiker P.E. Lecoq de Boisbaudran die Isolierung von Dysprosium(III)-oxid aus einer Probe Holmiumoxid. Dies hatte man bis dahin 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 angegeben. Die Ausgangsmaterialien sind Monazit und Bastnäsit.

Physikalische und Chemische Eigenschaften

Dysprosium ist ein silbergraues und glänzendes Schwermetall. Es ist duktil, also leicht bieg- und dehnbar. Es existieren zwei unterschiedliche Modifikationen. Bei 1384 °C wandelt sich α-Dysprosium (hexagonal-dichtest) in β-Dysprosium (kubisch-raumzentriert) um.


Das Metall ist sehr unedel und daher ebenso sehr reaktionsfähig. An der Luft läuft es schnell an überzieht sich mit einer Oxidschicht. In Wasser wird es unter Hydroxidbildung langsam angegriffen. In verdünnten Säuren wird es unter Wasserstoffbildung zu Fluoriden gelöst.

 

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

Verwendung

Die wirtschaftliche und technische Bedeutung von Dysprosium ist im Vergleich zu einigen anderen metallen noch gernig, jedoch geht man von einer deutlichen Steigerung in der Zukunft aus. Momentan ist Fördermenge ca. 100 Tonnen pro Jahr. Es findet Verwendung in verschiedenen Legierungen, Spezialmagneten und mit Blei legiert als Abschirmmaterial in Kernreaktoren. Jedoch gerade die Verwendung in Permanentmagneten, wie sie u. a. in den Generatoren mancher Windkraftanlagentypen oder Elektrofahrzeugen verwendet werden, hat diese Metalle der seltenen Erden zum raren Rohstoff gemacht, zudem drosselt der weltweit größte Lieferant China seine Lieferung, um die eigene Wertschöpfung zu erhöhen.

 

Weitere Anwendungen:

  • Zur Herstellung von Laserwerkstoffen

  • In Neodym-Eisen-Bor-Magneten erhöht es die Koerzitivität und erweitert den nutzbaren Temperaturbereich. Dadurch ist es für den Einsatz in Elektro- Hybridfahrzeugen und E-Bikes enorm wichtig. Denn hier herrschen zuweilen hohe Temperaturen.
  • Dysprosium wird zum Dotieren von Calciumfluorid- und Calciumsulfatkristallen für Dosimeter verwendet.
  • Dysprosiumhaltige Legierungen zeigen eine starke Magnetostriktion und kommen daher in der Materialprüftechnik zum Einsatz.
  • In Kondensatoren.
  • Vereinzelt wird es wegen seines hohen Einfangquerschnittes für thermische Neutronen zur Herstellung von Steuerstäben in der Kerntechnik verwendet.
  • Dysprosiumiodid verbessert das Emissionsspektrum von Halogenmetalldampflampen.
  • Dysprosium-Cadmium-Chalkogenide dienen als Infrarotquelle zur Untersuchung von chemischen Reaktionen.

  • Zur Herstellung von Dysprosiumverbindungen

Herstellung

Dysprosium kommt in einigen Mineralien in größerer Konzentration vor. Nach einer Anreicherung der Erze und einer nachfolgenden, aufwendigen Abtrennung anderer Dysprosiumbegleiter durch Ionenaustauschverfahren kann das Dysprosium durch eine Reduktion mit Hilfe von Calcium oder Magnesium gewonnen werden.

 

Dabei wird das Dysprosiumoxid 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.

Toxikologie

Reines metallisches Dysprosium und Dysprosiumverbindungen gelten als gering toxisch. Das Element hat keine biologische Bedeutung für den menschlichen Organismus.

Dysprosium ist eine vergleichsweise seltenes Element, das so gut wie gar nicht frei in der Natur vorkommt. Es kann in technischen Geräten, Elektrofahrzeugen, Computern, Windkraftanlagen und Haushaltsgeräten gefunden werden.

Das dauerhafte Einatmen von Stäuben und Dämpfen sollte vermieden werden. Wenn Terbium im menschlichen Körper akkumuliert wird kann es unter Umständen auch die Leber angreifen.

Terbiummetallstäube sind wie die meisten Metallstäube feuer- und explosionsgefährlich.

Das Element Dysprosium wird über einige verschiedene Prozesse in die Umwelt ausgestoßen. Hauptsächlich von der Benzinindustrie. Auch das Wegwerfen von Haushaltsgeräten trägt Dysprosium in die Natur. Dysprosium akkumuliert sich laufend im Boden. Bei Wasserlebewesen verursacht Dysprosium Schäden an den Zellmembranen.