鏑

---

介紹

元素是一種只包含一種原子的化學物質，具有獨特的物理和化學性質。元素可以透過從地球上提取或人工合成的方式被人類發現。鏑也是一種具有其自身特性的元素。鏑於1886年由保羅·埃米爾·勒科克發現。 “鏑”這個名字來源於希臘語“dysprositos”，意為“難以獲得”。1950年，弗蘭克·斯佩丁發明了離子交換色譜法後，人們才獲得了純鏑。現在，這種稀土元素的提取是藉助液-液萃取法完成的。

什麼是鏑？

鏑是一種f區元素，屬於鑭系元素。它位於元素週期表第六週期，原子序數為66，是一種金屬元素。它天然存在於獨居石和氟碳鈰礦等礦物中，也少量存在於磷釔礦和獨居石中。可以透過離子交換和溶劑萃取法從這些礦物中提取。

由於鏑與氧氣和水的高反應活性，其用途非常有限。與其他鑭系元素不同，鏑在自然界中並非以單質形式存在。它是一種外觀呈銀白色的軟金屬，可以用刀切割。鏑刨花燃燒時呈白熱狀態，並迅速點燃。這種元素有幾種顏色鮮豔的鹽。它與鈥一起具有最高的磁矩強度和最高的磁力方向。這種元素的丰度高於錫，全球年產量約為100噸。約99%的鏑產自中國，主要存在於中國的離子吸附粘土礦石中。

歷史

鏑於1886年由科學家保羅·埃米爾·勒科克在巴黎首次發現。但當時並沒有提取或收集這種元素。他使用了一種方法，該方法包括將氧化鏑溶解在酸中，然後在加入氨後沉澱出氫氧化物。後來，人們又用這種方法嘗試了30多次，最終將其命名為鏑。但又過了8年才成功提取這種元素。這得益於1950年離子交換色譜法的發現。在商業提取釔的過程中，它也作為副產品獲得。

W. Oelen, Dysprosium1, CC BY-SA 3.0

鏑的性質

作為一種元素，鏑的性質非常獨特，部分性質如下表所示。

鏑	Dy
原子序數	66
族	鑭系元素
區	f區
物理狀態	固體
電子構型	$\mathrm{[Xe]4f^{10}6s^{2}}$
週期	6
沸點	2567°𝐶
熔點	1412°C
主要同位素	$\mathrm{Dy_{164}}$
原子量	162.5
密度	8.55𝑔𝑐𝑚−3
電負性	1.22
共價半徑	1.8Å
電離能	573.017𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙−1
原子半徑	2.31Å

鏑的用途

鏑的用途詳述如下。

• 在核反應堆控制中，使用氧化鏑-鎳金屬陶瓷，因為它能輕易吸收中子且不會收縮或膨脹。

• 在鹵化物放電燈中使用碘化鏑。

• 用作合金新增劑，以提高永磁物質$\mathrm{Nd_{2}Fe_{14}B}$的居里溫度。

• 用於製造熒光粉啟用劑。

• 用於製造雷射材料。

• 在劑量計中，用於監測電離輻射。

• 在研究多種化學反應中，用作紅外輻射源。

• 用於製造多種合金。

• 用於製造具有永久磁性的材料。

• 用於光碟、硬碟和資料儲存應用。

鏑的化學性質

• 鏑金屬在乾燥空氣中非常穩定，但在潮溼空氣中會很容易轉化為氧化物。

$$\mathrm{4Dy\:+\:3O_{2}\:\rightarrow\:2Dy_{2}O_{3}}$$

因此會形成三氧化二鏑。

• 它是一種高電正性金屬，因此即使與冷水也會 readily react readily readily 。

$$\mathrm{2Dy(s)\:+\:6H_{2}O(l)\:\rightarrow\:2Dy(OH)_{3}(aq)\:+\:3H_{2}(g)}$$

• 它也會與多種鹵素化合物反應。鏑與鹵素的反應如下所示。

$$\mathrm{2Dy(s)\:+\:3I_{2}\:\rightarrow\:2DyI_{3}(s)}$$

而$\mathrm{DyI_{3}}$的顏色為綠色。

• 鏑與硫酸反應會形成順磁性的三硫酸鏑。反應式為：

$$\mathrm{2Dy(s)\:+\:3H_{2}SO_{4}(aq)\:\rightarrow\:2Dy^{3+}(aq)\:+\:3SO^{2-}_{4}(aq)\:+\:3H_{2}(g)}$$

• 氯化鏑和氟化鏑與鈣反應併發生還原反應。反應式為：

$$\mathrm{3Ca\:+\:2DyF_{3}\:\rightarrow\:2Dy\:+\:3CaF_{2}}$$

$$\mathrm{Li\:+\:DyCl_{3}\:\rightarrow\:Dy\:+\:3LiCl}$$

鏑的其他化學性質如下表所示。

鏑	Dy
比熱容	173 𝐽 𝑘𝑔−1 𝐾−1
電阻率	$\mathrm{926\:n\Omega.m}$
晶體結構	密排六方
熱導率	$\mathrm{10.7\frac{W}{m.K}}$
磁性排序	順磁性

氧化態和同位素

鏑常見的氧化態為+3，主要以𝐷𝑦3+存在。同位素及其原子質量如下表所示。

同位素	原子量
$\mathrm{Dy^{164}}$	163.929
$\mathrm{Dy^{163}}$	162.929
$\mathrm{Dy^{162}}$	161.927
$\mathrm{Dy^{161}}$	160.927
$\mathrm{Dy^{160}}$	159.925
$\mathrm{Dy^{158}}$	157.924
$\mathrm{Dy^{157}}$	155.924

結論

鏑是一種在地球地殼中以礦物形式存在的元素。它是一種f區元素，屬於鑭系元素。它與空氣和水反應非常劇烈。它於1886年由科學家保羅·埃米爾·勒科克發現。這種元素的特性、物理和化學性質使其在磁性領域和合金製造業中得到了廣泛的應用。該元素的原子序數為66。該元素的用途非常廣泛，年產量約為100噸。其主要產地是中國。該元素常見的氧化態為+3。該元素有多種同位素。

常見問題

1. 鏑有毒嗎？

鏑的毒性取決於相應的鹽。某些可溶性鏑鹽在攝入時具有毒性。如果攝入超過500克這種化合物，就會有毒。而不可溶性鏑鹽則不是有毒化學物質。

2. 鏑在生物體中起什麼作用？

鏑在動植物中不發揮任何生物學作用。因此，它不會汙染環境。

3. 什麼是退磁？

加熱金屬以去除其磁性的過程稱為退磁。由於鏑是一種具有抗退磁特性的金屬，因此它被廣泛用作電動汽車、風力渦輪機等多種材料的合金。

4. 鏑易燃嗎？

氧化鏑和氟化鏑是非易燃化合物。

5. 鏑是導體嗎？

鏑是良好的導體，其電導率為$\mathrm{1.1\:\times\:10^6\frac{s}{m}}$。