DYSPROSIUM

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

H

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

14

15

16

17

He

Li

Be

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

C

N

O

F

Ne

Na

Mg

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Al

Si

P

S

Cl

Ar

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

Sn

Sb

Te

I

Xe

Cs

Ba

La

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

Fr

Ra

Ac

Rf

Bh

Sg

Hs

Mt

?

?

?

?

 

?

 

 ?

 

 

 

 

Ce

Pr

Nd

Pm

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

 

 

 

 

Th

Pa

U

Np

Pu

Am

Cm

Bk

Cf

Es

Fm

Md

No

Lr

 

Dy, atomnr. 66, molvekt 162,50 g, elektronkonfigurasjon (Xe)+4f10-6s2, smeltepunkt 1407 C, kokepunkt 2567 C, tetthet 8,551 g/cm3 (25 C). Dysprosium har en varmeledningsevne på 0,107 W/cm/K ved 25 C, dårlig til metall å være, men typisk for gruppen. Det har også en høy elektrisk motstand ved romtemperatur, 100 mikrohm-cm, omtrent som kvikksølv. Dysprosium har i likhet med terbium og gadolinium gode magnetiske egenskaper. Magnetiserbarheten på +103500 cgs-enheter ved 20 C er en av de aller høyeste blant grunnstoffene. Dysprosium er også ferromagnetisk, men bare ved svært lave temperaturer. Curie-temperaturen der overgangen skjer ligger på -188 C. Som de andre lantanidene har det et komplisert spektrum, med en mengde sterke linjer, særlig i det nære ultrafiolette. De sterkeste ligger på 3532, 3645, 3872, 3945, 3968, 4000, 4046, 4078, 4187 og 4195 Å. Den førstnevnte er den klart sterkeste.

Dysprosium hører til gruppe 3 (3b, bi-/sidegruppe 3) i det periodiske systemet, også kjent som 'de sjeldne jord(arts)metallene.' Det har (1981) 23 kjente isotoper og isomerer, hvorav hele 7, 156, 158, 160, 161, 162, 163 og 164, er stabile og forekommer i naturen. Ytterligere en, 154, er betastabil, og ville også vært helt stabil hvis det ikke var for det lukkede kjerneskallet av 82 nøytroner som gjør at kjerner med litt høyere nøytrontall enn det lett avgir alfapartikler for å komme ned i dette såkalt "magiske" nøytronantallet, omtrent slik alkali- og jordalkalimetaller lett avgir elektroner for å komme ned til et lukket edelgassaktig elektronantall. Dy 154 avgir altså alfapartikler med en halveringstid på ca. 10 millioner år, og via gadolinium 150 og samarium 146, som også avgir alfapartikler med h.h.v. 1,8 og 103 millioner år som halveringstid, går det til slutt over i den stabile neodym 142 med 82 nøytroner. Av de andre dysprosiumisotopene har 159 en halveringstid på 144,4 dager, de andre noen timer eller kortere.

Dysprosium er en av de beste nøytronabsorbatorene, med 164-isotopen som den beste med 2700 b og totalt 950 for naturlig dysprosium, men det er dyrere enn de 4 som er bedre, gadolinium, samarium, kadmium og bor, og er ikke så aktuelt som kontrollmateriale i atomreaktorer. Den stabile dysprosiumisotopen 162 er et produkt ved uran- og plutoniumfisjon, men i minimale mengder.

HISTORIE
Drypp... drypp... drypp... I den lille byen Cognac ved elven Charente mellom Angoulême og Saintes i det som en gang var de galliske santonernes land, kom dyrebare dråper en og en dryppende fra den kostbare apparaturen. I familien Boisbaudrans konjakkdestilleri ikke mange metrene unna dryppet også edle, dyrebare dråper, men ikke så dyrebare som disse. Yngstesønnen Paul Émile (også kalt Francois) Lecoq de Boisbaudran hadde rigget seg til på peishyllen og var dypt konsentrert om sine kjemiske eksperimenter. Han brukte peisvarmen som varmekilde og hadde stilt opp apparaturen på peishyllen, som var av fint marmor. Han hadde anskaffet seg litt holmia, et stoff som kunne fås fra visse sjeldne mineraler etter lange og arbeidskrevende separasjoner. Det var dyre greier, og det var ikke mange grammene han hadde å rutte med. Men han hadde mistanke om at det kunne befinne seg ukjente bestanddeler der, slike som han selv i 1879 (samaria) og tidligere dette året (1886 - gadolinia) hadde funnet i det beslektede stoffet didymia, og ville forsøke en separasjon.

En dag i det revolusjonens år 1794, det året da Lavoisier satte sitt hode til for kjemien, fikk professor Johan Gadolin i Åbo en tung, svart steinprøve til analyse. Det var et mineral som den geologi- og kjemiinteresserte løytnant Carl Axel Arrhenius i 1787 hadde funnet i Ytterby på Resarö i den svenske skjærgården, og derfor hadde kalt ytterbitt (det benevnes vekslende under dette navnet og 'ytteritt'). Med sine analytiske ferdigheter var det ikke vanskelig for Gadolin å fastslå at det inneholdt omtrent 38 % av en ukjent jordart (=oksyd i datidens fremdeles alkymipregede terminologi). Den nye jordarten ble undersøkt av Anders Gustaf Ekeberg, Martin Heinrich Klaproth og Nicolas-Louis Vauquelin, og det ble vanlig å kalle den yttria etter mineralet, og grunnstoffet yttrium, men Klaproth, som alltid hadde sterke meninger i slike saker, omdøpte mineralet siden til gadolinitt, for å hedre den egentlige oppdageren.

Carl Gustaf Mosander, som i 1839 fant lantan skjult i ceria og 'tvillingstoffet' didymium (som senere viste seg å bestå av to grunnstoffer, praseodym og neodym) i lantan, ga seg så til å undersøke om det lantanlignende yttria også kunne ha bestanddeler. I 1843 satte han gradvis ammoniakk til en løsning av et yttriumsalt og fikk først et gult hydroksydbunnfall, deretter et rosafarget et, og til slutt det fargeløse yttriumhydroksydet som han kjente fra før. Han fikk det geniale påfunn å kalle den gule fraksjonen erbia og den rosa terbia, trunkerte versjoner av Ytterbynavnet, kanskje i gleden over å kunne sette et svenskt ortsnamn ytterligere fast på grunnstoffkartet. Av en eller annen grunn ble disse navnene senere ombyttet i kjemilitteraturen.

I 1878 fant den sveitsiske kjemikeren Jean-Charles Galissard de Marignac med samme metode (ammoniakkfelling) en ny fraksjon i det nye erbia som han kalte ytterbia. Siden både yttria, erbia og terbia var avkortede versjoner av ytterby, mente han vel at det var på tide å legge inn en uavkortet versjon. Hans ytterbia viste seg senere å ha ytterligere to komponenter, scandia (oppdaget allerede 1879) og lutetia (som ble funnet langt senere, i 1907).

I 1879, etter at scandia hadde blitt funnet i ytterbia av L.F. Nilson, skaffet Per Teodor Cleve seg noe erbia som alt scandiaet og ytterbiaet var fjernet fra og la merke til at atomvekten til erbiumet fortsatt ikke var konstant. I løpet av året klarte han å skille ut en fraksjon som han kalte holmia etter byen Stockholm, som kalles Holmia på latin, og senere fant han nok en fraksjon i holmia, som han kalte thulia, etter Thule, navnet massalioten Pytheas brukte om det nordligste punktet han kom til på sin oppdagelsesreise på 330-tallet før vår tidsregning. Ofte identifisert med Skandinavia.

Og i 1886 var det altså Boisbaudrans tur (igjen). Han hadde løst holmiaet i fortynnet syre og sto nå kveld etter kveld foran kaminhyllen og lot dråpe etter dråpe av en ammoniakkløsning langsomt falle ned i løsningen mens han nøye la merke til fargeforandringer i det dannede hydroksydbunnfallet. Siden gikk han over til en mettet kaliumsulfatløsning som fellingsmiddel og fikk felt sulfater. På denne måten fikk han ved gjentatte fellinger utskilt fire fraksjoner med forskjellige farger. En blekrosa, en klart gul, en svakt gulaktig rød og en lilla. Ved hjelp av spektroskopet identifiserte han den første og de to siste som de kjente terbium, holmium og erbium, men den andre var ukjent. Han kalte den dysprosium, etter det greske dysprositos 'vanskelig tilgjengelig', et noe treffende navn, syntes han etter den langtekkelige separasjonen.

Den franske kjemikeren, maleren, skulptøren og musikeren Georges Urbain klarte i 1906 som den første å fremstille en noenlunde ren prøve av dysprosiummetall. Men først med ionebyttingskromatografien på 50-tallet ble virkelig rent dysprosium tilgjengelig.

Dysprosium er altså navngitt etter det greske dysprositos, 'vanskelig tilgjengelig', en sammensetning av dys- 'dårlig, vanskelig' og prositos 'tilnærmelig'.

Dys- stammer fra indoeuropeisk dheus-(?), som gjennom germansk tuz- kom til norrønt som forstavelsen tor-, vanligvis i betydningen 'vanskelig, ødeleggende', f.eks. i torrek 'tap' og tortryggr 'upålitelig'. Germansk tuz- kom også gjennom oldhøytysk tsur- til tysk zer-, en forstavelse som er brukt i mange sammenhenger, f.eks. zerstören, 'ødelegge', zerfall, 'nedbrytning'.

Gresk prositos kommer av verbet prosienai 'nærme seg', en sammensetning av pros- 'for, foran, forover' og ienai 'gå'.

Pros- stammer fra indoeuropeisk pro-, por- 'forover, foran', som har gitt opphav til en nesten endeløs rekke former i de indoeuropeiske språk.

Forstavelsen for-, som på norsk brukes til diverse formål har vi lånt som påheng til forskjellige ord som har kommet til oss gjennom forskjellige veier fra grunnformen.

Fra formen pro 'tidlig' har vi gjennom germansk og middelnedertysk lånt frokost.

Fra utvidelsen p(o)rto 'fremoverbevegelse' gjennom germansk, oldsaksisk og (middel)nedertysk har vi lånt fort (i betydningen hurtig). P(o)rto ble utvidet videre i indoeuropeisk tid til por-sti-s 'noe fremstående' som i latin ble postis 'dørstolpe' og derfra gjennom middelnedertysk har blitt lånt i ordene vinduspost, vannpost.

Fra utvidelsen pro-mo- har vi på norsk gjennom germansk og norrønt fått frem, fram, fremdeles, framferd, såfremt etc. samt avledningen fra. Gjennom oldsaksisk og middelnedertysk kommer fremmedordet fremmed og alt som er avledet av det.

Fra utvidelsen pr(e)-mo- 'første' har vi gjennom middelnedertysk lånordet from.

Fra utvidelsen prouon 'herre' og pro-uon 'herskerinne' gjennom germansk og oldsaksisk har vi lånt frue. Fra den oldsaksiske formen gjennom middelnedertysk lånte vi noe senere frøken, jomfru og hustru (eldre form húsfrú). Pro-uon kan også være opphavet til latin provincia 'oppgave, forretning, embete, embedsområde' som er lånt til oss som provins m.m. Indoeuropeisk prouon har også gjennom germansk frawan-, fraujan-, urnordisk FraujaR 'Frøy' og norrønt Freyr gitt oss gudenavnet Frøy, og gjennom den norrøne hunkjønnsavledningen Freyja gudenavnet Frøya.

Indoeuropeisk pro-, por- har også gjennom gresk pró 'foran' og gudenavnet Prometheús gitt oss grunnstoffnavnet promethium. Samme opprinnelse har også gresk pros- og protos 'foran', som vi har i grunnstoffnavnet protactinium.

Det greske verbet ienai stammer fra indoeuropeisk ei- 'gå'. Fra grunnformen ei- har vi gjennom vestgermansk, oldsaksisk og middelnedertysk lånt ile. I latin ble den til iter 'vei', som vi har lånt i fremmedordet iterasjon.

Fra utvidelsen oi-dho- 'smal landtange' har vi gjennom germansk og norrønt eid. Den samme utvidelsen har gjennom gresk isthmós 'landtange' gitt oss fremmedordet istmus.

Fra fortidsformen ito- 'gått' og utvidelsen ui-itós 'gått fra hverandre' gjennom germansk og norrønt har vi vid, som er brukt i flere sammensetninger som f.eks. vidåpen, samt vidd og vidde (både i betydningen bredde og høyslette).

Fra utvidelsen i(e)ro-, ioro- eller iero- 'år, sommer' har vi gjennom germansk og norrønt år. Samme opprinnelse har det greske hóra 'årstid, tid', som er brukt i flere fremmedord, f.eks. horoskop.

Utvidelsen ói-to-s 'ed' har vi gjennom gallisk, germansk og norrønt lånt som ed. Fra den germanske formen aitha-z har vi gjennom oldhøytysk, eldre tysk og middelnedertysk lånt freidig.

Fra utvidelsen oi-uo- 'løp, gang, vane, skikk', senere oiua, har vi gjennom germansk, oldsaksisk og middelnedertysk lånt ekte, ektemann, ekteskap m.m.

GEOLOGI
Dysprosium utgjør 0,0004 % av, og ligger på delt 51. plass i hyppighet i den faste, øvre jordskorpen. Det har omtrent like mange sjeldne jordmetaller over seg som under seg på statistikken, og ligger jo omtrent midt på statistikken over de 96 grunnstoffene som kan sies å eksistere i jordskorpen totalt også. I sjøvann er det sjeldnere, og ligger med 0,000000000091 % på en 65.-plass, ganske nære atomnummeret, men det ligger høyere an på gruppestatistikken, med bare 5 lantanider foran seg. Av universet som helhet utgjør dysprosium etter vanlige estimater 0,000010 % av det som ikke er hydrogen eller helium, og det ligger der på en 58.-plass. Alle prosentene er masseprosenter.

Naturlig dysprosium på Jorda er en blanding av isotopene 156 (0,06 atom-%), 158 (0,10 %), 160 (2,34), 161 (18,9), 162 (25,5), 163 (24,9) og 164 (28,2 %). De to første har lave prosenter fordi de er nøytronskyggenuklider, d.v.s. at de ikke kan dannes ved innfangning av frie nøytroner som er de vanligste grunnstoffdannende prosessene i denne delen av det periodiske systemet. Dy 160 ligger også relativt lavt fordi den delvis ligger i nøytronskyggen. Den nås av den langsomme nøytoninnfangningen som går ut på at det opptas et nøytron av gangen og hvis resultatet er radioaktivt rekker kjernene å desintegrere før det kommer et nytt nøytron. Men ved den hurtige innfangningsprosessen som skjer inne i eksploderende stjerner og andre slike apokalyptiske begivenheter opptas bunker av nøytroner omtrent samtidig og hvis resultatkjernen tilfeldigvis får 160 nukleoner, når den fram til det stabile gadolinium 160 når den desintegrer, men går ikke videre derfra. Av prosenttallene kan vi se at den raske prosessen ("r-prosessen") er omtrent ti ganger så viktig som den sene ("s-prosessen") i denne delen av periodesystemet.

Kilden for alle nøytronene er kjerner som kolliderer og slår løs nøytroner fra hverandre. Ved *forholdvis* rolige begivenheter, slik som i det sydende helvetet i en stjernes indre, har bare de letteste kjernene energi nok til å komme nær hverandre, men i supernovaer og lignende kan også de store, slik som dysprosiumkjernene kollidere, og energien er ofte så høy at ikke bare mange nøytroner, men også flere protoner eller mindre bruddstykker av kjernen slås løs. Ved slik løsslåing (spallasjon) eller ved at lettere kjerner smelter sammen kan de nøytronfattigere dysprosiumisotopene slik som 156 og 158 dannes. 154 har helt sikkert vært dannet på samme måte også, og tidlig i vårt solsystems historie har 154-isotopen utgjort en liten del av alt dysprosium, men nå er den forlengst borte og har blitt til neodym.

Dysprosium og de andre lantanidene er så like kjemisk og vanskelige å skille fra hverandre at de alltid forekommer sammen i naturen. Men på grunn av den såkalte lantanidekontraksjonen, en gradvis minking i ioneradien utover i lantaniderekken, vil de senere lantanidene ha en tendens til å gruppere seg med de små Y- og Sc-ionene i sine egne mineraler, de såkalte ytterittene, mens de tidligere grupperer seg i sine, de såkalte cerittene. Dysprosium ligger et stykke over grensen mellom de to gruppene, og normalt inneholder cerittmineraler maksimalt ca. 1/50 så mye dysprosium som cerium, mens ytterittene kan ha omtrent 1/7 så mye dysprosium som yttrium. Dysprosium regnes (1977) ikke som hovedbestanddel i noen mineraler.

Dysprosium og de andre lantanidene finnes vidt utbredt i jordskorpen, også i andre mineraler enn sine egne. Men det finnes også egne lantanidemineraler, og de rikeste konsentrasjonene er i karbonatitter, dannet av magma fra karbondioksydrike regioner litt dypt i jordmantelen, eller i såkalte pegmatitter på steder hvor jordskorpemateriale har blitt smeltet til granittmagma og senere ligget og krystallisert langsomt på relativt store dyp. Ioner med høy ladningstetthet som lantanideionene og mange andre litt sjeldnere stoffer danner deformerte aluminosilikatkomplekser som ikke lett kan bygges inn i granittens feltspatkrystaller og konsentreres derfor i pegmatitten, som krystalliserer sist. Hydrotermalforekomster, der stoffer løst i sterkt opphetet vann har reagert med de omgivende mineralene er sjeldnere, men forekommer. I karbonatittmagmaen bindes lantanider sterkt i karbonatkomplekser, men de lettere sterkere enn de tyngre, så det er cerittmineralene som dominerer der. I pegmatittene danner de tyngste lantanidene de mest deformerte aluminosilikatkompleksene, men disse er også de letteste å bryte opp slik at de frie ionene kan slippe inn i feltspaten, og også pegmatittene er derfor oftest rikere på cerittmineraler. De hydrotermale forekomstene er derimot ofte rikere på ytteritter.

Mange lantaniderike pegmatittforekomster finnes i Norge, særlig i Telemark, bl.a. i Evje/Iveland, Tørdal, Ulefoss, Langesundsområdet. Også i Østfold og Nordland finnes det betydelige forekomster. Det interessante med de norske pegmatittforekomstene er at det oftest er ytterittmineralene som dominerer.

De viktigste malmmineralene er monazitt, (Ce,La,Nd,Th)PO4, xenotim, YPO4 og euxenitt, (Y,Ca,Ce,U,Th)(Nb,Ta,Ti)2O6. Monazitt inneholder maksimalt rundt 1 % dysprosium, mens xenotim og euxenitt kan komme opp i det nidobbelte. Viktige produksjonsland er Sverige, Norge, Brasil, Australia, India, Russland, Georgia, Azerbajdsjan og USA.

KJEMI
Dysprosium er et metall med klar sølvhvit glans. Forskjellige kilder har førskjellige opplysninger om hardheten, men det ser ut til at små forurensninger har stor effekt på de mekaniske egenskapene, og metallet er sannsynligvis bløtt som naboene og kan skjæres med kniv. Ved romtemperatur krystalliserer det heksagonalt, og det er en overgang til en annen krystallstruktur ved 950 C, men det er ikke helt klart hvilken.

Dysprosium er forholdsvis reaktivt, som de andre lantanidene. Det er ganske stabilt i luft, men løses lett i fortynnede og konsentrerte mineralsyrer. Det oksyderes sakte i luft og vann.

I likhet med de fleste andre lantanidene har dysprosium +3 som det eneste viktige oksydasjonstallet. Dysprosium(III)ionet er gult og sterkt paramagnetisk. Dysprosium(III)ioner i vannløsning har en viss tendens til å hydrolysere og er svakt sure:
[Dy(H2O)8]3+ + H2O = [Dy(H2O)7(OH)]2+ + H3O+.

Under visse tilhøve kan det la seg gjøre å produsere toverdige dysprosiumioner. Disse rapporteres å ha en brun farge.

Dysprosium reagerer som de fleste andre lantanidene med molekylært hydrogen ved å danne et dihydrid, DyH2, fortrinnsvis med litt oppvarming. Mer hydrogen kan legges til inntil det støkiometriske trihhydridet DyH3, og flere ikkestøkiometriske faser kan dannes mellom disse.

Som de andre lantanidene kan dysprosium ved oppvarming danne intermetalliske forbindelser med litt elektronegative metaller, fra mangangruppen og utover. Også borider kan dannes ved sterk oppvarming.

Med karbon dannes karbidene DyC2, Dy2C3 og Dy3C. Det førstnevnte har metallisk ledningsevne. Begge de to første hydrolyserer i vann i surt miljø under frigjøring av hydrogen og acetylen pluss en blanding av andre hydrokarboner. Karbidene har egenskaper som ligger mellom de intermetalliske, de organometalliske og de ioniske forbindelsene.

Dysprosiumkarbonat, Dy2(CO3)3, felles hydratisert i blanding med forskjellige bikarbonater når en Dy-løsning tilsettes karbonat eller bikarbonat. Det kan fås renere hvis acetat- eller propionatløsninger kokes med karbondioksyd under høyt trykk. Dysprosium kan som de andre lantanidene danne et oksykarbonat Dy2O2CO3, som opptrer i tre krystallmodifikasjoner, tetragonal, monoklin og heksagonal. 

Dysprosiumoksalat, Dy2(C2O4)3, er som karbonatet uløselig i vann, men begge løses i overskudd av anionene p.g.a. kompleksdannelse. Derimot er fettsyresaltene, også som nevnt acetat og propionat, løselige i vann.

Som de andre lantanidene danner dysprosium silicider med silicium ved høy temperatur og tilsvarende nitrider, fosfider, arsenider, antimonider og vismutider med de tilsvarende grunnstoffene.

Dysprosiumnitrat-heksahydrat, Dy(NO3)3.6H20 krystalliserer ved inndamping fra en løsning av metallet i fortynnet salpetersyre. Dette hydratiserte nitratet er uhyre lett løselig i vann. Vannfritt nitrat kan fås ved reaksjon av oksyd med flytende N2O4 ved 150 C og høyt trykk. Nitratkomplekser av lantanider med tributylfosfat, f.eks. Dy[(C4H9)3PO4]3(NO3)3, er viktige for separasjon p.g.a. sin løselighet i upolare organiske løsningsmidler.

Dysprosiumfosfatet, DyPO4, er i motsetning til nitratet uløselig i vann, men dimetylfosfatet, Dy[(CH3)2PO4]3, er løselig. Denne forbindelsen kan brukes til lantanideseparasjon, siden løseligheten synker uvanlig mye med stigende atomnummer på lantanidene.

Som de andre lantanidene brenner dysprosium lett i luft, særlig i finfordelt tilstand, og det dannes et hvitt seskvioksyd Dy2O3.

Trihydroksydet, Dy(OH)3, felles når dysprosiumløsninger tilsettes base. Ved sterk oppvarming fås oksydhydroksyd DyOOH.

Dysprosiumsulfid, Dy2S3, -selenid, Dy2Se3 og -tellurid, Dy2Te3, kan fås ved å sammensmelte bestanddelene i riktig mengdeforhold. Med overskudd av S, Se eller Te kan man få polysulfider, -selenider eller -tellurider.

Et dysprosiumsulfat-oktahydrat, Dy2(SO4)3.8H2O, kan krystalliseres ved å dampe inn en løsning av dysprosium- og sulfationer. Det løses forholdsvis tungt i vann. Dobbeltsulfater med alkalimetallene er løselige i alkalisulfatløsninger, i motsetning til de lettere lantanidenes. Sulfittet er tyngre løselig en sulfatet, mens tiosulfatet er lettere. Med overskudd av tiosulfat dannes lettløselige tiosulfatkomplekser.

Dysprosium reagerer lett med halogener ved romtemperatur til trihalogenider. Fluoridet, DyF3, er typisk for gruppen uløselig i vann, mens kloridet DyCl3, bromidet DyBr3 og jodidet DyI3 lett løses. Ved reaksjon mellom trihalogenidene og seskvioksydet ved flere hundre grader fås oksyhalogenider, f.eks. DyOF og DyOCl. Også de heksahydratiserte halogenidene som fås ved inndamping av vannløsninger gir disse forbindelsene ved oppvarming, i stedet for de vannfrie halogenidene. Halogenidkomplekser har lite betydning i vannløsning, men kan dannes i fast fase.

Det fortelles at det skal eksistere et dysprosiumdiklorid, DyCl2, som er ionisk i strukturen og derfor sannsynligvis inneholder toverdige ioner av metallet, i motsetning til subkloridene av gadolinium.

Dysprosiumbromat, Dy(BrO3)3, er lett løselig i vann. Det tilsvarende jodatet og også perjodatet er tyngre, mens perkloratet, Dy(ClO4)3, er uhyre lett vannløselig og fås sterkt hydratisert fra løsning. Det vannfrie perkloratet er meget sterkt hygroskopisk og løselig også i acetonitril og andre polare løsningsmidler.

Dysprosium har som de andre lantanidene ingen storslagen komplekskjemi, men de stabile kompleksene med chelatdannende oksygenholdige organiske ligander som etylendiamin-N,N,N',N'-tetraacetat (EDTA) er viktige p.g.a. separasjon i ionebytterkolonne, hvor de enkelte lantanidenes forskjellige affinitet til EDTA utnyttes. Andre slike chelater er forbindelsene med diketoner. Fluorerte derivater av slike diketonater er flyktige og kan utnyttes til separasjon med gasskromatografi.

Komplekser med andre oksygenligander er ikke så stabile som chelatene, men f.eks. trifenylfosfinoksyd, trifenylarsinoksyd og pyridin-N-oksyd danner stabile krystallinske salter som Dy(NO3)3[OAs(C6H5)3]4 og [Dy(C5H5NO)8](ClO4)3. Også komplekser med nitrogenligander er kjent, f.eks. med forskjellige aminer, med tiocyanat og med porfyrin. Også visse svovelligander som ditiokarbamater og ditiofosfinater kan danne dysprosiumkomplekser.

Som de andre sjeldne jordmetallene danner dysprosium lett organometalliske forbindelser med cyklopentadien, f.eks. Dy(C5H5)3, og dets derivater. En annen gruppe som er lett å fremstille er med cyklooktatetraen, f.eks. Dy2(C8H8)3. I slike forbindelser opptrer den organiske delen som et anion p.g.a. dysprosiums elektropositivitet, men en god pi-donor kan også bindes til en lantanide. Andre forbindelser er slike med bare sigma-bindinger, slik som ionet [Dy(C6H5)4]- og komplekset Dy[(CH2)2P(CH3)2]3.

Analyse:

Lantanideioner i løsning påvises kvalitativt ved å felle med fluorid. Dysprosiumioner spesielt kan påvises spektroskopisk. For kvantitativ bestemmelse overføres substansen som skal analyseres til vannfase ved å løse den i syre eller smelte dem med natriumperoksyd, karbonat eller pyrosulfat og deretter tilsette syre. Lantanideioner fjernes deretter fra løsningen ved å felle med oksalsyre mens man holder pH rundt 1-2. Bunnfallet filtreres fra. Oksalatet glødes til oksyd ved 900-1000 C og veies etter at praseodym- og terbiumoksydene er blitt redusert til seskvioksyder med hydrogen.

Hvis man i stedet for oksalsyre feller med natriumsulfat faller de letteste lantanidene (cerittene) ut mens de tyngre forblir i løsning.

For bestemmelse av dysprosium i en blanding av lantanider er spektrofotometriske metoder effektive på grunn av lantanideionenes skarpe absorpsjonsbånd. Blandingen overføres til perklorat eller klorid fordi disse anionene interfererer minst med lantanidespektrene. På grunn av kompleksiteten av disse spektraene må man benytte instrumenter med meget god oppløsningsevne.

Nøytronaktiveringsanalyse er lite effektivt for dysprosium, siden isotopene som dannes har få og lite karakteristiske gammalinjer. Den beste, Dy 165m, på 515 keV, har en halveringstid på bare 1,3 minutter og er lite håndterlig, mens den nest beste, Dy 157 på 326 keV, dannes bare i svært små mengder.

Fremstilling:

Et stykke xenotim eller et annet dysprosiummineral kokes med sterk svovelsyre til det meste er løst, gjerne i flere timer. Den resulterende blandingen kjøles ved tilsetning av rikelig kaldt vann og filtreres. Filtratet tilsettes rikelig oksalsyre, og bunnfallet som nå danner seg inneholder oksalat av lantanider, thorium og noen få andre urenheter. Når det er filtrert fra kan de forskjellige lantanidene separeres fra hverandre med ionebytting. En kolonne fylles med EDTA og en sitratløsning av lantanideblandingen skylles gjennom. Er kornstørrelsen på EDTA-kornene og diameteren på kolonnen kjent, kan ankomsten av de forskjellige lantanidene fra bunnen av kolonnen beregnes. Dysprosiumsitratet overføres til trifluorid, f.eks. ved felling med natriumfluorid, og det vannfrie fluoridet reduseres til metall med kalsium uten lufttilgang i en tantaldigel ved 1000-1500 C.

Tantal- og kalsiumrester kan fjernes ved omsmelting i vakuum. Fluorid brukes i stedet for klorid for terbium og de etterfølgende lantanidene fordi kloridene deres er for flyktige.

Industrielt brukes idag væske-væskeekstraksjon med en automatisk flertrinnsprosess eller motstrømsoperasjon i stedet for ionebytting. En vannløsning av lantanideioner ekstraheres over i et upolart organisk løsningsmiddel som inneholder tri-n-butylfosfinoksyd eller bis(2-etylheksyl)fosfinsyre (DEHPA), som i forskjellig grad danner komplekser med de forskjellige lantanideionene.

Demonstrasjonsforsøk:

Vis dysprosiummetall og dysprosiumforbindelser. Vis hvordan metallet reagerer med luft, vann og syrer. Demonstrer separasjon i ionebytterkolonne. Demonstrasjon av de paramagnetiske egenskapene til Dy(III)ionene kan også være en mulighet.

Noen dysprosiumforbindelser:

Dysprosiumoksyd(dysprosia), et hvitt pulver med tetthet 7,81 g/cm3, sm.p. 2340 C. Meget tungt løselig i vann ved nøytral pH. Løses lett i syrer, også fortynnede syreløsninger og svake organiske syrer, og gir en grønnfarget løsning. Har en tendens til å reagere med karbondioksydet og vannet i lufta og gi karbonater og bikarbonater.

Dysprosiumklorid krystalliserer monoklint i skinnende gule plater med tetthet 3,67 g/cm3, smeltepunkt 654 C, kokepunkt 1627 C. De er løselige i vann.

Dysprosiumsulfathydrat, glitrende gule, monokline krystaller med tetthet 3,119 g/cm3. Stabilt ved 110 C, men avgir alt vannet ved 360 C. Det løses tungt i kaldt vann, enda tyngre i varmt.

BIOLOGI
Det er ikke kjent at dysprosium spiller noen rolle i det naturlige stoffskiftet hos noen dyre- eller plantearter. Det har samme giftvirkninger og medisinske effekt som lantan (s.d.).

UTNYTTELSE
I blanding med andre lantanider brukes dysprosiumforbindelser til lasermateriale, som aktivatorer for fosforer (lysdannere) og i visse elektroniske komponenter. Dysprosium-kadmiumoksyder, -sulfider, -selenider og -tellurider kan brukes til å lage infrarødt lys og utnyttes som kilde for dette bl.a. i spektroskopien. Nikkel tilsatt dysprosiumoksyd kan absorbere store mengder nøytroner uten å forandre volum og har blitt brukt noe i kjøleaggregatene til visse typer atomreaktorer. På grunn av de sterke paramagnetiske egenskapene til dysprosiumionene har de blitt brukt til å skape ekstremt lave temperaturer ved magnetisk kjøling.

Hovedkilder:

Prof.dr.phil. Haakon Haraldsen (Asch.konv.leks.5.utg.b.5)
CRC Handbook of Chemistry anf Physics, 57th ed. 1976-77.
F. Albert Cotton & Geoffrey Wilkinson "Advanced Inorganic Chemistry" Wiley, New York, 1988.
Therald Moeller "The Chemistry of the Lanthanides" Pergamon Press 1975.
W. Seelmann-Eggebert, G. Pfennig, H. Münzel, H. Klewe-Nebenius "Karlsruher Nuklidkarte" 5. Auflage 1981, Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH, Institut für Radiochemie.
Michael Fleischer "Glossary of Mineral Species" Mineralogical Record, Bowie, Maryland, 1977.
Günter K Muecke & Peter Möller "The Not-So-Rare Earths" Scientific American, New York, 1988.
Mary Elvira Weeks "Discovery of the Elements" Journal of Chemical Education, Easton, Pennsylvania, 1956.

:-) LEF