Element 66 · Lanthanide

Dysprosium (Dy)

Dysprosium (Dy) is het element met atoomnummer 66, een zilverig lanthanide dat ineens strategisch belangrijk werd door de energietransitie. Toegevoegd aan neodymiummagneten zorgt het ervoor dat die bij hoge temperatuur sterk blijven, precies wat nodig is in motoren van elektrische auto's en in windturbines. Zijn naam betekent 'moeilijk te krijgen', en dat geldt vandaag nog steeds: de winning is geconcentreerd op een paar plekken.

Dysprosium in cijfers
SymboolDy
Atoomnummer66
Atoommassa162,50 u
CategorieLanthanide
Groep— (f-blok)
Periode6
Blokf-blok
Fase bij 20 °Cvast
Smeltpunt1412 °C
Kookpunt2567 °C
Dichtheid8,55 g/cm³
Elektronenconfiguratie[Xe] 4f10 6s2
Elektronen per schil2, 8, 18, 28, 8, 2
Elektronegativiteit (Pauling)1,22
Oxidatiegetallen+3
Ontdekt1886 door Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran
Engelse naamDysprosium

Eigenschappen van dysprosium

Als puur metaal is dysprosium helder zilverachtig, zacht genoeg om met een mes te snijden en goed te bewerken. In lucht blijft het bij kamertemperatuur redelijk stabiel; verhit verbrandt het tot dysprosium(III)oxide. Met koud water reageert het langzaam, met heet water sneller. Zijn verbindingen bevatten bijna altijd Dy3+, dat in oplossing een lichtgele kleur geeft. Dysprosium heeft een van de hoogste magnetische momenten van alle elementen: het is ferromagnetisch onder ongeveer −188 °C en antiferromagnetisch tussen −188 en −94 °C. Ook heeft het een grote werkzame doorsnede voor neutronen, waardoor het neutronen goed kan opvangen zonder snel 'op' te raken. Natuurlijk dysprosium is een mengsel van zeven stabiele isotopen, waarvan dysprosium-164 het meest voorkomt. Dysprosiumzouten zijn, net als veel andere lanthanidezouten, slechts matig giftig.

Naam. De naam komt van het Griekse woord dysprositos, 'moeilijk te verkrijgen', omdat het zo lastig was het element van holmium te scheiden.

Atoombouw en plaats in het periodiek systeem

Dysprosium staat in periode 6 van het periodiek systeem, in het f-blok.

Een neutraal atoom heeft 66 protonen in de kern en 66 elektronen, verdeeld over 6 schillen: 2, 8, 18, 28, 8, 2. Het periodenummer (6) is gelijk aan het aantal schillen.

Buren in het systeem: links/ervoor: Terbium (Tb, 65); rechts/erna: Holmium (Ho, 67).

De andere lanthaniden: Lanthaan, Cerium, Praseodymium, Neodymium, Promethium, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium, Lutetium.

Voorkomen

De aardkorst bevat zo'n 5 milligram dysprosium per kilogram. Het voornaamste erts is ionadsorptieklei uit Zuid-China en Myanmar, met daarnaast xenotiem en monaziet. Uit het erts worden de zware zeldzame aarden met oplosmiddelextractie in honderden stappen gescheiden. Het metaal wordt meestal gemaakt door dysprosiumfluoride te reduceren met calcium. Omdat de vraag snel stijgt en het aanbod beperkt is, noemt de Europese Unie dysprosium een kritieke grondstof; recycling uit oude magneten wordt actief onderzocht.

Toepassingen

  • Een paar procent dysprosium in neodymium-ijzer-boormagneten houdt die magneten sterk bij hoge temperatuur, essentieel voor motoren in elektrische auto's en generatoren van windturbines.
  • Samen met terbium en ijzer vormt dysprosium Terfenol-D, een materiaal dat uitzet in een magneetveld en wordt gebruikt in sonar en precisie-actuatoren.
  • Dysprosiumoxide-nikkel cermets dienen als neutronenabsorber in regelstaven van kernreactoren.
  • Dysprosiumjodide zit in metaalhalogenidelampen voor studio's en stadions en geeft een fel, wit licht.
  • Dosimeters met dysprosium meten opgelopen ioniserende straling.

Veelgestelde vragen

Waarom is dysprosium belangrijk voor elektrische auto's?

De motoren van veel elektrische auto's gebruiken permanente magneten van neodymium, ijzer en boor. Die verliezen bij hitte snel hun kracht. Door wat dysprosium toe te voegen blijven ze ook bij 150 tot 200 °C sterk genoeg. Zonder dysprosium zouden motoren groter of minder efficiënt moeten worden.

Waar wordt dysprosium gewonnen?

Het meeste dysprosium komt uit ionadsorptieklei in Zuid-China en Myanmar, waar de zware zeldzame aarden aan kleideeltjes gebonden zitten. Ook in Australië, de Verenigde Staten en Groenland liggen afzettingen. Omdat de winning zo geconcentreerd is, beschouwen Europa en de VS dysprosium als kritieke grondstof.

Verder lezen