Son Haberler

Disprosyum Nedir, Özellikleri Nelerdir?

-
Eylül 8, 2022
Disprosyum Nedir, Özellikleri Nelerdir?

Disprosyum, lantanit elementlerdendir. Ender özellikleri nedeniyle hudutlu uygulamada ehemmiyetli bir bileşendir. Çin, disprosyum pazarını elinde tutuyor.

Disprosyum Nedir, Özellikleri Nelerdir?

Disprosyum, ender toprak elementlerinden bir metaldir. Ticari anlamda kullanımı yok denecek kadar azdır. Manyetik özellikleri nedeniyle kalıcı mıknatıslarda kullanılır. Disprosyumun karakteristik özellikleri, az ölçüde bir yabancı madde karıştırılsa dahi değişkenlik gösterir. Paramanyetik mukavemeti, yüksek sıcaklıklara dayanıklılığı nedeniyle imtiyazlı uygulamalarda seçim edilen bir elementtir. Eşsiz özellikleri muhakkak uygulamalar için çok ideal kullanım imkânları sunar. Dünyadaki disprosyum imalinin yüzde 99’u Çin’de asıllaştırılıyor. İsmini hemen hemen hiç dinlemediğimiz bir metal olan disprosyum, çok güç, karışık bir dizi prosedürle keşfedilebilmiş. Bu nedenle de “güç elde edilen” anlamına gelen bir sözcükten esinlenilerek bu ad verilmiş. Güç, ender ve karışık bu elementle alakalı ayrıntıları yazımızda bulabilirsiniz.

Tarihçesi

Disprosyum, 1886 senesinde Fransız kimyacı Paul Emile Lecog de Boisbaudran tarafından keşfedilmiştir. 1878 senesinde eriyum madenlerinde holmiyum ve tulyum oksitleri tespit edildi. 1886 senesinde Paris’te holmiyum oksitte çalışma yapan Boisbaudran, disprosyum oksit yalıttı. Boisbaudran, disprosyumu izole etmek için çok karışık ve uzun bir prosedür uyguladı. Bu prosedür, amonyak kullanarak 32 hidroksit çökeltisini ve ardından çözünmeyen 26 oksalat tuzunun çökelmesini kapsayan bir çalışmaydı. 1906 senesinde Georges Urbain tarafından elementin daha saf formları izole edildi.

Disprosyum, 1950 senesinde Iowa Üniversitesi bilim adamlarından Kanadalı bilim adamı Frank Harold Spedding tarafından iyon başkalaşımı ve metalografik indirgeme usullerinin geliştirilmesi ile saf olarak izole edilebilmiştir. 1980’li senelerde disprosyumun da bulunduğu “Terfenol-D” alaşımı geliştirildi ve bu alaşım donanma sonar uygulamalarında kullanılmaya başlandı. Disprosyum, 1980’li senelerden itibaren kalıcı mıknatıslarda bir bileşen olarak kullanılmaya başlandı. Böylece, yarıyılın en güçlü kalıcı mıknatısı samaryum-kobalt mıknatıslarından daha güçlü ve daha ucuz mıknatıslar üretilmesinin yolu açıldı.

“Disprosyum” sözcüğü, Yunanca “güç ulaşılabilir”, “elde edilmesi güç” anlamındaki “dysprositos” kelimesinden esinlenilerek türetilmiştir.


Fiziksel ve Kimyevi Özellikleri

Disprosyumun kimyevi sembolü “Dy”dir. Atom numarası 66, atom ağırlığı 162,50’dir. Erime noktası 1412 derece, kaynama noktası 2567 derecedir. Ender toprak elementleri başka bir deyişle lantanit element serisinde yer alır. Fiziksel özellikleri, az ölçüdeki yabancı bir maddeden dahi yüksek oranda etkilenebilir. Metal gümüş renginde, parlak bir metaldir. Bıçakla kesilebilecek kadar yumuşaktır. Fazla ısınması önlendiğinde kıvılcım çıkarmadan işlenebilir. Kristal yapısı hekzagonaldır. Elektropozitifliği yüksektir.

Disprosyum, -118 derecenin altındaki sıcaklıklarda ferromanyetiktir; başka bir deyişle klasikte mıknatıslık özelliği olmadığı halde mıknatıslanır. -118 derecenin üzerindeki sıcaklıklarda antiferromanyetik özelliğe dönüşür. Bu basmakalıp dışı antiferromanyetizma -94 derecede kumpassız bir gidişata kazanç. Antiferromanyetizma; kristaldeki iki atom birbirine çok yanaştığında manyetik momentleri aynı güzergahta duramaz; paralel olmayan biçimde yönelirler. Bu gidişata antiferromanyetizma ve antiferromanyetik ismi verilir. -94 derecenin üzerindeki sıcaklıklarda paramanyetikliği yüksektir; başka bir deyişle geniş sıcaklık aralıklarında manyetik alanlara çekilebilir; rastgele bir mıknatısın manyetik alan içinde o mıknatısın manyetik alan çizgileri ile aynı güzergahta mıknatıslanabilir; kendisini mıknatıslaştıran madde tarafından çekilir.

Disprosyum metali, oksit oluşturmak için havada usulca yanar. Oda sıcaklığında havada tepki verme meyli azdır. 200 derecenin üzerindeki sıcaklıklarda tüm halojenlerle şiddetle tepki verir. Disprosyum hidroksit oluşturmak için soğuk suyla yavaş, sıcak suyla süratli tepkine girer. Seyreltik sülfürik asitte basitçe çözünür. Seyreltik ve derişik mineral asitlerinde hidrojen sarihe çıkararak çözünür. Hidroforik asitte yüzeyinde gözetici flüorür katman oluşur. Halojenürleri sarı renktedir. Disprosyum oksit, “disproya” olarak da öğrenilir. Disproya, demir oksitten çok daha manyetik olan beyaz bir tozdur. Tuzları basitçe alevlenir, beyaz alevle yanar. Disprosyum nitrat, güçlü bir oksitleyici casustur, organik maddelerle temas ettiğinde basitlikle alevlenebilir. Ehemmiyetli disprosyum bileşikleri şunlardır; disprosyum florür, disprosyum iyodür ve disprosyum sülfat. Bileşikleri genellikle +3 oksidasyon gidişatı sergiler.

Tabiatta saf olarak bulunmaz. Yerkabuğunda ağırlık olarak kg başına 5,2 miligram disprosyum kapsadığı vardır. Deniz suyunda ise litrede 0,9 nanogram disprosyum içeriği bulunur. Ender toprak elementleri mineralleri arasında oluşur. Başlıca mineralleri; ksenotim, fergusonit, gadolinit, öksenit, polikeraz, blomstrandin, monazit, bastnasittir. Genellikle ender toprak elementleri erbiyum ve holmiyum ile beraber oluşur. Nükleer fisyon mahsulleri arasında da bulunur. Ticari olarak akışkan ekstraksiyonu ve iyon başkalaşımı usulleri ile elde edilir. Metal disprosyum, susuz halidlerin alkali ve toprak alkali metallerle metalotermik usulle indirgenmesi ile hazırlanır.

Disprosyum, tabiatta 7 izotopun karışımından oluşur. Bu izotoplar; Dy-156, Dy-158, Dy-160, Dy-161, Dy-162, Dy-163 ve Dy-164’cins. En bol olduğu izotop Dy-164’cins. Atom kütle numaraları 138 ila 173 arasında değişen 29 radyoaktif izotopu karakterize edilmiştir. Bu izotoplar arasında en kararlı olanı Dy-154’cins ve yarılanma ömrü takribî 3 milyon yıldır. En az kararlı izotopu Dy-138’in yarılanma ömrü 200 milisaniyedir. Atom kütlesi 140 ila 165 arasında değişen 11 metastabil izomeri de bulunur. Bu izotoplardan en kararlı olan Dy-165m’nin yarılanma ömrü 1,2 dakikadır.


Hangi Alanlarda Uygulaması Vardır?

Disprosyum, az rakamda uygulamada kullanılır. Ticari olarak saf halde ve yapısal alaşımlarda kullanımı yoktur. Disprosyum, “Terfenol-D” ismi verilen manyetostriktif alaşımın bileşenlerinden biridir. Disprosyum, terbiyum ve demirden oluşan bu alaşım, yüksek manyetik duyarlılığa sahiptir ve manyetik alan içinde genişleyip daralabilir. Bu özelliğine manyetostriktif veya manyetostriksiyon ismi verilir. Bu alaşım, SoundBug ismi verilen ve masa gibi düz yüzeyleri hoparlör tabanı haline getirebilen hoparlörlerin de ana bileşenidir. Disprosyum oksit disproya, nikel çimentosunda kullanılan nükleer reaktörlerin soğutma çubuklarının bir bileşenidir. Vanadyum ve eşi elementlerle alaşımları lazer yapımında kullanılır. Yüksek erime noktası ve yüksek termal nötron emilim kesiti özellikleri nedeniyle nükleer reaktörlerde kullanılan hakimiyet çubuklarının imalinde ideal bir elementtir. Disprosyum-kadmiyum kalkogenitler, kimyevi tepkin gözlemlerinde kızılötesi ışınım kaynağıdır. Disprosyum iyodür, film sektöründe kullanılan lambalarda yoğun beyaz bir ışık verir.

Disprosyumun yüksek paramanyetik özelliği, manyetik titreşim MR uygulamalarında görüntüleme casusu olarak kullanılmasına imkân sağlar. Nano mıknatıs yapımında kullanılması ile alakalı araştırmalar yapılmış; ancak oksitlenme meyli nedeniyle uygulanamamıştır. Neodim-demir-bor alaşımı mıknatıslara yüzde 3 ila 6 oranında disprosyum ilave edilmesiyle mıknatısın Curie noktası ve yakalama-kavrama oranı çoğalır. Böylece mıknatısların yüksek sıcaklıklara dayanıklılığını ve performansını artırır, manyetizasyonunu eksiltir.

Disprosyum, alaşımları ve bileşiklerinin kullanıldığı bazı alan ve mahsuller şunlardır; nükleer reaktör hakimiyet çubukları, bilgi gizleme uygulamaları, kompakt diskler, sabit diskler, rüzgâr türbini jeneratörleri, elektrikli bisikletler, enerji depolama sistemleri, kimyevi tepkinler, kapasitörler, deşarj lambaları, lazer malzemeleri, dozimetreler, nanofiberler, sensörler…

Bunları Öğreniyor Musunuz?

Disprosyum, elementler arasında özellikle düşük sıcaklıklarda azami manyetik momenti bir manyetik alandan etkilenen çekim eforu ve doğrultuyu olan elementlerden biridir; değişiği holmiyumdur.
Çözünebilen disprosyum tuzları hafif toksik başka bir deyişle zehirlidir. Çözünmeyen tuzları toksik değildir.
Disprosyum madenlerinin bulunduğu başlıca ülkeler şunlardır; Çin, Batı Avustralya ve Malezya.
Disprosyum imalinde dünya lideri olan Çin, bu elementin pazarını da elinde bulunduruyor. Disprosyum imalinin yüzde 99’u Çin’de asıllaştırılıyor.
Dünya genelinde disprosyum yapımı senelik 100 ton ortamındadır. Bu ölçü, her sene arıtılmış edilen ender toprak elementlerinin sadece yüzde 1’ine tekabül eder.
Yüzde 99 saflıkta 1 kg disprosyumun maliyeti 300 dolar ortamındadır.