66 Dy ديسبروسيوم 162.5
لانثانيد f-block Period 6

ديسبروسيوم

Dy · Element 66

"Hard to get at", and now indispensable for magnets that must survive engine-bay heat.

الحالة عند 20°C صلب
الكتلة الذرية 162.5 u
ELECTRON CONFIGURATION [Xe] 4f¹⁰ 6s²
65Tb All 118 67Ho

البنية

ذرة ديسبروسيوم

ليست رسماً تخطيطياً لنقاط على حلقات — بل عينة مونت كارلو لكثافة الاحتمال الفعلية |ψ|² لكل مستوى فرعي مشغول. اسحب للتدوير. يشير اللونان الأزرق والبنفسجي إلى الإشارتين المتعاكستين للدالة الموجية، وهو ما يجعل الترابط ممكناً.

سحابة المدارات

القيم المقيسة

ورقة الخصائص

يوضح كل شريط موضع ديسبروسيوم بين العناصر الـ118 جميعها بالنسبة إلى تلك الخاصية.

فيزيائية

الكثافة 8.54 g/cm³ 52%
نقطة الانصهار 1680 K 69%
نقطة الغليان 2840 K 56%
الحرارة النوعية 0.17 J/g·K
التوصيل الحراري 10.7 W/m·K 29%

ذرية

نصف القطر الذري 176 pm 60%
نصف القطر التساهمي 192 pm
نصف قطر فان دير فالس 229 pm

إلكترونية

السالبية الكهربائية 1.22 22%
طاقة التأين 573.1 kJ/mol 20%
الألفة الإلكترونية 1.4 kJ/mol 0%

الوفرة

الوفرة في القشرة 5.2 mg/kg 65%

الهوية

الرمزDy
العدد الذري66
الكتلة الذرية162.5 u
الفئةلانثانيد
المستوى الفرعيf
البنية البلوريةسداسي محكم التراص
حالات الأكسدة+3, +4
الاكتشاف1886
اكتشفهLecoq de Boisbaudran

المصادر: الأوزان الذرية القياسية لـ IUPAC لعام 2021 · دليل CRC للكيمياء والفيزياء · NIST. القيم المعلّمة بـ ~ متوقعة وليست مقاسة.

الحجم، وفق مقياس

How big is a ديسبروسيوم atom?

Radius 176 pm — that is 0.176 nm, so about 2841 million of them side by side would span a millimetre.

النطاق الحراري

Solid, liquid, gas — and when

ديسبروسيوم is liquid over a 1160 K window, from 1680 K to 2840 K.

موضعه

موضعه في الجدول

ديسبروسيوم sits in the lanthanide series, printed below the main grid.

OTHER اللانثانيدات

57La 58Ce 59Pr 60Nd 61Pm 62Sm 63Eu 64Gd 65Tb 67Ho 68Er 69Tm 70Yb 71Lu
All اللانثانيدات

القصة

ما هو ديسبروسيوم، وكيف اكتشفناه

"Hard to get at", and now indispensable for magnets that must survive engine-bay heat.

The discovery of ديسبروسيوم

🔬 إنجاز علمي فرنسي

المكتشف: Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran في باريس، فرنسا (1886)

مصدر الاسم: الكلمة اليونانية "dysprositos" التي تعني "يصعب الوصول إليه"

🧪 الفصل الصعب

يمثل اكتشاف الديسبروسيوم واحداً من أكثر الإنجازات التقنية تحدياً في كيمياء العناصر الأرضية النادرة. بدأ Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran، الذي كان يعمل في مختبره الخاص في باريس، دراسة عينات أكسيد الهولميوم في 1885، مشتبهًا في أنها تحتوي على عناصر إضافية.

باستخدام تقنياته المحسنة في التبلور التجزيئي، أجرى Boisbaudran أكثر من 32 عملية فصل متتابعة لمحاليل نترات الهولميوم. وكان كل فصل يتطلب ضبطاً دقيقاً لدرجة الحرارة والأس الهيدروجيني والتركيز لتحقيق تنقية ولو محدودة. واستغرقت العملية ما يقارب عامين من العمل الدقيق.

🔬 الاختراق الطيفي

حدث الاختراق الرئيسي عندما لاحظ Boisbaudran خطوط امتصاص غير معروفة سابقاً في المنطقتين الصفراء والخضراء من الطيف. وظهرت هذه الخطوط الطيفية باستمرار في الأجزاء التي يصعب فصلها، مما أكد وجود عنصر جديد.

اختار Boisbaudran اسم "dysprosium" (يصعب الوصول إليه) تقديراً للصعوبة الاستثنائية التي واجهها أثناء الفصل. وقد أثبت الاسم دقته؛ فحتى اليوم، لا يزال الديسبروسيوم واحداً من أصعب العناصر الأرضية النادرة تنقية.

⚗️ التأكيد والتنقية

جاء التأكيد الأولي للديسبروسيوم من Eugène-Anatole Demarçay، الذي أجرى تحليلاً طيفياً مستقلاً في 1886. إلا أن تحضير مركبات الديسبروسيوم النقية تطلب عقوداً إضافية من التطوير.

لم يُحصل على أول أكسيد ديسبروسيوم نقي بدرجة معقولة حتى 1906، ولم يُعزل الديسبروسيوم الفلزي حتى 1950 باستخدام تقنيات التبادل الأيوني المطورة في Iowa State University.

🏆 التقدير العلمي

أرسى نهج Boisbaudran المنهجي في فصل العناصر الأرضية النادرة الأساس لكيمياء اللانثانيد الحديثة. وقد مكّن توثيقه التفصيلي لإجراءات الفصل علماء آخرين من إعادة إنتاج عمله ومواصلة تطوير أبحاث العناصر الأرضية النادرة.

🔬 المنظور الحديث

نفهم اليوم أن "صعوبة الوصول إلى" الديسبروسيوم تنشأ من ظاهرة تقلص اللانثانيد، التي تجعل أنصاف الأقطار الأيونية للعناصر الأرضية النادرة المتجاورة متطابقة تقريباً. وهذا الاكتشاف الذي بدا أكاديمياً محضاً في 1886 يدعم الآن تقنيات تبلغ قيمتها مئات المليارات من الدولارات سنوياً.

الاستخدامات

فيما يُستخدم ديسبروسيوم

بطل المغناطيس

حصل الديسبروسيوم على لقب "بطل المغناطيس" لأنه يمتلك واحدة من أعلى العزوم المغناطيسية بين جميع العناصر. وقد أصبح هذا العنصر الأرضي النادر بالغ الأهمية للتحول العالمي إلى الطاقة المتجددة والنقل الكهربائي، مما يجعله واحداً من أكثر المواد أهمية من الناحية الاستراتيجية في القرن 21.

🌪️ ثورة طاقة الرياح

الديسبروسيوم هو المكوّن السري الذي يجعل توربينات الرياح تعمل بكفاءة. فعند إضافته إلى المغناطيسات الدائمة المصنوعة من النيوديميوم-حديد-بورون، يزيد الديسبروسيوم بدرجة كبيرة من استقرارها الحراري وقوة إكراهها. ويمكن لمولدات توربينات الرياح التي تحتوي على مغناطيسات معززة بالديسبروسيوم أن تعمل عند درجات حرارة تصل إلى 180°C مع الحفاظ على كامل قوتها المغناطيسية، مما يتيح توليداً أكثر كفاءة للطاقة حتى في الظروف الجوية القاسية.

🚗 منظومات الدفع في المركبات الكهربائية

تعتمد كل سيارة Tesla وPrius وكل مركبة كهربائية على الطريق على مغناطيسات دائمة معززة بالديسبروسيوم في محركاتها. وتوفر هذه المغناطيسات فائقة الأداء كثافة عزم دوران أعلى، مع العمل عند درجات الحرارة المرتفعة التي تتولد في منظومات الدفع الكهربائية. ويتيح الديسبروسيوم جعل المحركات الكهربائية أصغر بنسبة 30% وأكثر كفاءة بنسبة 25% من البدائل التقليدية.

🏥 التقنيات الطبية المتقدمة

تعتمد الروبوتات الجراحية على مشغلات معززة بالديسبروسيوم لإجراء حركات بالغة الدقة أثناء العمليات الدقيقة. وتستخدم أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي مركبات الديسبروسيوم بوصفها عوامل تباين، بينما توظف أنظمة الليزر المتقدمة الديسبروسيوم في مكونات بصرية متخصصة للعلاجات الطبية والتشخيص.

🎬 أنظمة الإضاءة الاحترافية

تنتج مصابيح هاليد الديسبروسيوم المعدنية ضوءاً شديد السطوع ودقيق الألوان، وهو ضروري لإنتاج الأفلام وإضاءة الملاعب والإنارة المعمارية. وتولد هذه المصابيح المتخصصة ضوءاً أكثر بمقدار 5x لكل واط مقارنة بالمصابيح التقليدية، مع الحفاظ على ثبات مثالي في درجة حرارة اللون.

⚛️ التطبيقات النووية

يعمل أكسيد الديسبروسيوم بوصفه ممتصاً للنيوترونات في أنظمة التحكم بالمفاعلات النووية، مما يساعد على تنظيم التفاعلات النووية والحفاظ على ظروف تشغيل آمنة. وتجعل مساحة مقطعه الاستثنائية لالتقاط النيوترونات منه مادة لا غنى عنها لأنظمة السلامة النووية.

📡 الإلكترونيات المتقدمة

تستخدم تطبيقات المغنطостريك سبائك الديسبروسيوم في أنظمة السونار والمشغلات الدقيقة وأنظمة تخميد الاهتزازات. وتتيح الخصائص المغناطيسية الفريدة للعنصر أنظمة كشف فائقة الحساسية وتطبيقات دقيقة للتحكم الميكانيكي.

🌟 تشغيل العالم الحديث

  • 🔋 السيارات الهجينة والكهربائية: مغناطيسات المحركات في Toyota Prius ومركبات Tesla وجميع العلامات التجارية الكبرى للمركبات الكهربائية
  • 💨 توربينات الرياح: مولدات المغناطيسات الدائمة في مزارع الرياح البحرية والبرية
  • 📱 الإلكترونيات الاستهلاكية: مغناطيسات مكبرات الصوت ومحركات الأقراص الصلبة وأنظمة اهتزاز الهواتف الذكية
  • 🏠 الأجهزة المنزلية: محركات عالية الكفاءة في مكيفات الهواء والثلاجات والغسالات
  • 🎧 معدات الصوت: سماعات الرأس الفاخرة وأنظمة الصوت الاحترافية
  • 🏭 المحركات الصناعية: المحركات المؤازرة والمولدات وأنظمة التحكم الدقيقة

💎 حالة المادة الحرجة

تصنّف وزارة الطاقة الأمريكية الديسبروسيوم على أنه "مادة حرجة" بسبب مخاطر إمداده وأهميته لتقنيات الطاقة النظيفة. ومع تركّز 95% من الإنتاج في الصين، يُعد أمن إمدادات الديسبروسيوم قضية أمن قومي للعديد من البلدان.

📈 ديناميكيات السوق

من المتوقع أن يزداد الطلب العالمي على الديسبروسيوم 7 أضعاف بحلول 2030، مدفوعاً أساساً باعتماد المركبات الكهربائية والتوسع في الطاقة المتجددة. السعر الحالي في السوق: $300-500/kg، مما يجعله واحداً من أعلى المواد الصناعية قيمة.

🔬 التطبيقات الناشئة

تشمل تطبيقات الجيل التالي المستشعرات الكمومية وأنظمة التبريد المغناطيسي وتقنيات تخزين البيانات المتقدمة. وقد يؤدي البحث في المغناطيسات القائمة على الديسبروسيوم ذات الجزيء الواحد إلى إحداث ثورة في الحوسبة الكمومية وأجهزة الذاكرة فائقة الكثافة.

مصدره

وجوده الطبيعي

5.2 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 65% of elements

🌍 مورد عالمي استراتيجي

يحتل الديسبروسيوم المرتبة 43 بين أكثر العناصر وفرة في القشرة الأرضية، بتركيز متوسط يبلغ 5.2 أجزاء في المليون. إلا أن الرواسب المجدية اقتصادياً نادرة للغاية، مما يجعل الديسبروسيوم واحداً من أكثر المواد الحرجة تقييداً من حيث الإمداد في الاقتصاد الحديث.

🏔️ المعادن الحاضنة الرئيسية

  • الطينات الممتزة للأيونات: أعلى تركيزات الديسبروسيوم (تصل إلى 0.1% DyO₃)
  • الزينوتيم: معدن فوسفات للعناصر الأرضية النادرة الثقيلة في رواسب الغرين
  • الباستنازيت: رواسب مستضافة في الكربوناتيت ذات محتوى أقل من Dy
  • المونازيت: فوسفات حاوٍ على الثوريوم في رواسب رمال الشواطئ

🌏 مراكز الإنتاج العالمية

الصين (95% من الإمداد العالمي): تحتوي رواسب الطينات الممتزة للأيونات في جنوب الصين، في مقاطعات جيانغشي وغوانغدونغ وفوجيان، على أغنى تركيزات الديسبروسيوم في العالم. وقد تشكلت هذه الرواسب من تجوية تداخلات الغرانيت على مدى ملايين السنين، مما ركّز العناصر الأرضية النادرة الثقيلة في معادن الطين.

ميانمار: ظهرت عمليات تعدين غير قانونية بوصفها مصدراً مهماً، رغم تكلفتها البيئية والاجتماعية الباهظة.

المصادر البديلة: تحتوي رواسب Mount Weld في أستراليا وKvanefjeld في غرينلاند وStrange Lake في كندا على احتياطيات كبيرة من الديسبروسيوم، لكنها لا تزال غير مستغلة بسبب التحديات التقنية والاقتصادية.

⚒️ تحديات الاستخراج

يتطلب استخراج الديسبروسيوم عمليات فصل متطورة بسبب تأثيرات تقلص اللانثانيد. وتستخدم الطينات الممتزة للأيونات عملية ترشيح بكبريتات الأمونيوم، تليها عملية استخلاص بالمذيب متعددة المراحل. وقد يتطلب الفصل الكامل أكثر من 200 مرحلة استخلاص، مما يجعل إنتاج الديسبروسيوم كثيف الاستهلاك للطاقة والمواد الكيميائية بدرجة كبيرة.

🌱 الأثر البيئي

ينطوي تعدين الديسبروسيوم، ولا سيما من الطينات الممتزة للأيونات، على اضطراب بيئي كبير. ويولد إنتاج كل كيلوغرام من أكسيد الديسبروسيوم حوالي 2,000 طن من نفايات التعدين، ويتطلب معالجة كيميائية واسعة النطاق.

♻️ ضرورة إعادة التدوير

نظراً إلى قيود الإمداد، تزداد أهمية إعادة تدوير الديسبروسيوم من المغناطيسات الدائمة. ويمكن لتقنيات إعادة التدوير المتقدمة استرداد أكثر من 95% من الديسبروسيوم من المغناطيسات المنتهية الصلاحية، رغم أن معدلات إعادة التدوير الحالية لا تزال أقل من 1% عالمياً.

التعامل

السلامة

⚠️ بروتوكولات السلامة الصناعية

🟡 تصنيف الخطر المتوسط

يشكل الديسبروسيوم ومركباته أخطاراً صناعية متوسطة تتطلب بروتوكولات السلامة القياسية. ورغم أنه غير سام بشكل حاد، فإن التعامل السليم معه يمنع التعرض ويضمن السلامة في عمليات التصنيع عالية القيمة.

🥽 معدات الوقاية الأساسية

  • حماية الجهاز التنفسي: جهاز تنفس معتمد من NIOSH لعمليات التعامل مع المساحيق
  • حماية العينين: نظارات أمان مزودة بواقيات جانبية لجميع العمليات
  • حماية اليدين: قفازات مقاومة للمواد الكيميائية (نتريل أو نيوبريل)
  • حماية الجسم: مئزر وملابس مقاومان للمواد الكيميائية

⚗️ المخاطر الكيميائية

خطر الحريق: مسحوق معدن الديسبروسيوم قابل للاشتعال تلقائياً وقد يشتعل ذاتياً في الهواء الرطب. يُخزّن تحت غاز خامل جاف ويُحفظ بعيداً عن مصادر الاشتعال والعوامل المؤكسدة.

السيطرة على الغبار: قد يسبب غبار أكسيد الديسبروسيوم تهيجاً للجهاز التنفسي والعينين. حافظ على حدود التعرض في مكان العمل أقل من 5 mg/m³ بوصفه متوسطاً مرجحاً زمنياً لمدة 8 ساعات.

🏥 الاستجابة للطوارئ

  • ملامسة العينين: اغسل بالماء النظيف لمدة 15 دقيقة واطلب تقييماً طبياً
  • ملامسة الجلد: انزع الملابس الملوثة واغسل بالماء والصابون
  • الاستنشاق: انتقل إلى هواء نقي وراقب أعراض الجهاز التنفسي
  • الابتلاع: اشطف الفم وقدّم الماء إذا كان الشخص واعياً واطلب العناية الطبية

🗄️ التخزين والتعامل

خزّن مركبات الديسبروسيوم في حاويات محكمة الإغلاق داخل أماكن باردة وجافة وجيدة التهوية. وتتطلب مساحيق المعادن تخزيناً في جو خامل لمنع الأكسدة. افصلها عن المواد غير المتوافقة، بما في ذلك الأحماض القوية والعوامل المؤكسدة.

♻️ إدارة النفايات

نظراً إلى القيمة الاقتصادية العالية للديسبروسيوم ($300-500/kg)، ينبغي جمع جميع مواد النفايات لإعادة تدويرها. اتبع الإجراءات الخاصة بالموقع للتعامل مع نفايات العناصر الأرضية النادرة والتخلص منها. لا تتخلص أبداً من المواد المحتوية على الديسبروسيوم في مجاري النفايات العادية.

🔥 طوارئ الحريق

في حرائق معدن الديسبروسيوم، استخدم عوامل إطفاء من الفئة D (الرمل الجاف أو مسحوق الغرافيت أو طفايات حرائق المعادن المتخصصة). لا تستخدم الماء أو طفايات الحريق التقليدية أبداً على معادن العناصر الأرضية النادرة المشتعلة.

إجابات سريعة

ديسبروسيوم: أسئلة شائعة

What is ديسبروسيوم?

ديسبروسيوم (symbol Dy) is element 66 on the periodic table, a لانثانيد in period 6. "Hard to get at", and now indispensable for magnets that must survive engine-bay heat. At room temperature it is a solid.

What is the electron configuration of ديسبروسيوم?

ديسبروسيوم's ground-state electron configuration is [Xe] 4f¹⁰ 6s², giving 6 occupied shells holding 2, 8, 18, 28, 8, 2 electrons respectively.

What are the melting and boiling points of ديسبروسيوم?

ديسبروسيوم melts at 1680 K (1406.9 °C) and boils at 2840 K (2566.9 °C).

What is the atomic mass of ديسبروسيوم?

The standard atomic weight of ديسبروسيوم is 162.5 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.

How dense is ديسبروسيوم?

ديسبروسيوم has a density of 8.54 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of ديسبروسيوم is about 8.5× heavier.

What is the electronegativity of ديسبروسيوم?

ديسبروسيوم has a Pauling electronegativity of 1.22. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.

Who discovered ديسبروسيوم, and when?

ديسبروسيوم was discovered in 1886 by Lecoq de Boisbaudran. It is named after greek dysprositos, "hard to get at".

How common is ديسبروسيوم on Earth?

ديسبروسيوم makes up about 5.2 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.

→ السابق Tb Terbium Element 65 · Lanthanide التالي ← Ho Holmium Element 67 · Lanthanide