性质

物理性质

  镝金属样本

镝是一种稀土元素，呈亮银色金属光泽。镝金属质软，可以用小刀切割。在没有过热的情况下，其加工过程不会产生火花。就算是少量的杂质也会大大改变镝的物理性质。

镝和钬拥有所有元素中最高的磁强度， 这在低温状态下更为显著。 镝在85 K（−188.2 °C）以下具有简单的铁磁序，但在这一温度以上会转变为一种螺旋形反铁磁状态，其中特定基面上所有原子的磁矩都互相平行，并相对相邻平面的磁矩有固定的角度。这种奇特的反铁磁性在温度达到179 K（−94 °C）时再转变为无序顺磁态。

化学性质

镝金属在空气中缓慢氧化并失去光泽，其燃烧反应会产生氧化镝：

镝的电正性较高，它会在冷水中慢速进行反应，在热水中快速反应，并产生氢氧化镝：

在200 °C以上，镝金属会和所有卤素反应：

镝会在稀硫酸中迅速溶解，形成含有镝(III)离子的黄色溶液。这些离子以[Dy(OH 2 ) 9 ] 配合物的形式存在：

反应的产物硫酸镝(III)有明显的顺磁性。

化合物

  硫酸镝，Dy 2 (SO 4 ) 3

镝的卤化物，如DyF 3 和DyBr 3 ，一般呈黄色。氧化镝是一种黄色粉末，有强大的磁性，其磁性比氧化铁还要强。

镝在高温下可以和各种非金属形成二元化合物，其氧化态可以是+3或+2。这包括DyN、DyP、DyH 2 和DyH 3 ；DyS、DyS 2 、Dy 2 S 3 和Dy 5 S 7 ；DyB 2 、DyB 4 、DyB 6 和DyB 12 ；以及Dy 3 C和Dy 2 C 3 。

碳酸镝（Dy 2 (CO 3 ) 3 ）和硫酸镝（Dy 2 (SO 4 ) 3 ）可以经过相似的化学反应制成。 大部分镝化合物都溶于水，但四水合碳酸镝（Dy 2 (CO 3 ) 3 ·4H 2 O）和十水合草酸镝（Dy 2 (C 2 O 4 ) 3 ·10H 2 O）都不溶于水。

同位素

自然形成的镝由7种同位素组成： Dy、 Dy和 Dy至 Dy，其中 Dy会进行α衰变，半衰期超过1×10 年，所以通常和其他6种同归为稳定同位素。自然同位素中丰度最高的是比例为28%的 Dy，紧接着的是比例为26%的 Dy。丰度最低的是比例为0.06%的 Dy。

通过人工合成，科学家共发现了29种放射性同位素，其原子量在138和173之间。最稳定的是 Dy，其半衰期约为3×10 年；接着是半衰期为144.4天的 Dy。最不稳定的是 Dy，其半衰期只有200毫秒。比稳定同位素轻的同位素主要进行β + 衰变；除个别特例之外，更重的同位素主要进行β − 衰变。 Dy主要进行α衰变， Dy和 Dy则主要进行电子捕获。 镝拥有至少11种同核异构体（亚稳态），原子量在140和165之间。最稳定的是 Dy，其半衰期为1.257分钟。 Dy有两种亚稳态，第二种（ Dy）的半衰期只有28纳秒。

历史

1878年，科学家发现铒矿中也含有钬和铥的氧化物。1886年，法国化学家保罗·埃米尔·勒科克·德布瓦博德兰在巴黎研究氧化钬时，成功地把氧化镝从中分离出来。 他把样本溶于酸中，再加入氨，将镝以氢氧化物的形态沉淀出来。他在尝试了30次以后，才成功分离出镝。他依据希腊文“δυσπρόσιτος”（Dysprositos，意为“难以取得”）把该新元素命名为“Dysprosium”。不过，要直到1950年代美国爱荷华州立大学的弗兰克·斯佩丁（Frank Spedding）发展了离子交换技术之后，才有纯度较高的镝被分离出来。

存量

  磷钇矿

镝在自然界中不以单质出现，但存在于多种矿物之中，包括磷钇矿、褐钇铌矿、硅铍钇矿、黑稀金矿、复稀金矿、钛钽铌铀矿、独居石和氟碳铈矿等。它一般还和铒和钬等稀土元素一同出现。目前大部分的镝都是在中国南部的离子吸附型稀土矿中开采而得。 西澳大利亚州的Halls Creek区域也将开采包括镝在内的稀土元素。 在钇含量较高的矿物中，镝是所有重镧系元素中丰度最高的，占浓缩物的7至8%（相比钇的65%）。 地球地壳中的镝含量约为5.2 mg/kg，在海水中为0.9 ng/L。

生产

镝的生产主要来自开采由多种磷酸盐混合组成的独居石砂，是钇萃取过程的副产品之一。镝的分离过程可以使用磁力或浮力方法移除其他金属杂质，再经离子交换方法分离各种稀土金属。所产生的镝离子与氟或氯反应后分别形成氟化镝（DyF 3 ）或氯化镝（DyCl 3 ），再经钙或锂金属还原：

反应在钽制坩埚、氦气环境中进行。过程中产生的卤化物和熔融镝会因比重不同而自然分离。冷却之后，可用刀把镝从其他杂质分开。

全球每年产出大约100吨镝， 其中99%产自中国。 从2003年至2010年底，镝的价格从每磅7美元飙升至每磅130美元，升幅近20倍。 根据美国能源部，镝的现有及潜在用途广泛，加上缺乏代替品，所以是目前最迫切需要洁净能源技术的元素。保守估计，镝在2015年前就会有短缺。

应用

镝与钒及其他元素一起，可用于激光材料和商业照明应用上。由于镝的热中子吸收截面很高，所以氧化镝-镍金属陶瓷是一种核反应堆控制棒材料。 镝-镉氧族元素化合物是红外线辐射源，能用于研究化学反应。 镝及其化合物有很强的磁性，所以在硬盘等数据储存装置中都有用到。

钕-铁-硼磁铁中钕部分可以替换为镝， 以提高矫顽力，从而改善磁铁的耐热性能，用于电动汽车驱动马达等性能要求较高的应用上。用了这种磁铁的汽车每辆可含高达100克的镝。根据丰田汽车每年200万辆车的预计销售量，很快就会耗尽全球镝金属的供应。 替换成镝的磁铁还具有较高的抗腐蚀性。

镝、铁和铽是Terfenol-D材料的组成元素。Terfenol-D是常温下磁致伸缩性最强的已知物料。 这种性质可用于换能器、宽频机械共鸣管 和高精度液态燃料喷射器。

镝被用于剂量计中，测量致电离辐射量。当掺有镝的硫化钙或氟化钙受辐射照射时，镝原子会进入激发态并发光。通过测量发光强度可以推算出辐射剂量。

镝化合物纳米纤维具有高强度、高表面积，所以可以用来加强其他材料或作催化剂。在450巴压力下对DyBr 3 和NaF的水溶液加热17小时至450 °C，可以制成氟氧化镝纤维。这种材料在超过400 °C高温下，可以在各种水溶液中存留超过100小时而不会溶解或集聚。

一些高强度金属卤化物灯用到碘化镝和溴化镝。这些化合物在灯的中心高温处分解，释放出游离镝原子。这些原子会发出绿光和红光。

隔热退磁冰箱用到某些顺磁性镝盐晶体，包括镝镓石榴石（DGG）、镝铝石榴石（DAG）和镝铁石榴石（DyIG）等。

安全

镝金属粉末在空气中如果在火源附近，会有爆炸的危险；其薄片也可以被火花和静电点燃。镝所引起的金属火焰不能用水来浇熄，因为它会和水反应，产生易燃的氢气。 氯化镝火焰却可以用水浇熄， 而氟化镝和氧化镝则不易燃。 硝酸镝（Dy(NO 3 ) 3 ）属于强氧化剂，在接触到有机物质时可迅速起火。

可溶镝盐，如氯化镝和硝酸镝等，在进食后具微毒性；不可溶盐则无毒。从老鼠对氯化镝的毒性反应估算，人类在进食500克以上的镝可以致命。

参见

镧系元素

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