디스프로슘 원소의 성질과 이용

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디스프로슘(Dysprosium, Dy) 원소의 성질과 이용

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󰋯  원자번호：66

󰋯  족：3족(6주기), 란타넘족의 10번째 희토류 금속원소

󰋯  원자량：162.5

󰋯  밀도：8.54 g/cm^-3

󰋯  각 전자궤도의 전자 수：2, 8, 18, 28, 8, 2

󰋯  mp：1,407℃ / 󰋯  bp：2,562℃

 

디스프로슘은 밝은 은백색 광택을 가진 희토류 금속원소의 하나이다. 희토류 금속으로서는 지각 속에 9번째로 많은 이 원소는 칼로 자를 수 있을 정도로 무르다. 디스프로슘은 프랑스의 화학자 부아보드랑((Paul-Emile Lecoq de Boisbraudran 1838-1912)이 1886년에 발견했다. 이 원소의 이름은 그리스어 dysprositos (찾기 어려운)에서 왔다.

 

디스프로슘은 일찍이 발견되었으나, 이온교환법(물질을 이온화시켜 순수하게 분리하는 방법)이 알려진 1950년에야 순수한 것을 분리할 수 있었다. 이 원소는 모나자이트, 배스트나사이트, 가돌리나이트 등의 광물에 포함되어 있다.

 

디스프로슘은 원소번호 67번 홀뮴(Ho)과 함께 특정한 조건에서 가장 강력한 자성을 갖는다. 그런데 85K (절대온도) 이하에서는 강자성을 갖지만, 85K 이상에서는 반자성체(反磁性體)가 되고, 177K 이상이 되면 상자성체(常磁性體)가 된다.( 아래 상자성체,강자성체, 반자성체,강자성체) 

 

(* K는 절대온도를 나타낸다. 절대온도 0도는 가장 낮은 온도인 약 -273℃이다. 85K는 -188℃이다.)

 

 

디스프로슘은 공기 중에서는 매우 느리게 산소와 결합한다. 그러나 200℃ 이상 온도에서 핼러젠(할로겐) 원소를 만나면 맹렬하게 반응하여 DyF₃(녹색), DyCl₃(흰색), DyBr₃(흰색), DyI₃(녹색)을 만든다.

 

이 원소는 지금까지 29종의 방사성 동위원소가 인공적으로 합성되었다. 이들은 중성자를 잘 흡수하므로 원자로에서 제어봉에 이용된다. 디스프로슘 역시 다른 희토류원소와 마찬가지로 레이저, 전자기, 강자성체, 초전도자석, 핵반응 제어 등에서 귀중한 용도가 알려지면서 그 값이 크게 뛰고 있다.

 

세계적으로 1년에 100톤 정도(전체 생산량의 99%)가 중국에서 산출되는데, 2003년에 1파운드(453g)에 $7이던 것이 2010년에는 $130로 올랐으며, 2015년이면 그나마 고갈될지 모르는 자원이다.

 

** 상자성체, 강자성체, 반자성체 :

강한 자기장이 미치는 곳에 놓인 물질은 모두 자기(磁氣)를 나타낸다. 그러나 일반적인 물질은 자기가 매우 약하여 자성이 없는 것처럼 보인다. 자성체가 되었다가 외부의 자기장이 없어지면 자성도 사라지는 일반적인 물질은 ‘상자성체(常磁性體)’라 하고, 반대로 외부 자기장에 대해 자기장의 방향으로 강한 자력을 나타내며, 외부 자력이 없어져도 자성을 잃지 않는 물질은 강자성체(强磁性體)라 하며. 외부의 자기장에 대해 반대방향으로 자기장을 나타내는 물질은 반자성체(反磁性體)라 한다.

 

 

 

터븀 원소의 성질과 이용