# Disprosi

El disprosi és un element químic de la taula periòdica el símbol del qual és Dy i el seu nombre atòmic és 66. Pertany a la sèrie dels lantanoides. És un metall prou tou per a poder ser tallat amb un ganivet, dúctil i mal·leable, de lluïssor metàl·lica argentada. S'empra en la fabricació d'imants per a discs durs d'ordinadors i altres dispositius, en aliatges com el terfenol-D d'elevada magnetoresistència, per absorbir neutrons als reactors nuclears i en la fabricació de làmpades halògenes.

## Història

En el 1886, en el seu laboratori personal de París, el químic francès Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran (1838-1912) analitzà espectroscòpicament una mostra d’òxid d’holmi o hòlmia, terra rara descrita pel suec Per Teodor Cleve (1840-1905) en el 1879. L’anàlisi li feia pensar en l’existència d’algunes impureses no atribuïbles a cap dels elements químics descrits. Lecoq tenia present que l’holmia de Cleve era el mateix compost que el suís Jacques-Louis Soret (1827-1890) el 1878 havia designat com a terra X, i era parcialment identificable amb la “philippine” postulada pel suís Marc Delafontaine (1838-1911) el mateix 1878. La terra X de Soret era caracteritzada per les següents línies espectrals:
| 804 nm: ben forta. 753 nm: feble. 640,4 nm: força característica. 536,3 nm: força característica. 485,5 nm. | 474,5 nm: força feble i nebulosa. 453-449 nm. 430 nm: dubtosa. 414,5 nm. 389-387 nm. |
Lecoq emprengué un penós procés de precipitacions fraccionades. A la solució àcida d’òxid d’holmi, hi afegia quantitats variables d’amoníac i de sulfat de potassi. Després de centenars de rondes de fraccionament, Lecoq comprovà com distingia dues tipologies de fraccions:
* En les primeres, les línies de 753 nm i de 451,5 nm eren ben fortes, alhora que hi mancaven completament les línies de 640,4 i 536,3 nm.
* En les segones, les línies de 753 nm i 451,5 nm eren força més febles, però es veien nítidament les de 640,4 nm i de 536,3 nm.
Lecoq deduïa que l’hòlmia no era pas una terra homogènia, i que darrere hi havia d’haver, si més no, dos radicals o elements.
L’abril del 1886 Lecoq publicà una nota on proposà conservar el nom d’holmi (Ho) per a l’element responsable de les bandes de 640,4 nm i de 536,3 nm. Alhora, les bandes 753 nm i 451,5 calia atribuir-les a un altre element, per al qual proposà el nom de disprosi i el símbol químic Dy, per la paraula grega δυσπρόσιτος, dispróssitos, que vol dir ‘difícil d'obtenir’. Després de moltes etapes, aconseguí una petita mostra de l'element.
L'element fou aïllat per primera vegada per un altre químic francès, Georges Urbain (1872-1938), el 1906, però no se'n pogué obtenir una mostra pura fins molts anys després. Quan al voltant de 1950 es desenvolupà la cromatografia de bescanvi iònic, un procés que separa ions i molècules polars, finalment es pogué separar el disprosi i aconseguir una mostra pura. Aquest procés fou emprat pels científics Frank H. Spedding (1902-1984) i J.L. Dye a la Universitat Estatal d'Iowa el 1950, que finalment pogueren aïllar una mostra pura de disprosi.

## Estat natural

Quant a l'abundància dels elements a l'escorça terrestre el disprosi ocupa la posició 42, amb una concentració mitjana de 6 ppm. Es troba en molts minerals en proporcions molt baixes juntament amb altres lantanoides. Entre els minerals que en tenen més hi ha la churchita-(Dy) amb un 17,17%, la agardita-(Dy) amb un 9,00 %, la yftisita-(Y) amb un 6,47 % i la adamsita-(Y) amb un 4,72 %.
S'obté, malgrat estar-hi en menors proporcions, a partir dels minerals monazita ${\ce {(Ce,\!La,\!Nd,\!Th,\!Sm,\!Gd,\!Ca)PO4}}$ i bastnäsita ${\ce {(Ce,\!La,\!Y)CO3F}}$, juntament amb altres lantanoides. El metall s'extreu com a subproducte del procés d'extracció de l'itri. Metalls indesitjats s'eliminen per separació magnètica i per flotació. Després per aïllar-lo d'altres lantanoides s'empren resines de bescanvi iònic. A continuació s'obté clorur de disprosi(III) o fluorur de disprosi(III) que, per reducció amb calci o amb liti, donen el disprosi metàl·lic:
${\ce {2DyF3 + 3Ca -> 2Dy + 3CaF2}}$${\ce {DyCl3 + 3Li -> Dy + 3LiCl}}$
La producció mundial se situa al voltant de les 1 700 tones anuals d'òxid de disprosi(III). De cara al futur, es preveu un creixement de la demanda de disprosi impulsat per l'augment global de la demanda de vehicles elèctrics, l'energia neta, l'eficiència energètica i l'automatització.

## Propietats
### Propietats físiques

El disprosi és un metall de la sèrie dels lantanoides, té una densitat de 8,551 g/cm³, un punt de fusió de 1 412 °C i un punt d'ebullició de 2 567 °C. És dúctil i mal·leable. Té una lluïssor metàl·lica platejada. És prou tou per a poder ser tallat amb un ganivet. És relativament estable a temperatura ambient. La seva configuració electrònica és [Xe] (4f )¹⁰(6s)².
S'han descrit tres formes al·lotròpiques. A temperatura ambient hom troba la fase α constituïda per un empaquetatge compacte hexagonal. Si es refreda per sota els 90 K es transforma en la fase β, que té estructura cristal·lina ortoròmbica. La fase γ té estructura cúbica centrada en el cos i hom pot trobar-la a 1,38 °C. El metall té un elevat paramagnetisme per sobre els 180 K (−93 °C); és antiferromagnètic entre uns 90 (−183 °C) i 180 K i ferromagnètic per sota de 90 K.

### Propietats químiques

El disprosi s'oxida lentament exposat a l'aire i es crema fàcilment per formar òxid de disprosi(III), blanc, l'únic òxid conegut:
${\ce {4 Dy + 3 O2 -> 2 Dy2O3}}$
És força electropositiu i generalment és trivalent, malgrat que s'han descrit alguns composts on actua amb nombre d'oxidació +2. Reacciona lentament amb aigua freda i força ràpidament amb aigua calenta per formar hidròxid de disprosi(III):
${\ce {2 Dy(s) + 6 H2O(l) -> 2 Dy(OH)3(aq) + 3 H2(g)}}$ Reacciona amb tots els halògens donant els corresponents halogenurs de disprosi(3+), alguns dels quals són acolorits:
${\ce {2 Dy (s) + 3 F2 (g) -> 2 DyF3 (s) [verd]}}$${\ce {2 Dy (s) + 3 Cl2 (g) -> 2 DyCl3 (s) [blanc]}}$${\ce {2 Dy (s) + 3 Br2 (g) -> 2 DyBr3 (s) [blanc]}}$${\ce {2 Dy (s) + 3 I2 (g) - 2 DyI3 (s) [verd]}}$
Es dissol fàcilment en àcid sulfúric diluït per formar solucions que contenen els cations disprosi(3+) com a complexos ${\ce {[Dy(OH2)9]^3+}}$de color groc verdós.
Altres composts de disprosi(3+) són: el nitrat de disprosi(III)—aigua(1/5) ${\ce {Dy(NO3)3*5H2O}}$, el carbonat de disprosi(III)—aigua(1/4) ${\ce {Dy2(CO3)3*4H2O}}$, l'acetat de disprosi(III)—aigua(1/4) ${\ce {Dy2(C2H3O2)3*4H2O}}$, l'hidrur de disprosi(III) ${\ce {DyH3}}$, el sulfur de disprosi(III) ${\ce {Dy2S3}}$, el tel·lurur de disprosi(III) ${\ce {Dy2Te3}}$, el tetraborur de disprosi ${\ce {DyB4}}$, el nitrur de disprosi ${\ce {DyN}}$ o el silicur de disprosi ${\ce {DySi2}}$.
La majoria dels composts del disprosi són compostos de disprosi(3+), però també n'hi ha uns pocs de disprosi(2+) com el clorur de disprosi(II) ${\ce {DyCl2}}$ i el iodur de disprosi(II) ${\ce {DyI2}}$, de colors foscs.

## Isòtops

Els isòtops naturals són tots estables i tenen els nombres màssics 164 (abundància natural 28,3 %), 162 (25,5 %), 163 (24,9 %), 161 (18,9 %), 160 (2,33 %), 158 (0,10 %) i 156 (0,06 %). Exclosos els isòmers nuclears, es coneixen un total de 29 isòtops radioactius de disprosi. Oscil·len en nombre màssic des del 138 fins al 173. El menys estable és el disprosi 139 (semivida de 0,6 segons), i el més estable és el disprosi 154 (semivida de 3,0 × 10$^6$ anys).

## Aplicacions
### Fabricació d'imants

El disprosi, juntament amb el neodimi i el terbi, és utilitzat en els imants de neodimi ${\ce {Nd2Fe14B}}$ en què part del neodimi, més del 6 %, se substitueix per disprosi. D'aquesta manera s'eleva la temperatura de Curie i la coercitivitat, incrementant així el rendiment de l'imant a altes temperatures. Aquests imants tenen aplicacions cada vegada més importants en els motors elèctrics dels vehicles híbrids i en els aerogeneradors elèctrics, dels quals milloren el rendiment. També és un dels components principals dels imants dels discos durs dels ordinadors.

### Indústria metal·lúrgica

El disprosi tendeix a millorar la resistència dels acers a la corrosió. El disprosi, el ferro i el terbi formen l'aliatge amb la magnetoresistència més potent que existeix a temperatura ambient, el terfenol-D ${\ce {Tb_{0,3}Dy_{0,7}Fe2}}$, usat en sistemes de sonar naval i en sensors magnetomecànics.

### Generació d'energia

Té una gran capacitat d'absorció de neutrons, raó per la qual s'utilitza en la fabricació de les barres de control dels reactors nuclears, que tenen com a funció regular la reacció nuclear en cadena que produeix calor.

### Indústria elèctrica

El iodur de disprosi i el bromur de disprosi es fan servir en la fabricació de làmpades halògenes d'alta intensitat anomenades làmpades MSR (Medium Source Rare Earth Lamps) per a il·luminació i projecció, perquè en millora la qualitat de l'espectre, sobretot en la franja dels vermells.

## Toxicitat

El disprosi no té cap funció biològica. Les sals de disprosi solubles són lleugerament tòxiques per ingestió, mentre que les sals insolubles no són tòxiques. A partir de proves de toxicitat amb ratolins es calculà que caldria una dosi de 500 grams, o més, per posar en risc la vida d'una persona.

## Referències

* ↑ Jacques-Louis Soret «Sur les spectres d'absorption ultra-violets des terres de la gadolinite». Comptes rendus de l'Académie des sciences, 87, 1878, pàg. 1062. Arxivat de l'original el 2014-08-24 [Consulta: 27 novembre 2023].
* ↑ Jacques-Louis Soret «Sur le spectre des terres faisant partie du groupe de l'yttria». Comptes rendus de l'Académie des sciences, 89, 1879, pàg. 521. Arxivat de l'original el 2014-08-24 [Consulta: 27 novembre 2023].
* ↑ Delafontaine, M.A. «Sur un nouveau métal, le philippium». Comptes Rendus, 87, 16, 1878, pàg. 559-561. Arxivat de l'original el 2018-11-26 [Consulta: 27 novembre 2023].
* 1 2 3 Lopez, Didac «Els empèdocles moderns – Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran (1886) i l’element 66 (Dy) – disprosi (nilhexhexi, Nhh)». Des de la Mediterrània, 30-04-2015. Arxivat de l'original el 2022-08-17 [Consulta: 27 novembre 2023].
* ↑ Lecoq de Boisbaudran, P.E. «L'holmine (ou terre X de M. Soret) contient au moins deux radicaux métalliques». Comptes Rendus, 1003, 01-01-1886, pàg. 1003. Arxivat de l'original el 19 de juny 2024 [Consulta: 27 novembre 2023].
* ↑ Challoner, Jack. Los elementos. La nueva guía de los componentes básicos del universo. (en castellà). Alcobendas: LIBSA, 2018, p. 91. ISBN 9788466236669.
* ↑ Spedding, F. H.; Dye, J. L. «AN EFFICIENT SEPARATION OF DYSPROSIUM AND YTTRIUM 1» (en anglès). Journal of the American Chemical Society, 72, 11, 11-1950, pàg. 5350–5350. Arxivat de l'original el 2024-06-19. DOI: 10.1021/ja01167a547. ISSN: 0002-7863 [Consulta: 27 novembre 2023].
* ↑ Emsley, John.. Nature's building blocks: an A-Z guide to the elements. Oxford: Oxford University Press, 2001. ISBN 0-19-850341-5. Arxivat 2020-12-15 a Wayback Machine.
* ↑ «Mineral Species sorted by the element Dy Dysprosium». Arxivat de l'original el 2020-03-15. [Consulta: 9 gener 2020].
* ↑ Kloprogge, J. Theo; Ponce, Concepcion P.; Loomis, Tom A. The periodic table, nature's building blocks: an introduction to the naturally occurring elements, their origins and their uses. Amsterdam: Elsevier, 2020. ISBN 978-0-12-821538-8.
* ↑ Castilloux, R. Spotlight on Dysprosium. Adamas Intelligence, Abril 2018.
* 1 2 3 William M. Haynes. CRC handbook of chemistry and physics: a ready-reference book of chemical and physical data. 92a edició. Boca Raton, FL.: CRC Press, 2011. ISBN 978-1-4398-5511-9. Arxivat 2024-06-19 a Wayback Machine.
* 1 2 3 4 5 «Dysprosium | chemical element» (en anglès). Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, inc., 11-04-2019. Arxivat de l'original el 2020-06-13. [Consulta: 9 gener 2020].
* ↑ «WebElements Periodic Table » Dysprosium » reactions of elements». Arxivat de l'original el 2021-01-16. [Consulta: 9 gener 2020].
* 1 2 3 4 Sanz Balagué, J.; Tomasa Guix, O. Elements i recursos minerals: aplicacions i reciclatge. 3a. Universitat Politècnica de Catalunya, abril 2017. ISBN 978-84-9880-666-3. Arxivat 2024-05-16 a Wayback Machine.
* ↑ «Dysprosium (Dy) - Chemical properties, Health and Environmental effects». Lenntech. Arxivat de l'original el 2024-02-03. [Consulta: 27 novembre 2023].

## Enllaços externs

* Los Alamos National Laboratory - Disprosi Arxivat 2009-03-13 a Wayback Machine. (anglès)
* webelements.com - Disprosi (anglès)
* environmentalchemistry.com - Disprosi (anglès)
* It's Elemental - Disprosi (anglès)
Viccionari