Úvod
Dysprosium (Dy) je vzácný kovový prvek s protonovým číslem 66, který patří do skupiny lanthanoidů, známých také jako kovy vzácných zemin. V čistém stavu má jasný, stříbřitě bílý lesk a je natolik měkký, že ho lze řezat nožem. V přírodě se nevyskytuje volně, ale získává se především z minerálů jako monazit a bastnäsit, často jako vedlejší produkt těžby jiných prvků. Jeho největší využití je v silných permanentních magnetech pro elektromotory a generátory, kde zvyšuje odolnost vůči vysokým teplotám. Je také důležitý v jaderné energetice.
Vlastnosti
Dysprosium (Dy) je stříbřitě bílý, lesklý a relativně měkký kov patřící do skupiny lathanoidů. Na suchém vzduchu je poměrně stálý, avšak ve vlhku se pomalu pokrývá vrstvou oxidu. Reaguje s vodou, zejména za tepla, za vzniku hydroxidu a uvolnění vodíku, a snadno se rozpouští ve zředěných kyselinách. Jeho nejvýznamnější vlastností je mimořádně vysoký magnetický moment, jeden z nejvyšších ze všech prvků. Při teplotách pod 85 K (-188 °C) se stává feromagnetickým. Tato unikátní magnetická vlastnost z něj činí klíčovou složku pro výrobu vysoce výkonných permanentních magnetů.
Vznik názvu
Název dysprosium pochází z řeckého slova *dysprositos*, což v překladu znamená „těžko dostupný“ nebo „obtížně získatelný“. Tento název odráží mimořádnou obtížnost, s jakou se jeho objevitel, Paul Émile Lecoq de Boisbaudran, potýkal při jeho izolaci od ostatních velmi podobných kovů vzácných zemin.
Objev
Objev dysprosia je připisován francouzskému chemikovi Paulu-Émilu Lecoqovi de Boisbaudran, který prvek identifikoval v roce 1886 v Paříži. Podařilo se mu to analýzou vzorku oxidu holmitého, z něhož po více než třiceti krocích frakční krystalizace dokázal oddělit oxid nového prvku. Jméno „dysprosium“ odvodil z řeckého slova „dysprositos“, což v překladu znamená „těžko dostupný“ nebo „obtížně získatelný“. Tento název dokonale vystihoval extrémní náročnost jeho separace od chemicky velmi podobných lathanoidů. Izolace čistého kovového dysprosia se podařila až mnohem později, v 50. letech 20. století.
Výskyt v přírodě
Dysprosium se v přírodě nevyskytuje v ryzí formě, ale je obsaženo v řadě minerálů, vždy ve směsi s jinými prvky vzácných zemin. Mezi hlavní komerční zdroje patří minerály monazit a bastnäsit, významná ložiska se nacházejí také v iontově-adsorpčních jílech, zejména v Číně. Proces získávání je velmi komplexní. Po vytěžení se ruda zpracovává a jednotlivé lathanoidy se od sebe oddělují pomocí kapalinové extrakce nebo iontoměničové chromatografie. Získaný oxid dysprositý (Dy₂O₃) se poté převede na fluorid, který je následně redukován kovovým vápníkem za vysoké teploty za vzniku čistého kovu.
Využití
Dysprosium je klíčovou složkou pro výrobu vysoce výkonných neodymových magnetů, které díky němu odolávají demagnetizaci za vysokých teplot. Nacházejí uplatnění v motorech elektromobilů, generátorech větrných turbín, pevných discích a reproduktorech. Jeho vysoká schopnost pohlcovat neutrony jej předurčuje pro výrobu kontrolních tyčí v jaderných reaktorech, kde reguluje štěpnou reakci. Dále se využívá v metalhalogenidových výbojkách pro vytvoření intenzivního bílého světla a v materiálech pro lasery. V přírodě se volně nevyskytuje, je součástí minerálů jako monazit, bastnäsit a xenotim, odkud se komerčně těží. Nemá žádnou známou biologickou funkci.
Sloučeniny
Člověkem vytvořené sloučeniny dysprosia zahrnují především oxid dysprositý (Dy₂O₃), nažloutlý prášek sloužící jako výchozí materiál pro další syntézy. Důležité jsou také halogenidy jako fluorid dysprositý (DyF₃), používaný při výrobě čistého kovu, a jodid dysprositý (DyI₃) pro osvětlovací techniku. Ve všech běžných sloučeninách vystupuje v oxidačním stavu +3. Vědci zkoumají materiály jako titanát dysprositý, který vykazuje exotické magnetické vlastnosti. V přírodě netvoří jednoduché sloučeniny, ale je vázáno ve složitých minerálních strukturách, kde typicky nahrazuje jiné prvky vzácných zemin v minerálech jako monazit nebo bastnäsit.
Zajímavosti
Dysprosium se pyšní jedním z nejvyšších magnetických momentů ze všech chemických prvků, což je základem jeho využití v magnetech. Jeho magnetické chování je neobvykle složité. Feromagnetickým se stává pouze při velmi nízkých teplotách pod −188 °C (85 K). Při zahřátí nad tuto teplotu přechází do helikálního antiferomagnetického stavu a teprve při 179 K se stává paramagnetickým. V čisté formě je to měkký, stříbřitě lesklý kov, který lze krájet nožem a na vzduchu pomalu oxiduje. Přestože patří mezi vzácné zeminy, je v zemské kůře hojnější než stříbro.
