Dysprosium – Steckbrief

Stellung im Periodensystem

Zum ganzen Periodensystem

Vorkommen und Gewinnung

Dysprosium gehört zu den schweren Seltenen Erden, die bei Lanthan eingeführt werden. In der Erdkruste ist es häufiger als Brom. Es findet sich in Xenotim, in kleinen Anteilen in Monazit und vor allem in Ionenadsorptionstonen im Süden Chinas und in Myanmar. In diesen Tonen sitzen die Seltenen Erden locker an der Oberfläche der Mineralkörner und lassen sich mit Salzlösungen herauslösen. Das ist billig, hinterlässt aber oft Schäden an Boden und Grundwasser.

Die Abhängigkeit von China ist bei Dysprosium größer als bei Neodym. Abgebaut wird es vor allem in China und Myanmar, getrennt fast nur in China, und andere Länder bauen erst eigene Trennanlagen auf. Dazu kommen Recycling aus alten Magneten und neue Verfahren, die mit weniger Dysprosium auskommen. Das Metall selbst entsteht durch Reduktion des Fluorids mit Calcium.

Der französische Chemiker Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran fand das Element im Jahr 1886 in einer Probe, die als reines Holmiumoxid galt. Er musste das Material in mehr als dreißig Fällungen immer wieder aufarbeiten, bevor ein neuer Anteil sichtbar wurde. Das gab dem Element seinen Namen. Reines Dysprosium gab es erst in den 1950er Jahren, als Ionenaustausch die Trennung der Lanthanoide erleichterte.

Eigenschaften und Reaktionen

Dysprosium ist das zehnte Lanthanoid. In Periode 6 liegt links von ihm Terbium, rechts davon Holmium. Es hat die Elektronenkonfiguration [Xe] 4f¹⁰ 6s² und eine Elektronegativität von 1,22. Seine Dichte von 8,55 g/cm³ gehört zu den höheren der Reihe. Es schmilzt bei 1412 °C, siedet bei 2567 °C und hat einen Atomradius von 178 pm. Das Metall ist weich genug zum Schneiden und läuft an der Luft nur langsam an. Mit Wasser reagiert es in der Kälte träge, in der Wärme schneller unter Bildung von Wasserstoff. In Verbindungen ist es dreifach positiv. Die Salze sind gelblich, das Oxid ist gelblich weiß.

Magnetisch ist Dysprosium ein Extrem. Zusammen mit Holmium besitzt es das größte magnetische Moment aller Elemente. Bei Zimmertemperatur ist das Metall nur paramagnetisch, erst unterhalb von etwa minus 190 Grad Celsius wird es ferromagnetisch. Die Stärke zeigt sich deshalb in Legierungen und Verbindungen.

Das erklärt die Rolle in Neodym-Magneten. In der Hitze kann ein Gegenfeld die Magnetisierung eines Magneten leichter umklappen, und der Verlust ist dauerhaft. In der Verbindung Nd₂Fe₁₄B hält das Neodym die Magnetisierung in einer Vorzugsrichtung fest. Baut man etwas Dysprosium anstelle von Neodym ein, hält diese Verankerung stärker, und der Magnet widersteht der Entmagnetisierung auch bei hundert Grad Celsius und mehr.

Verwendung in Alltag und Technik

Der Hauptverbraucher sind Neodym-Eisen-Bor-Magnete für Antriebe. In den Motoren von Elektroautos und in den Generatoren von Windrädern werden die Magnete heiß und sind starken Gegenfeldern ausgesetzt. Ein Zusatz von einigen Prozent Dysprosium macht sie dafür tauglich. Um den Bedarf zu senken, bringt man das Dysprosium heute nur an die Korngrenzen der Magnetkörner, wo es am meisten bewirkt, und ersetzt es teils durch Terbium. Andere Motorkonstruktionen kommen ganz ohne diese Elemente aus.

Dysprosium ist auch Bestandteil von Terfenol-D, der Legierung mit Terbium und Eisen, die sich im Magnetfeld besonders stark verformt. Näheres dazu steht bei Terbium.

Metalldampflampen enthalten oft Dysprosiumiodid. Das Salz verdampft im Lichtbogen und sendet ein breites Spektrum aus, das dem Tageslicht ähnelt. Solche Lampen beleuchten Filmsets, Sportstätten und Bühnen.

In der Kerntechnik schluckt Dysprosium Neutronen und eignet sich als Material für Steuerstäbe. Dosimeter aus Calciumsulfat, das mit Dysprosium dotiert ist, speichern Energie aus der Strahlung und geben sie beim Erhitzen als Licht ab, damit misst man die Strahlenbelastung von Beschäftigten.

Giftig sind Dysprosiumverbindungen kaum. Wie bei anderen Metallen ist das feine Pulver brennbar.

Kurz gefragt

Welche Ordnungszahl hat Dysprosium (Dy)?

Häufige Fragen