O metal “difícil de obter” presente em ímãs, turbinas e lasers

O disprósio é um elemento metálico, de símbolo Dy, do grupo dos lantanídeos, de número atômico 66 e massa atômica de aproximadamente 162u. Apresenta coloração prateada com intenso brilho metálico, sendo relativamente estável no ar à temperatura ambiente. Reage facilmente com ácidos minerais, tanto diluídos quanto concentrados, nos quais se dissolve com liberação de hidrogênio.

Trata-se de um metal bastante macio, podendo ser cortado com faca e usinado sem produção de faíscas, desde que não ocorra superaquecimento. Suas propriedades físicas são altamente sensíveis à presença de impurezas, mesmo em pequenas quantidades.

São conhecidos cerca de 30 isótopos de disprósio, entre estáveis e radioativos. Na natureza, ocorre como uma mistura de sete isótopos estáveis – ¹⁵⁶Dy, ¹⁵⁸Dy, ¹⁶⁰Dy, ¹⁶¹Dy, ¹⁶²Dy, ¹⁶³Dy e ¹⁶⁴Dy, sendo este último o mais abundante. Além desses, existem diversos radioisótopos, como ¹⁵⁴Dy, ¹⁵⁵Dy e ¹⁶⁵Dy, que apresentam diferentes meias-vidas e sofrem decaimento radioativo.

O disprósio não apresenta função biológica conhecida e possui baixa toxicidade.

Obtenção

Na natureza, o disprósio não ocorre na forma isolada, estando associado a diversos minerais que contêm elementos de terras raras, como xenotima, fergusonita, gadolinita, euxenita, policrase, blomstrandina, monazita e bastnasita, geralmente em associação com érbio e hólmio.

Atualmente, a maior parte do disprósio é obtida a partir de argilas de adsorção iônica localizadas no sul da China. Nesses depósitos, caracterizados por elevadas concentrações de ítrio, o disprósio se destaca como um dos principais lantanídeos pesados, podendo representar cerca de 7% a 8% dos concentrados.

O metal pode ser obtido por redução do trifluoreto de disprósio com cálcio metálico.

Não há dados específicos sobre a produção mundial de disprósio, sendo as estatísticas geralmente apresentadas para o conjunto dos elementos terras raras.  De acordo com o Serviço Geológico dos Estados Unidos, em 2024 a produção global de minerais contendo terras raras atingiu aproximadamente 390 mil toneladas, com China, Estados Unidos e Mianmar entre os principais produtores.

Ímãs, turbinas, lasers

O disprósio é utilizado principalmente em ligas magnéticas à base de neodímio-ferro-boro (NdFeB), nas quais atua aumentando a resistência do material à desmagnetização e melhorando sua estabilidade térmica.  Assim como outros lantanídeos pesados, possui diversos elétrons desemparelhados, conferindo elevada suscetibilidade magnética ao elemento e aos seus íons. Essas propriedades o tornam essencial em dispositivos de armazenamento de dados e em aplicações que exigem materiais magnéticos de alto desempenho.

Além disso, destaca-se por sua elevada resistência à desmagnetização em altas temperaturas, característica fundamental para ímãs utilizados em motores e geradores de turbinas eólicas, bem como em veículos elétricos. Em função dessas aplicações estratégicas, a demanda global por disprósio tem crescido significativamente.

O iodeto de disprósio é utilizado em lâmpadas de descarga de alta intensidade, juntamente com iodeto de césio e brometo de mercúrio, proporcionando alta eficiência luminosa, boa reprodução e estabilidade da temperatura de cor, além de permitir dimerização sem perda significativa de desempenho, sendo amplamente usado na indústria cinematográfica.

Compostos cerâmico-metálicos contendo óxido de disprósio e níquel são utilizados em varetas de controle de reatores nucleares, devido à elevada capacidade de absorção de nêutrons e à estabilidade dimensional sob irradiação prolongada.  

Adicionalmente, em combinação com vanádio e outros elementos de terras raras, o disprósio é aplicado na produção de materiais para lasers e em dispositivos ópticos avançados.

História

O disprósio foi descoberto em 1886 em Paris pelo químico francês Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran, também responsável pela descoberta do gálio, em 1875, e do samário, em 1880. O francês foi um dos primeiros químicos a utilizar a técnica da espectroscopia, desenvolvida por Bunsen e Kirchhoff, que consiste na análise das radiações características emitidas por elementos aquecidos.

No processo da descoberta, Lecoq conseguiu separar o óxido de disprósio do óxido de hólmio por meio de sucessivas precipitações com amônia e oxalato, acompanhando cada etapa por análise espectroscópica. O procedimento exigiu mais de 30 etapas de purificação, o que motivou a escolha do nome do elemento como “disprósio”, derivado do grego dysprositos, que significa “difícil de obter”.

Apesar da identificação do elemento, Lecoq não conseguiu isolá-lo em forma metálica. O disprósio só foi obtido com maior grau de pureza por volta da década de 1950, quando Frank Spedding e seu grupo desenvolveram métodos mais eficientes de separação por troca iônica e técnicas de redução metalográfica, fundamentais para o isolamento e a purificação dos elementos terras raras.

Referências

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Texto produzido pela jornalista Mari Menda, da Gerência de Relações Institucionais do CRQ-SP,
e revisado pela Profa. Dra. Márcia Guekezian, Coordenadora do curso de Engenharia Química
da Faculdade de São Bernardo do Campo – FASB.