Skupina titanu

Charakteristika skupiny:

-        tvoří ji prvky: titan, zirkonium, hafnium a prvek s atomovým číslem 104

-        chemickým chováním a elektronovou konfigurací se přimykají k thoriu

-        elektronová konfigurace valenční sféry: ns^2(n - 1)d^2

-        stabilizace odtržením 4 elektronů (elektronová konfigurace vzácných plynů)

-        maximální oxidační stav: IV (je u nich nejběžnější)

-        zirkonium a hafnium mají velmi podobné chemické vlastnosti (elektropozitivní, neochotně
nabývají oxidačních stavů nižších než IV, podobné atomové poloměry)

-        elektropozitivnost vazeb se projevuje tím, že jsou v elementárním stavu málo ušlechtilé

-        velmi obtížně se rozpouštějí v kyselinách, příčinou je pasivace jejich povrchu

Titan

výskyt:

·         sedmý nejrozšířenější prvek zemské kůry, v malém množství je součástí většiny minerálů,
rudy: ilmenit FeTiO[3], rutil TiO[2]

vlastnosti:

·         tvrdý, kujný kov ocelového vzhledu, vysoký bod tání (1668⁰C), velmi lehký (ρ = 4,5
g/cm^3), odolný vůči korozi

použití:

·         raketová technika, v leteckém průmyslu a jako konstrukční materiál


reaktivita:

·         závisí na úpravě povrchu, vyleštěn odolává za laboratorní teploty i kyselinám

·         reakce s kyselinou chlorovodíkovou za nepřístupu kyslíku

2 Ti + 6 HCl + 12 H[2]O → 2 [Ti (H[2]O)[6]]Cl[3]  + 3 H[2]

·         produktem oxidace dusičnou kyselinou je hydratovaný oxid titaničitý

·         titan se rozpouští v kyselina fluorovodíkové (vznikají fluorokomplexy Ti^III a Ti^IV)

·         v horké koncentrované sírové kyselině tvoří TiOSO[4]

·         odolává působení roztoků a tavenin hydroxidů alkalických kovů

·         sloučeniny titanu v oxidačním stupni IV s halogeny se chovají jako lewisovské kyseliny

·         tvoří koordinační sloučeniny s koordinačním číslem 4, 6, 7, 8 (výjimečně 5) s F^- ,
O[2]^- a SO[4]^2-

·         tvoří organokovové sloučeniny obecných vzorců: R[4]Ti, R[3]Ti a R[2]Ti, kde R je aryl
nebo alkyl

·         podvojné oxidy Ti^IV a Me^II (Me = Ca, Sr, Ba, Zn, Fe, Mn, Mg) o složení MeTiO[3]

·         kovalentní nitridy a karbidy (mají kompaktní krystalickou mřížku typu NaCl a používají se
k obrábění kovů)

oxidační stupně:

·         všechny v rozmezí od –II do IV^

·          nejstálejší IV (bezbarvé, diamagnetické), nižší (barevné, paramagnetické) snadno
oxidovatelné na Ti^IV

výroba:

·         redukcí pár chloridu titaničitého hořčíkem v inertní argonové atmosféře

                                   TiCl[4] + 2Mg → Ti + 2MgCl[2]

Vzniklý titan je tuhá, pórovitá látka.

významné sloučeniny:

oxid titaničitý – TiO[2]

·         tzv. titanová běloba, velmi stálý, používá se jako bílý pigment

chlorid titaničitý – TiCl[4]

·         používá se k přípravě Ziegler – Nattových katalyzátorů, které se uplatňují při polymeraci
ethenu, propylenu, styrenu atd.

Zirkonium a Hafnium

výskyt:

·         příměsy minerálů, nerosty: zirkon ZrSiO[4] a baddeleyit ZrO[2], hafnium je v těchto
nerostech obsaženo jako příměs

použití:

·         konstrukce jaderných reaktorů

reaktivita:

·         odolné vůči kyselinám, rozpouští se pouze v kyselině fluorovodíkové a lučavce královské






-