IV Б топша элементтері. Титан, оны осылыстары, химиялы асиеттері, олданылуы.

Титан
топшасы.Титан топшасына титан, цирконий, гафний жне курчатовий элементтері жатады.

Бл металдар кптен-а белгілі, жер ыртысындаы млшері , айталы йод пен срмеден кбірек, ал титан кміртектен кп, біра олардай игеріліп, іс жзінде олданылуы кем, йткені блар бытырыы кездеседі жне алу тсілдері иын.

Бларды сыртындаы s² электрондары мен ішкі d² электрондары валенттік байланыс тзуге атынасады, сондытан блар о трт валенттік крсетеді; теріс валентті болмайды.

Е сырты абатта 2 ана электрон боландытан, блар германий топшасындаы металдара араанда, негіздік (металды) асиеті кштірек, рі топ бойында, жоарыдан тмен арай кшейе тседі, мысалы Ti(OH)4 амфотерлі, ал Hf(OH)4–ті негіздік асиеті лдеайда басым.

Мны шеуі де болата сас ср металл, механикалы деуге икемді, балу температуралары жоары.

шеуі де ауада, суда згермейді. Бл элементтерде металды, яни тотысыздандырыш асиеттері болады. Кдімгі жадайда траты, е агрессивті ортаны зінде коррозияа шырамайды. Балу температураларына жеткізе атты ыздыранда химиялы белсенділігі бірден седі. Бл жадайда галогендермен рекеттесіп, тетрагалогенидтер тзеді:

Ti+2Cl2=TiCl4

(тетрахлорид титан (V))

Диоттекпен титан 1200º-1300º С, цирконий 600º-700ºС осылады:

2Zr+O2=ZrO2

Оксидтеріні амфотерлі асиеті бар. Титан топшасыны элементтері температура серінен ккіртпен, азотпен жне кміртекпен рекеттесіп сульфид, нитрид (MeN) жне карбид (MeC) тзеді. Соы екеуі те атты (TiN-аттылыы алмаздай) жне иын балитын осылыстар (>3000ºС).

Титан топшасыны металдары салын суа сер етпейді, айнап тран судан сутекті ыыстырып шыарады.

Me+H2O=Me(OH)4+2H2

Тзілген гидроксид металды бетін аптап, реакцияны ары арай жруіне кедергі жасайды.

Тотытырыш емес ышылдардан титан сутекті ыыстырады: ш металды барлыы да фторсутек ышылымен рекеттеседі.

Титан топшасы металдарыны бетінде ораныш абыы болатындытан оттекті ышылдар сер етпейді, тек лоары блінсе ана тотыу реакциясы жреді:

3Ti+4HNO3+H2O=3H2TiO3+4NO

Ti+4H2SO4=Ti(SO4)2+2SO2+4H2O

Титан топшасыны металдары «патша сйыында» оай ериді:

3Zr+4HNO3+12HCl=3ZrCl4+4NO+8H2O

Бл металдарды ауаду сілтімен балытанда метатздар тзіледі:

2Ti+4KOH+O2=2K2TiO3+2H2O

Кшті сілтілік ортада титан ерітіндідегі орта титанат тріне айналады:

Ti+4KOH(конц)=K4TiO4+2H2

Оксидтер TiO2, ZrO2 жне HfO2 ыздыранда траты заттар, оларды HF серімен немесе сілтілермен, карбонаттармен жне дисульфаттармен балытып ана ерітінділерін алуа болады. тзілген сілтілік металдарды титанат, цирконат жне гафнаттарын (K2ZrO3-калий метацирконаты, K4TiO4-калий ортотитанаты) тздар деп емес, ос оксидтер деп араан дрыс.

Сулы ерітіндіден TiO(OH)2·2H2O жне цирконий мен гафний оксидтеріні полигидраттарын ЭO2·nH2O тнбаа тсіруге болады. ЭO2·nH2O аздап ыздыранда олар ЭO(OH)2-ге ауысады. Бл гидроксидтерді барлыы аздаан негіздік асиеті бар амфотерлік заттар. TiO(OH)2-да аталан асиет лсіз, ал цирконий мен гафний гидроксидтерінде негіздік асиет басымыра, оларды ерітіндіге тек ышылдармен ана кшіруге болады.

Ерітіндіде тзілетін титан, цирконий мен гафний катиондары мен аниондарыны рамы те крделі жне еру жадайына туелді. Титан кп жадайда [Ti(H2O)6-n(OH)n](4-n) (n=2-4) иондары трінде кездеседі жне ортаны сілтілігін арттыранда поликонденсацияланады, OH пен O² лиганд ролін атарады.

Цирконий мен гафний ышыл ортада [Э(H2O)16(OH)8]8+ иондары трінде болады, сілті осанда [ЭO(OH)2] гидроксидтеріне ауысады. IV-Б тобы элементтеріні тотыу дрежесі (+IV)-ке те арапайым катионды аквакомплекстері болмайды.

Титан, цирконий мен гафнийді рамы крделі емес тздары жо. Мысалы, жай титан (IV) сульфаты орнына сулы ерітіндіден титан дигидроксидсульфаты TiSO4(OH)2 кристалданады, (сульфат Ti(SO4)2 сусыз ортада алуа болады.) цирконий (IV) хлориді гидролиз нтижесінде ZrCl2O·8H2O трінде тнбаа тседі, немесе натыра былай жазуа болады: [Zr4(H2O)16(OH)8]Cl8·12H2O. Гафний (IV) нитраты - [Hf(H2O)4(NO3)2(OH)2] комплекс трінде кездеседі.

IV-Б тобыны элементтері жоары тотыу дрежесінде жасы комплекс тзушілер. Жоарыда танысан аквагидроксомен фторокомплекстерінен баса цирконий мен гафнийді органикалы лигандтарымен ацидокомплекстер, мысалы [Zr4(C2O4)3]², сонымен атар координациялы саны жоары фторокомплекстер [ZrF7]³, [HfF8]4 тзеді.

 

олданылуы

§ 60 % — краска;

§ 20 % — пластик;

§ 13 % — бумага;

§ 7 % — машиностроение.