Tabiy fanlar kafedrasi

TiCl4 + O2=TiO2 + 2Cl2

4 -guruh dikalkogenidlari g'ayrioddiy qatlamli tuzilmalarga ega bo'lib, M-Y bog'lari bo'lmagan holda qo'shni varaqlarni bir-biriga bog'lab turadi, bu ularni qaysidir ma'noda grafitga o'xshash qiladi. 4-guruh metallari vodorod, azot, uglerod va bor bilan reaksiyaga kirishib, gidridlar (masalan, TiH₂ ), nitridlar (masalan, TiN ), karbidlar (masalan, TiC ) va boridlar (masalan, TiB₂ ) hosil qiladi. qattiq, yuqori eriydigan qattiq moddalardir. Ushbu ikkilik birikmalarning aksariyati stoixiometrik bo'lmagan va metall o'tkazuvchanlikni namoyish etadi.
TiS ₂ ning qatlamli tuzilishi . Har bir titan atomi oltita oltingugurt atomining oktaedr tuzilishi bilan o'ralgan bo'lib, ular atomlarning kengaytirilgan qatlamlarini hosil qiladi. Qatlamlar kovalent bog'lanish emas, balki qo'shni oltingugurt atomlari orasidagi van der Waals kuchlari tomonidan bir-biriga bog'langanligi sababli, mexanik kuchlanish qo'llanilganda qatlamlar bir-birining yonidan nisbatan oson siljiydi.
4 -guruh davriy sistemadagi oʻtish metallarining ikkinchi guruhidir . U to'rtta elementni o'z ichiga oladi titan (Ti), sirkoniy (Zr), gafniy (Hf) va ruterfordiy (Rf). Guruh, shuningdek , eng engil a'zosi nomi bilan titan guruhi yoki titan oilasi deb ataladi.
Erta o'tish metallari uchun odatiy bo'lganidek, sirkoniy va gafniy asosiy sifatida faqat +4 guruh oksidlanish darajasiga ega va juda elektropozitiv va kamroq boy koordinatsion kimyoga ega. Lantanid qisqarishining ta'siri tufayli ular xossalarida juda o'xshash. Titan o'zining kichik o'lchamlari tufayli biroz ajralib turadi: u aniq belgilangan +3 holatiga ega (garchi +4 barqarorroq bo'lsa ham).
4-guruhning barcha elementlari qattiq, o'tga chidamli metallardir . Ularning o'ziga xos reaktivligi ularni korroziyadan, shuningdek, ko'plab kislotalar va ishqorlarning hujumidan himoya qiluvchi zich oksidli qatlam hosil bo'lishi tufayli butunlay maskalanadi. Ularning dastlabki uchtasi tabiiy ravishda sodir bo'ladi. Ruterfordiy kuchli radioaktivdir : u tabiiy ravishda paydo bo'lmaydi va sun'iy sintez orqali hosil bo'lishi kerak, ammo uning kuzatilgan va nazariy jihatdan bashorat qilingan xususiyatlari gafniyning og'irroq gomologi ekanligiga mos keladi. Ularning hech biri biologik rolga ega emas.
Boshqa guruhlar singari, bu oila a'zolari o'zlarining elektron konfiguratsiyasida, ayniqsa eng tashqi qobiqlarda naqshlarni ko'rsatadilar, natijada kimyoviy xatti-harakatlar tendentsiyalari paydo bo'ladi. Kimyoning ko'p qismi faqat guruhning dastlabki uchta a'zosi uchun kuzatilgan; ruterfordiyning kimyoviy xossalari yaxshi tavsiflanmagan, ammo ma'lum va bashorat qilingan narsa uning gafniyning og'irroq gomologi sifatidagi pozitsiyasiga mos keladi.
Titan, tsirkoniy va gafniy reaktiv metallardir, lekin bu ommaviy shaklda maskalanadi, chunki ular metallga yopishib oladigan zich oksidli qatlam hosil qiladi va hatto olib tashlangan taqdirda ham isloh qilinadi. Shunday qilib, quyma metallar kimyoviy hujumga juda chidamli; ko'pchilik suvli kislotalar qizdirilmasa, ta'sir qilmaydi va suvli ishqorlar issiq bo'lsa ham ta'sir qilmaydi. Nitrat kislotalari kabi oksidlovchi kislotalar reaktivlikni pasaytiradi, chunki ular bu oksid qatlamining shakllanishiga olib keladi. Istisno gidroflorik kislotadir , chunki u metallarning eruvchan florokomplekslarini hosil qiladi. Yaxshi bo'linganda, ularning reaktivligi piroforik bo'lib, kislorod va vodorod va hatto azot bilan bevosita reaksiyaga kirishadi.titan holatida. Uchalasi ham ancha elektropozitivdir, garchi 3-guruhdagi avvalgilaridan kamroq . TiO ₂ , ZrO ₂ va HfO ₂ oksidlari yuqori erish nuqtalariga ega boʻlgan oq rangli qattiq moddalardir va koʻpchilik kislotalarga nisbatan reaksiyaga kirishmaydi.
4-guruh elementlarining kimyosida guruh oksidlanish darajasi ustunlik qiladi. Zirkoniy va gafniy, ayniqsa, juda o'xshashdir, eng muhim farqlar kimyoviy emas, balki fizik (birikmalarning erish va qaynash nuqtalari va ularning erituvchilarda eruvchanligi). ^[29] Bu lantanid qisqarishining ta'siri : atom radiusining 4d dan 5d elementlargacha kutilayotgan o'sishi 4f elementlarining kiritilishi bilan o'chiriladi. Titan kichikroq bo'lib, bu ikkisidan farq qiladi: uning oksidi sirkoniy va gafniyga qaraganda kamroq asosli va suvli kimyosi ko'proq gidrolizlanadi. Ruterfordiy tsirkoniy va gafniyga qaraganda ancha asosiy oksidga ega boʻlishi kerak.
Uchalasining ham kimyosida +4 oksidlanish darajasi ustunlik qiladi, ammo bu juda yuqori bo'lib, uni butunlay ion deb ta'riflash uchun. Past oksidlanish darajalari sirkoniy va gafniy uchun yaxshi ifodalanmaydi ^[28] (va ruterfordiy uchun ham kamroq yaxshi ifodalanishi kerak); ^[30] tsirkoniy va gafniyning +3 oksidlanish darajasi suvni kamaytiradi. Titan uchun bu oksidlanish darajasi oson oksidlanadi va eritmada binafsha rangli Ti ³⁺ akvakationini hosil qiladi^. Elementlar muhim koordinatsion kimyoga ega: tsirkoniy va gafniy koordinatsion soni 8 ni osonlikcha qoʻllab-quvvatlash uchun yetarli darajada kattadir. Biroq har uchala metal ham uglerod bilan kuchsiz sigma bogʻlanish hosil qiladi va ularda bir necha d elektronlar boʻlgani uchun pi orqa bogʻlanishi ham unchalik samarali emas.^[28]
4-guruhdagi tendentsiyalar boshqa dastlabki d-blok guruhlari tendentsiyalariga mos keladi va beshinchi davrdan oltinchi davrga o'tishda yadroga to'ldirilgan f-qobig'ining qo'shilishini aks ettiradi. Guruhning barcha barqaror a'zolari kumushsimon o'tga chidamli metallardir , ammo uglerod , azot va kislorod aralashmalari ularni mo'rt qiladi. Ularning barchasi xona haroratida olti burchakli yopiq tuzilishda kristallanadi , va ruterfordiy ham xuddi shunday qilishi kutilmoqda. ^[33] Yuqori haroratlarda titan, tsirkoniy va gafniy tana markazlashgan kubga aylanadi.tuzilishi. Ular issiqlik va elektr tokini 3-guruhdagi avvalgilariga qaraganda yaxshiroq o'tkazuvchi bo'lsalar-da, ko'pchilik metallarga nisbatan ular hali ham yomon. Bu yuqori erish va qaynash nuqtalari va termoyadroviy, bug'lanish va atomizatsiya entalpiyalari bilan birga metall bog'lanish uchun mavjud bo'lgan qo'shimcha d elektronni aks ettiradi.
Quyidagi jadval 4-guruh elementlarining asosiy jismoniy xususiyatlarining qisqacha mazmuni. Savol bilan belgilangan to'rtta qiymat ekstrapolyatsiya qilinadi.

Ism	Ti, titan	Zr, sirkoniy	Hf, gafniy
Erish nuqtasi	1941 K (1668 °C)	2130 K (1857 °C)	2506 K (2233 °C)
Qaynash nuqtasi	3560 K (3287 °C)	4682 K (4409 °C)	4876 K (4603 °C)
Zichlik	4,507 g·sm ^-3	6,511 g·sm ^-3	13,31 g·sm ^-3
Tashqi ko'rinish	kumush metall	kumush oq	kumushrang kulrang
Atom radiusi	140:00	155 da	155 da