4. skupina

Question 1

elementi 4. skupine

Answer 1

Ti titan
Zr cirkonij
Hf hafnij

tehnološko pomembna Ti in Zr

Question 2

pridobivanje Ti

pridobivanje Zr

Answer 2

Ti pridobivajo iz ilmenita (FeTiO3)
2FeTiO3 + Cl2 + C → TiCl4 + FeCl3 + CO (900C)
titanov klorid se loči od železovega s frakcionarno destilacijo
TiCl4 + Mg → Ti + MgCl2 (1000C)

kompakten kovinski titan dobimo prek jodida (300C), ki razpada na segreti žici

cirkonij Zr dobimo podobno kot Ti iz rude preko klorida z redukcijo z magnezijem
Zn v jedrskih reaktorjih (ne absorbira počasnih nevtronov, Hf pa jih)

Question 3

podobnost Ti

atomski radiji

Answer 3

4 valenčni elektroni
po lastnostih v marsičemu podobni elementom 14. skupine
podobnost Ti’4+ in Sn’4+, podobna ionska radija
TiO2 in SnO2 sta izomorfna
TiCl4 in SnCl4 sta tekočini, hidrolizirata z vodo
Ti(NO3)4 in Sn(NO3)4 sta izomorfna

Zr in Hf skoraj enake atomske in ionske radije
imata podobne lastnosti
večja koordinacijska števila: 7 in 8
obstojnost z oksidacijskim številom +4 narašča

HfO2 bolj bazičen kot TiO2

Question 4

oksidi in okso spojine
topnost
bazičnost

Answer 4

TiO2, ZrO2 in HfO2 znani v več polimorfnih modifikacijah
niso topni v vodi
bazičnost proti HfO2 narašča
ZrO2 in HfO2 se v hidroksidih ne raztapljata
TiO2 x xH2O se topi v hidroksidih → Na2TiO3 x H2O

Question 5

pridobivanje TiO2
reakcija z oksidi (ZnO)
reakcija z karbonati (BaCO3)

Answer 5

TiO2 kristalizira v treh modifikacijah: anatas, rutil in brookit

tudi oksid pridobivajo iz ilmenita z žveplovo kislino
FeTiO3 + H2SO4 →FeSO4 + TiO(SO4) + H2O
pri odparevanju vode najprej izpade FeSO4 x 7H2O,
potem pa še TiO2 x xH2O segrevanje→ anatas

TiO2 reagira s številnimi oksidi in karbonati
nastanejo dvojni oksidi, ki jih formalno lahko imenujemo tudi titanati
TiO2 + ZnO → Zn2TiO4
TiO2 + BaCO3 → BaTiO3 + CO2

Question 6

halogenidi

titanovi halogenidi

Answer 6

znani so vsi halogenidi teh elementov z oksidacijskim +4

Titanovi halogenidi
TiF4, TiBr4, TI4 trdni
TiCl4 tekočina

Question 7

oksidacijsko število +3 pri Ti

spojine Zr in Hf z oksidacijskim +3

Answer 7

redukcija Ti(4+) spojin
Ti’4+ → Ti’3+ → [Ti(H2O)6]’3+ vijolično obarvane spojine

spojine Zr in Hf z oksidacijskim +3
v vodnem ali drugih tekočih medijih niso znane
v trdnem znani halidi:
ZrCl3, ZrBr3, ZrI3 in analogne spojine Hf

KNS (kubično najgostejši sklad) ali HNS ionov X-
1/3 oktaedričnih vrzeli zasedenih z ioni Zr’3 ali Hf’3+

Question 8

peroksi spojine Ti

Answer 8

za kvalitativno in kvantitativno določevanje titana ali vodikovega peroksida
TiO(SO4) + H2SO4 + H2O2 + H2O → H3O+ + [Ti(O2)(SO4)2]’2-
peroksidobissulfatotitan(IV)