ГлавнаяХимия4(IVb) группаСвойства

Химия - это просто

Популярно о химии
Что такое химия
Периодическая таблица:
· · Металлы
· · Неметаллы
· · Атомы 1(Ia) группы
· · Атомы 2(IIa) группы
· · Атомы 4(IVb) группы
· · Атомы 5(Vb) группы
· · Атомы 13(IIIa) группы
· · Атомы 14(IVa) группы
· · Атомы 15(Va) группы
· · Атомы 16(VIa) группы
· · Атомы 17(VIIa) группы
· · Атомы 18(0) группы
· · Переходные металлы
ОБЩАЯ ХИМИЯ
НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Окислительно-восстановительные реакции

Титан, цирконий, гафний: физические свойства



Физические свойства Титан Цирконий Гафний
Tпл°C 1667 1857 2230
Tкип°C 3285 4200 5200
Энтальпия плавления, кДж/моль 20,9 23,0 25,5
Энтальпия испарения, кДж/моль 428,9 581,6 661,1
Энтальпия атомизации, кДж/моль 469,9 608,8 619,2
Плотность, г/см3 (25°C) 4,54 6,51 13,31
Эл. сопротивление, мкОм·см (20°C) 42,0 42,1 35,1
Модуль Юнга, ГПа 120,2 98,0 141,0
Стандартный электронный потенциал E°C(ЭО2+0), В -0,88 -1,57 -1,70
Тип кристаллической решетки (25°C) Гексагональная
Температура перехода гексагональной решетки в кубическую, °C 885 862 1740

Титан, цирконий, гафний: химические свойства

При н.у. титан, цирконий и гафний покрыты плотной оксидной пленкой, предохраняющей металлы от коррозии. При нагревании пленка разрушается, вследствие чего резко возрастает химическая активность металлов.

При нагревании до 1000°C:

На скорость реакции окисления большое влияние оказывает площадь реагируемой поверхности металла (чем больше площадь, тем активнее идет реакция):

С галогенами металлы вступают в реакцию уже при слабом нагревании (с йодом при 200°C), с образованием тетрагалогенидов MeX4 и большого кол-ва тепла.

Металлы выделяют водород из воды (по причине отрицательных электродных потенциалов), но этому препятствует защитная оксидная пленка, которой покрываются на воздухе металлы, поэтому для протекания реакции требуется разрушить защитную пленку, что происходит при температурах выше 800°C:

Me+2H2O = MeO2+2H2

Титан является самым активным металлом из всей 4-й группы, он реагирует при нагревании с соляной и разбавленной серной кислотой, в результате этих реакций происходит выделение водорода и образование солей титана (III):

2Ti+6HCl = 2TiCl3+3H2

Реакция с соляной кислотой протекает более энергично, чем с серной той же концентрации, что объясняется образованием в ходе реакции растворимых хлоридных комплексов.

При взаимодействии с концентрированной плавиковой кислотой, титан образует неустойчивые аквакомплексы (II), окрашивающие раствор в зеленый цвет:

2Ti+6HF = [TiF6]2-+Ti2++3H2↑
2Ti3++6F- = [TiF6]2-+Ti2+

На воздухе получившийся раствор медленно окисляется, меняя свой цвет с зеленого на бурый, а потом - на бесцветный:

Ti+6HF+O2 = H2[TiF6]+2H2O

Титан медленно реагирует с азотной кислотой и царской водкой, - реакцию замедляет слой бета-титановой кислоты, образующийся на поверхности металла.

Уравнение реакции взаимодействия титана с олеумом, в ходе которой образуется сульфат титана и выделяется сернистый газ:

Ti+4H2S2O7 = Ti(SO4)2+2SO2↑+4H2SO4

Мелкоизмельченный порошок титана медленно реагирует с концентрированными растворами (расплавами) щелочей:

Ti+2NaOH+H2O = Na2TiO3+2H2

Цирконий и гафний являются гораздо более инертными металлами по сравнению с титаном. Эти металлы энергично реагируют со смесью плавиковой и азотной кислот. С плавиковой и концентрированной серной кислотой цирконий и гафний взаимодействуют достаточно медленно:

Zr+7HF = H3[ZrF7]+2H2↑
Zr+5H2SO4 = H2[Zr(SO4)3]+2SO2↑+4H2O

При взаимодействии с азотной кислотой на поверхности металлов образуется прочная защитная пленка, улучшающая коррозионную стойкость металлов.

С щелочами ни гафний, ни цирконий, не реагируют.

В начало страницы