Chemistry 版 (精华区)

发信人: loafer (快乐的化身), 信区: Chemistry
标  题: 第IVB族[转]
发信站: 哈工大紫丁香 (Thu Jul 24 18:14:43 2003)


发信人: arkong (体元主人), 信区: chemistry
标  题: 第IVB族—钛副族包括钛、锆、铪三种元素
发信站: 饮水思源站 (Tue Nov 16 17:46:49 1999) , 站内信件

第IVB族—钛副族包括钛、锆、铪三种元素。它们在地壳中的丰度(质量分数)分别是：
                        钛Ti             锆Zr            铪Hf
质量分数%    0.63              0.02             4.5×10
虽然钛在地壳中的丰度居元素分布序列中的第十位，但由于它在自然界存在的分散性和

金属钛提炼的困难，它一直被人们认为是一种稀有金属。钛的主要矿物有钛铁矿FeTiO3

和金红石TiO2。锆和铪是稀有金属，锆的主要矿物是锆英石ZrSiO4。铪常与锆共生。
钛族元素原子的价电子层结构为(n-1)dns，由于d轨道在全空的情况下，原子的结构比较

稳定，所以除了最外层的两个s电子参加成键外，次外层的两个d电子也很容易参加成键

，因此钛、锆、铪的最稳定氧化态是＋4，也是最高氧化态，与它们的族数相一致。
其次钛还有氧化态为＋3的化合物，锆和铪生成低氧化态的趋势很小，这一点和d区各族

元素一样，在族中自上而下，高氧化态趋于稳定，低氧化态不稳定。但与主族元素第Ⅳ

A族中氧化态的变化规律相反。
我们从物理性质、化学性质两个方面介绍钛族元素。
1.物理性质
钛族金属的外观似钢，纯金属具有良好的可塑性，但当有杂质存在时变得脆而硬。钛的

机械强度与钢相近，密度比钢小（钛的密度4.54 g·cm，钢的密度7.9 g·cm），可以和

多种金属形成合金，是一种新兴的结构材料。锆和铪主要用于原子反应堆中。
2.化学性质
从标准电极电势看，钛、锆、铪、是还原性强的金属，但因在金属表面容易形成致密的

、钝性的氧化物保护膜，使得钛族金属在通常温度下具有优良的抗腐蚀性。不同酸或碱

作用。
不过，钛族金属都能溶解在氢氟酸中，生成六氟配合物：
Ti＋6HF = H2[TiF6]＋H2
与常温下的表现相反，钛族金属在高温时能与许多非金属直接化合，例如可以生成氧化

物MO2、卤化物MX4、间充氮化物MN和碳化物MC等。
与钪族元素一样，粉末状的钛族金属在高温时都能吸附氢气，生成间充化合物MH2。例如

TiH2和ZrH2在电真空工艺(制造电子管和显像管)中用作吸气剂，制造泡沫金属中用作氢

源，也用于金属陶瓷封接和粉末冶金中。钛族金属的氢化物在空气中是稳定的，并不同

水反应，这与钪族元素和s区元素的离子型氢化物是显著不同的。


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