План лекции: Международная система единиц Атомно-молекулярное учение Стехиометрия химических реакций

3. Общая характеристика группы IVБ. Простые вещества
d-элементы IV группы — титан Ti, цирконий Zr, гафний Hf и курчатовий Кu — полные электронные аналоги, образуют под­группу титана.
в ряду Ti – Zr - Hf несколь­ко увеличиваются первые энергии ионизации. При переходе от Ti к Zr возрастают атомные и ионные радиусы, а цирконий и гафний из-за лантаноидного сжатия имеют почти одинаковые размеры ато­мов и ионов. Поэтому свойства Zr и Hf очень близки и их разделе­ние — одна из сложнейших проблем неорганической технологии.
В отличие от элементов подгруппы германия в подгруппе титана с ростом порядкового номера устойчивая степень окисления повы­шается. Для титана и его аналогов наиболее характерна степень окисления +4, но известны также соединения Ti (III) и реже Ti (II). Так, для титана устойчивы оксиды TiO, Ti₂O₃, ТО₂ и фториды TiF₂, TiF₃, TiF₄, а для циркония и гафния — ZrO₂, HfО₂ и ZrF₄, HfF₄. Этот экспериментальный факт на примере фторидов можно объяснить следующим образом. Образование соединений из простых веществ сопровождается затратой энергии для разрыва связей в про­стых веществах и выделением энергии при взаимодействии обра­зовавшихся атомов. Энергия разрыва связей в металле (теплота атомизации) значительно больше, чем энергия разрыва связей в неме­талле (F₂). При образовании ЭF₂, ЭF₃, ЭF₄ затрата энергии на атомизацию металла одна и та же. Но выигрыш энергии при присоеди­нении атомов Э и F в случае образования ЭF₂ меньше, чем в случае образования ЭF₃ и ЭF₄. Следовательно, если энергия атомизации металла достаточно велика, то энергетически более выгодно, когда образуются высшие, а не низшие фториды. Поскольку в подгруппах d-элементов теплота атомизации (возгонки) с увеличением поряд­кового номера элемента возрастает, то энергетически более выгод­ными становятся фториды высших степеней окисления элемента.
Для титана типично координационное число 6 и реже 4; для циркония и гафния более характерны высокие координационные числа 7и 8.