Химические свойства. 1. Характерные степени окисления в соединениях для Ti +4,+3; для Zr и Hf +4

1. Характерные степени окисления в соединениях для Ti +4,+3; для Zr и Hf +4. При нагревании все три элемента активно взаимодействуют с различными неметаллами:

Zr + C = ZrC;

Hf + 2S = HfS₂;

2Ti + N₂ = 2TiN;

Ti + 2Cl₂ = TiCl₄

Нитриды циркония очень твердые, имеют высокую температуру плавления. Используются в качестве покрытия бурильных коронок.

Карбиды (TiC, ZrC, HfC) – сталеподобные вещества, устойчивые к химическим воздействиям.

2. С кислотами Ti, Zr и Hf взаимодействуют плохо. Лишь титан растворяется в азотной кислоте:

Ti + 4HNO₃ = H₂TiO₃ + 4NO₂ + H₂O

Цирконий и гафний легко взаимодействуют только с “царской водкой”:

3Hf + 18HCl + 4HNO₃ = 3H₂[HfCl₆] + 4NO ­ + 8H₂O

3. Оксиды TiO₂ – амфотерный, ZrO₂ – слабоамфотерный, HfO₂ – основный могут быть получены при нагревании металлов в атмосфере кислорода или на воздухе. Это тугоплавкие белые порошки, при сплавлении со щелочью образуют соли анионного типа - титанаты и цирконаты. Для гафния аналогичные соли не получены.

4. При взаимодействии с серной кислотой оксиды образуют соответствующие сульфаты, которые быстро гидролизуются до сульфата титанила, цирконила, гафнила:

TiO₂ + 2H₂SO₄ = Ti(SO₄)₂ + 2H₂O

Ti(SO₄)₂ + H₂O = TiOSO₄ + H₂SO₄

У амфотерного TiO₂ более выражена кислотная функция. Соответствующая ему метатитановая кислота H₂TiO₃ существует в двух модификациях α и β. Общая формула титановых кислот xTiO₂ · yH₂O.

Применение.Титан – третий по значимости (после железа и алюминия) конструкционный материал. Титан применяется в виде сплавов в корабле-, ракето-, машиностроении. Цирконий и гафний применяются в ядерном реакторостроении (цирконий для оболочек тепловыделяющих элементов, гафний – регулирующие стержни для поглощения нейтронов при работе реактора).