Anorganik kimyo

5-MAVZU
IV GURUH ELЕMЕNTLARI
Bu guruhcha titan (Titanium) Ti , sirkoniy (Zirconium) Zr, gafniy (Hafnium) Hf larni o‘z ichiga oladi.
Titan guruhchasi elementlarida metallik xususiyati kuchliroq bo‘ladi.
Titan guruhchasi elementlari atomlari tashqi qavatida ikkitadan, tashqaridan ikkinchi qavatda o‘ntadan elektron ushlaydiki, bularning ikkitasi d- sathchada joylashgan.
Shu sababli ham titan guruhchasida metallar uchun xarakterli oksidlanish darajasi +4 ga , kam hollarda +3 ga va +2 ga teng bo‘ladi. Sirkoniyda +1 ham bo‘ladi. Titan guruhchasi elementlari erkin holatda tipik metallar bo‘lib, ko‘rinishidan po‘latga o‘xshaydi. Bularning hammasi qiyin suyuqlanuvchi havo va suv ta’siriga berilmaydigan oq-kumush rang yaltiroq metallardir.
Bu gruppacha titan (Titanium) Ti, sirkoniy (Zicronium) Zr, gafniy (Hafnium) Hf va sun’iy ravishda olingan kurchatovoy (Kurchatovium (Ku) larni o’z ichiga oladi. To’rtinchi gruppa asosiy gruppachasi metallari bo’lgan qalay va qo’rg’oshinlarnikiga qaraganda titan gruppachasi elementlarida metallik xususiyatlari kuchliroq bo’ladi.
Titan Yunon ma’budlari nomidan olingan bo’lib, birinchi marta 1825 yilda Bersellius (Shvesiya) kaliy titanatni natriy bilan qaytarib olgan.
Titan gruppachasi elementlari atomlari tashqi qavatda ikkitadan, tashqaridan ikkinchi qavatda 10 tadan elektron ushlaydiki, bularning ikkitasi d-sathchada joylashadi. Shu sababli ham titan gruppachasida metallar uchun xarakterli oksidlanganlik darajasi +4 ga, kam hollarda +3 va +2 ga teng bo’ladi. Sirkoniyda +1 ham bo’ladi. Titan skandiydan keyingi ikkinchi d- element.
Titanni atom tuzilishi : ²²Ti -1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d²
Titan gruppachasi elementlari erkin holatda tipik metallar bo’lib, ko’rinishidan po’latga o’xshaydi. Bularning hammasi qiyin suyuqlanuvchi havo va suv tasiriga berilmaydigan oq-kumush rang yaltiroq metallardir.
Titanning tabiatda massa soni 46-50 bo’lgan beshta izotopi ma’lum. Asosiy minerallari: TiO₂ tabiiy minerali bo’lib, 3 xil polimorf modifikatsiyada uchraydi. Rutil, anataz va brukit—TiO₂, ilmenit-FeTiO₃, titanomagnetit-Fe(Fe⁺³Ti)₂O₄, perovskit-CaTiO₃, loparit-(Na, Ge,Ca)₂x (Nb, Ta)₂O₆ va titanit-CaTiO(SiO₄) lardir.
Titan uning rudasi ilmenit tarkibidan temir ajratib olingandan so’ng yoki konsentratlaridan dioksidiga o’tkazilib, keyin xlorlanadi va magniy bilan qaytarib hosil qilinadi. Magniy o’rnida ba’zan natriy ham qo’llaniladi.

Keyingi vaqtlarda titanni rafinirlash usuli keng rivojlanmoqda. Bu usul 1800C gacha volfram simida metallarni uchuvchan tetrayodidlarini termik dissosialanishiga asoslangan.

Sirkoniy, sirkon rudasini K₂[SiF₆] bilan qizdirib yoki xlorlab, keyin qaytarib olinadi. Mana shu usul bilan gafniy ham ajratiladi.
Titan kuchsiz (ammo konsentrlangan) organik kislotalar CCl₃COOH HCOOH, (COOH)₂, bilan ta’sirlashadi, ammo konsentrlangan sulfat va nitrat kislotalar titanga ta’sir etmaydi. HF, H₂C₂O₄, H₃PO₄ kabi kuchsiz kislotalari barqaror akvakomplekslar hosil qilib, oksid pardani eritadi va metallning o’zi ham yaxshi ta’sirlashadi.


Qizdirilgan konsentrlangan sulfat kislotada sekin eriydi:

Hosil bo’lgan tuzga ishqoriy metallar sulfati ta’sir ettirilsa, qo’shaloq tuzlar hosil bo’ladi:

Titan kislotalar bilan ham ta’sirlashadi


Kislotalar aralashmasida (HNO₃ + HCI, HNO₃ +HF) biri oksidlovchi, biri ikkinchisi ligand manbai bo’lib quyidagicha reaksiyaga kirishadi.


Titan qizdirilganda kislorod (400-500ºC), azot (600ºC dan yuqori) va galoidlar (200ºC) bilan reaksiyaga kirishadi. Vodorod va atmosfera gazlarini yutadi.
Titan (IV)-gidroksid titan sulfatga ishqor ta’sir ettirib, iviq cho’kma holidagi amfoter xossasiga ega bo’lgan birikmasi olinadi:

Bu modda olov bardosh bo’lganligi uchun shishalar, emallar va oq moy bo’yog’i sifatida qo’llaniladi.
Titan (II)- oksid oltinsimon qizg’ish tusli kukun bo’lib, u hosil bo’lishiga qarab, (bertollidlar turkumiga) kiradi. TiO sulfat va xlorid kislotada eriganda titan (III)- tuzlari va vodorod ajraladi.

Titan kislotalari H₂TiO₃ yoki TiO(OH)₂ holida bo’ladi. Suvda erimaydigan mahsulot, konsentrlangan sulfat kislotada sekin eriydi. Uning gidratlangan holati –ortotitan kislota H₄TiO₄ suyuq mimeral kislotalarda uy temperaturasida eriydi.
Sirkoniy H₂O, HCl, HNO₃, H₃PO₄ va ishqorlar ta’siriga chidamli. Kislorod galogenlar bilan reaksiyaga kirishadi, vodorod va azotni yutadi. Qizdirilganda HF eritmasi, konsentrlangan H₂SO₄ va zar suvi bilan reaksiyaga kirishadi. Gafniy kimyoviy xossalari bo’yicha sirkoniyga yaqin turadi, kurchatoviy va gafniy analogidir.
Titan gruppachasi elementlari antikorrozion materiallari tayyorlashda, yadro reaktorlarida, qotishmalar tayyorlashda, raketasozlik, kemasozlik, kimyoviy apparatlar ishlab chiqarish kabi va boshqa sohalarda keng qo’llaniladi.
Sirkoniy dioksidi ZrO₂-kimyoviy reagentlar ta’siriga berilmovchi va termik kengayish koeffisenti o’ta kichik bo’lgan birikma. Keramik va o’tga chidamli buyumlar, emallar, maxsus shisha glazur, lazer materiallari va qimmatbaho toshlar bo’lgan fianitlar olishda qo’llaniladi. Qattiq holdagi elektrolit sifatida xizmat qiladi.
Gafniy dioksidi HfO₂-2780ºC da eruvchi va 5400ºC da qaynaydigan birikma. HF va H₂SO₄ da eriydi. Yadro reaktorlarida boshqaruvchi sterjen, himoya ekranlari, maxsus shisha va o’tga chidamli buyumlar tayyorlashda qo’llaniladi. Sirkoniy gidroksidlari kristall yoki gelsimon moddalar bo’lib, o’zgaruvchan tarkibli bo’ladi:

Bular ZrO₂ va toza sirkoniy olishda xomashyo sifatida ishlatiladi. Metatitanat kislota H₂TiO₂ va ortotitanat kislota H₄TiO₄ ning tuzlari titanatlar deb nomlanadi. Ishqoriy metallar titanatlari 800-1000ºC atrofida eriydi, suv bilan gidrolizlanadi. Ikki valentli elementlar titanatlar yanada qiyinroq eriydi, suvda erimaydi va faqat konsentrlangan kislotalardagina parchalanadi.
Titan, sirkoniy va gafniy galogenlarida +2,+3 va +4 ga teng bo’lgan oksidlanganlik darajasini namoyon qiladi. MeG₄ holatlarida barqaror bo’ladi. Digalogenidlari beqaror bo’lib, qaytaruvchilik xususiyatiga ega. Galogenidlar tutun shashkalari, Sigler-Natta katalizatorlari komponenti, maxsus shishalar tayyorlashda va payvandlash ishlarida flyus sifatida qo’llaniladi.