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4. Gruppe

Die Titan-Gruppe

Beschreibung:
Analog der Scandiumgruppe, die sich recht eng an das Aluminium anschließt, ist auch bei der Titangruppe noch eine deutliche Verwandtschaft zum Silicium zu finden, die jedoch bei Weitem nicht mehr so ausgeprägt ist. Das leichteste Homologe der Gruppe, das Titan, betätigt neben der Oxidationsstufe +4 auch noch die niederwertigen Stufen +2 und +3, die jedoch mäßige bzw. starke Reduktionsmittel darstellen. Titan zeigt in seinen Verbindungen in der vierwertigen Form noch einen deutlichen kovalenten Charakter, jedoch werden bereits in der dreiwertigen Stufe echte Salze mit rotviolettem Ti(3+)-Ionen gebildet. Generell nimmt der ionische Charakter der vierwertigen Verbindungen vom Titan zum Rutherfordium zu, ebenso werden in gleicher Reihenfolge die Oxidationsstufen +2 und +3 immer unbeständiger und damit immer stärkere Reduktionsmittel. Wenngleich alle Hydroxide (Me(OH)4) amphoteren Charakter besitzen, zeigt sich dieser jedoch schon ab dem Zirkonium nur noch beim Zusammenschmelzen mit Alkalihydroxiden und nicht mehr in wäßriger Lösung. Innerhalb der Gruppe hat das Titan, wie alle leichteren Homologen des d-Blocks eine gewisse Außenseiterrolle, während sich die nächsten beiden Mitglieder infolge der Lanthanoidkontraktion stark ähneln (zwischen dem zweiten, Zirkonium und dem dritten, Hafnium, bauen die Lanthanoide 14 Elektronen in eine innere Schale ein, wobei sich die Atomradien von Element zu Element während diesem Einbau kaum ändern. Deshalb haben die Elemente des beginnenden 4d-Blocks fast die gleichen Atomradien wie jene des beginnenden 5d-Blocks). Dieser Effekt ist bei Zirkonium und Hafnium am stärksten ausgeprägt. Die Atomradien und Ionenradien der beiden sind fast identisch, weswegen sie sich chemisch kaum voneinander unterscheiden. Das Rutherfordium schließt sich zwar noch stärker eng an die beiden leichteren Homologen an, als das Titan, verhält sich insgesamt in seinen Verbindungen metallischer. Das heißt, der ionische Charakter der Rutherfordiumverbindungen ist noch stärker ausgeprägt als bei den Zirkonium- und Hafniumverbindungen. Gleichlautend mit dem Ionencharakter der Verbindungen, nimmt insgesamt der unedle Charakter der Metalle von Titan zu Rutherfordium insgesamt zu. Dank ihren kompakten Oxidschichten werden die Metalle jedoch von Luft und Wasser nicht angegriffen, die analogen Reaktionen mit Nichtmetallen verlaufen jedoch von Titan zum Rutherfordium immer heftiger und exothermer.
 

gemeinsame
Elektronen-
Konfiguration:

n s² (n-1) d²
(n>3 <=7)

Leichte Homologe

Schwere Homologe

Charakter des Hydroxids: amphoter (in wäßriger Lösung) Siedepunkt des Fluorids: 284°C Siedepunkt des Chlorids: 136°C Siedepunkt des Bromids: 230°C Siedepunkt des Iodids: 377°C

Charakter des Hydroxids: basisch (in wäßriger Lösung) Siedepunkt des Fluorids: 700°C Siedepunkt des Chlorids: 319°C Siedepunkt des Bromids: 420°C Siedepunkt des Iodids: 550°C

Titan

Hafnium

Zirkonium

Rutherfordium