Елементи ііі b підгрупи

До цієї групи входять також f-елементи – лантаноїди та актиноїди. Актиноїди є радіоактивними елементами. Хімічні властивості актиноїдів та лантаноїдів визначаються участю електронів внутрішніх f-оболонок в утворенні хімічних зв’язків, тому вони здатні проявляти валентності, не властиві їх групі (наприклад, CeCl₄, UF₆).

Усі d-елементи ІІІ групи відносяться до розсіяних елементів і зустрічаються як супутники алюмінію (скандій), цинку (ітрій). Лантаноїди містяться в рідкісних мінералах (самарскіт, тербієві землі). Актиноїди утворюють мінерали з низьким вмістом елементу (уранова смолка U₃O₈).

Метали. Скандій, ітрій та лантан, як активні метали, реагують з неметалами:

галогенами, утворюючи солі: 2Sc + 3І₂ = 2ScІ₃.

киснем, утворюючи оксиди: 2La + 3O₂ = 2La₂O₃.

сіркою, селеном, телуром.

Взаємодіють з кислотами: 2Sc + 6HCl = 2ScCl₃ + 3H₂

Взаємодіють з солями менш активних металів.

Сполуки. Оксиди елементів ІІІ групи – основні оксиди, реагують з нелеткими кислотними оксидами та кислотами: Sc₂O₃ + 6HCl = 2ScCl₃ + 3H₂O,

Лантан реагує з водою: 2La + 6H₂O = 2La(OH)₃ + 3H₂.

La₂O₃ + 3SiO₂ = La₂(SiO₃)₃.

Оксид лантану реагує з водою: La₂O₃ + 3H₂O = 2La(OH)₃.

Гідроксиди лантану, ітрію та скандію проявляють властивості слабких основ. Утворені ними солі в розчинах гідролізують з утворенням оксосолей: ScCl₃+H₂O = ScOCl+2HCl.

Добування та використання. У промисловості d-елементи ІІІ групи добувають з їх солей (хлоридів та фторидів) електролізом або металотермією.

Скандій використовують як легуючу добавку до алюмінію. Інші метали входять до сплавів спеціального призначення. Радіоактивні елементи (уран) застосовують як ядерне пальне.

Елементи іv в підгрупи

Титан зустрічається у вигляді мінералів рутилу TiO₂ та ільменіту FeTiO₃. Цирконій утворює мінерал циркон ZrSiO₄. Гафній є супутником цирконію і власних мінералів не утворює.

Метали. Титан, цирконій та гафній – сріблясті тугоплавкі метали, на поверхні яких утворюється щільна оксидна плівка, яка захищає їх від окиснення.

Титан, цирконій та гафній – активні метали. Їх хімічні властивості подібні між собою, особливо властивості цирконію та гафнію. При нагріванні взаємодіють з галогенами, утворюючи солі чотиривалентних металів: Ti + 2Cl₂ = TiCl₄.

З киснем утворюють оксиди: Ti + O₂ = TiO₂.

Реагують з сіркою, селеном, телуром з утворенням сполук постійного складу.

З азотом, вуглецем, воднем взаємодіють при нагріванні, утворюючи сполуки включення змінного складу.

З більшістю кислот не взаємодіють завдяки існуванню на поверхні щільної оксидної плівки. Титан реагує тільки з теплою розбавленою сірчаною кислотою: Ti + 2H₂SO₄ = Ti(SO₄)₂ + 2H₂.

Сполуки. Оксиди чотиривалентних титану, цирконію та гафнію, а також їх слабкі основи амфотерні. Солі у водних розчинах легко гідролізують з утворенням оксосолей:

TiCl₄ + H₂O = TiOCl₂ + 2HCl.

Оксиди нижчих ступенів окиснення (+2, +3) проявляють основні властивості. Сполуки титану(ІІ) – сильні відновники: 2FeCl₃ + TiCl₂ = 2TiCl₄+ 2FeCl₂.

Їх одержують відновленням сполук титану(IV) цинком: TiCl₄ + Zn = ZnCl₂ + TiCl₂.

Сполуки d-елементів ІV групи з ступенем окиснення +3 також сильні відновники, які при нагріванні диспропорціонують: 2TiCl₃ = TiCl₂ + TiCl_4.

Для сполук d-елементів IV групи характерним є утворення аніонних комплексів з координаційним числом 6, у тому числі і гідроксокомплексів:

Ti(OH)₄ + 2KOH = K₂[Ti(OH)₆],

ZrF₄ + 2KF = K₂[ZrF₆].

Добування та використання.

У промисловості титан добувають з оксидів, які спочатку переводять у солі

TiO₂ + 2C + 2Cl₂ = TiCl₄ + 2CO,

а потім відновлюють магнієм (металотермія): TiCl₄ + 2Mg = 2MgCl₂ + Ti.

Цирконій і гафній добувають металотермічним способом.

Титан, цирконій та гафній завдяки їх стійкості використовують для виготовлення обладнання у харчовій, хімічній промисловості, в авіа- та ракетобудуванні, як легуючі добавки до сталей. Оксид титану ТіО₂ – пігмент (титанові білила).