次是+3,+2氧化态则比较少见。在个别配位化合物中,钛还可以呈低氧化态0和 – l。锆、铪生成低氧化态的趋势比钛小。它们的M(Ⅳ)化合物主要以共价键结合。在水溶液中主要以MO2+形式存在,并且容易水解。由于镧系收缩,铪的离子半径与锆接近,因此它们的化学性质极相似,造成锆和铪分离上的困难。
2、钛及其化合物 (1)钛
钛是活泼的金属,在高温下能直接与绝大多数非金属元素反应。在室温下,钛不与无机酸反应,但能溶于浓、热的盐酸和硫酸中:
2Ti + 6HCl(浓
) 2Ti + 3H2SO4(浓
) Ti + 6HF
(2)二氧化钛
二氧化钛在自然界以金红石为最重要,不溶于水,也不溶于稀酸,但能溶于氢氟酸和热的浓硫酸中:
TiO2 + 6HF = H2[TiF6]+ 2H2O
TiO2 + 2H2SO4 = 2Ti (SO4)2 + 2H2O TiO2 + H2SO4 = 2Ti OSO4 + H2O
(3)四氯化钛
四氯化钛是钛的一种重要卤化物,以它为原料,可以制备一系列钛化合物和金属钛。它在水中或潮湿空气中都极易水解将它暴露在空气中会发烟:
TiCl4 + 2H2O = TiO2 + 4HCl
(4)钛(Ⅳ)的配位化合物
钛(Ⅳ)能够与许多配合剂形成配合物,如[TiF6]2、[TiCl6]2、[TiO(H2O2)]2+ 等,其中与
-
-
2TiCl3 + 3H2↑ 2Ti2(SO4)3 + 3H2↑
钛易溶于氢氟酸或含有氟离子的酸中:
2
TiF6+ 2H+ + 2H2↑
H2O2的配合物较重要。利用这个反应可进行钛的比色分析,加入氨水则生成黄色的过氧钛酸H4TiO6沉淀,这是定性检出钛的灵敏方法。 (二)钒副族
1、钒副族元素基本性质
钒副族包括钒、铌、钽三个元素,它们的价电子层结构为(n-1)d3ns2,5个价电子都可以参加成键,因此最高氧化态为 +5,相当于d0的结构,为钒族元素最稳定的一种氧化态。按V、Nb、Ta顺序稳定性依次增强,而低氧化态的稳定性依次减弱。铌钽由于半径相近,性质非常相似。
2、钒及其化合物
(1)钒
金属钒容易呈钝态,因此在常温下活泼性较低。块状钒在常温下不与空气、水、苛性碱作用,也不与非氧化性的酸作用,但溶于氢氟酸,也溶于强氧化性的酸(如硝酸和王水)中。