Titangruppe: Elemente der vierten Nebengruppe

Eine Reise durch das Periodensystem

Author: Hermann Sicius

Publisher: Springer Fachmedien Wiesbaden

Book Series : essentials

Part of: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

About this book

Hermann Sicius beschreibt die Eigenschaften und Eigenheiten der Elemente der vierten Nebengruppe (Titangruppe). Die Entdeckung des Titans und des Zirkoniums erfolgte zu Beginn des 19. Jahrhunderts, die des Hafniums erst mehr als hundert Jahre später. Atomkerne des Rutherfordiums wurden erstmals 1964 durch Kernfusion erzeugt. Vom Titan zum Hafnium nehmen Dichte, Schmelzpunkte und -wärmen sowie Siedepunkte und Verdampfungswärmen zu. Die Elemente dieser Gruppe sind teils reaktiv, teils aber auch erstaunlich passiv. An der Luft schützt sie eine passivierende Oxidschicht vor weiterer Korrosion und auch in Säuren sind sie nur vereinzelt löslich. Mit vielen Nichtmetallen reagieren sie aber bei erhöhter bzw. hoher Temperatur. Titan-IV-oxid reagiert amphoter, die Dioxide des Zirkoniums und Hafniums schwach basisch.

Frontmatter

1. Einleitung

Zusammenfassung

Willkommen bei den Elementen der vierten Nebengruppe (Titan, Zirkonium, Hafnium und Rutherfordium), die zueinander physikalisch und chemisch relativ ähnlich sind. Im Falle des Zirkoniums und Hafniums sind die chemischen Eigenschaften wegen der sich vollkommen auswirkenden Lanthanoidenkontraktion sogar sehr ähnlich; bei den jeweiligen physikalischen Eigenschaften ergeben sich dann aber doch Unterschiede, was bei der Dichte und dem Einfangquerschnitt für thermische Neutronen besonders deutlich wird. Meist geben die Elemente dieser Gruppe insgesamt vier äußere Valenzelektronen (jeweils zwei s- und zwei d-Elektronen) ab, um eine stabile Elektronenkonfiguration zu erreichen.

Hermann Sicius

2. Vorkommen

Zusammenfassung

Titan ist mit einem Anteil von 5650 ppm immerhin das neunthäufigste in der Erdkruste vorkommende Element; in der Erdhülle sind daher immer noch insgesamt 4100 ppm enthalten. Wesentlich seltener sind Zirkonium (Gehalt in der Erdhülle: 210 ppm) und Hafnium (4 ppm). Rutherfordium ist ausschließlich durch künstliche Kernreaktionen zugänglich und wird, wenn überhaupt, dann nur in extrem geringen Mengen synthetisch hergestellt.

Hermann Sicius

3. Herstellung

Zusammenfassung

In der Regel gewinnt man Titan, Zirkonium und Hafnium jeweils durch Umsetzung ihrer Oxide (TiO₂, ZrO₂, HfO₂) mit Kohle und Chlor, wobei jeweils die leicht flüchtigen und destillierbaren Chloride (TiCl₄, ZrCl₄ bzw. HfCl₄) entstehen. Diese reduziert man meist mit Magnesium zum rohen Metall, das dann, je nach Reinheitserfordernissen, nach dem Van Arkel-De Boer-Verfahren in hochreiner Form erzeugt wird.

Hermann Sicius

4. Eigenschaften

Zusammenfassung

Die physikalischen Eigenschaften sind in dieser Gruppe mit nur wenigen Ausnahmen regelmäßig nach steigender Atommasse abgestuft. Vom Titan zum Hafnium nehmen Dichte, Schmelzpunkte und -wärmen sowie Siedepunkte und Verdampfungswärmen zu, ebenso – allerdings nur schwach – die chemische Reaktionsfähigkeit. Der bei den Elementen der ersten bis dritte Hauptgruppe zu beobachtende Effekt der Schrägbeziehung, also etwa der des Titans zu Niob, tritt bei den Nebengruppenelementen nicht auf.

Hermann Sicius

5. Einzeldarstellungen

Zusammenfassung

Im folgenden Teil sind die Elemente der Titangruppe (4. Nebengruppe) jeweils einzeln mit ihren wichtigen Eigenschaften, Herstellungsverfahren und Anwendungen beschrieben.

Hermann Sicius

Backmatter

Title: Titangruppe: Elemente der vierten Nebengruppe
Author: Hermann Sicius
Publisher: Springer Fachmedien Wiesbaden
Electronic ISBN: 978-3-658-12640-7
Print ISBN: 978-3-658-12639-1
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-658-12640-7

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Titangruppe: Elemente der vierten Nebengruppe

Eine Reise durch das Periodensystem

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Table of Contents

Frontmatter

1. Einleitung

2. Vorkommen

3. Herstellung

4. Eigenschaften

5. Einzeldarstellungen

Backmatter

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