Grupa 4: grupa tytanu

Cztery elektrony zewnętrzne i stopień utlenienia +4

Każdy członek ma dwa elektrony d i dwa elektrony s poza rdzeniem: tytan ma [Ar] 3d² 4s², cyrkon [Kr] 4d² 5s², a hafn [Xe] 4f¹⁴ 5d² 6s². Wykorzystanie wszystkich czterech daje stopień +4 występujący w ich tlenkach, TiO₂, ZrO₂ i HfO₂. Tytan może też mieć stopień +2 lub +3, ale cyrkon i hafn prawie zawsze pozostają na +4.

Te metale chętnie reagują z tlenem, ale cienka warstewka tlenku, która się tworzy, uszczelnia powierzchnię, więc w codziennych warunkach prawie nie korodują.

W dół grupy: cięższe i trudniej topliwe

W przeciwieństwie do metali grup 1 i 2, metale grupy 4 topią się w coraz wyższych temperaturach w miarę schodzenia w dół: 1941 K dla tytanu, 2128 K dla cyrkonu i 2506 K dla hafnu. Elektroujemność nieco maleje, z 1,54 do 1,33 i 1,3.

Gęstość wykazuje uderzający skok. Cyrkon ma 6,52 g/cm³, ale hafn 13,31 g/cm³, czyli około dwa razy więcej. Szereg lantanowców leżący tuż przed hafnem zmniejsza jego atomy, więc atom hafnu ma prawie taki sam rozmiar jak atom cyrkonu, a niesie niemal dwa razy większą masę. Oba pierwiastki są tak podobnymi bliźniakami, że hafn do 1923 roku pozostawał niezauważony w rudach cyrkonu.

Gdzie spotykasz grupę 4

Dwutlenek tytanu to jasnobiały pigment w farbach, papierze, paście do zębów i wielu kremach z filtrem. Tytan metaliczny jest mocny, a zarazem lekki, 4,506 g/cm³ wobec 7,874 g/cm³ dla żelaza, więc trafia do samolotów, ram rowerowych oraz implantów biodra i zębów, które organizm dobrze toleruje. Stopy cyrkonu otaczają paliwo w reaktorach jądrowych, ponieważ cyrkon przepuszcza neutrony, a hafn je pochłania i jest używany w prętach regulacyjnych. Cyrkonia, tani imitator diamentu, to dwutlenek cyrkonu.

Rutherford

Rutherford (104), nazwany na cześć Ernesta Rutherforda, jest promieniotwórczy i otrzymywano go tylko po kilka atomów naraz, więc jego temperatury topnienia i gęstości nigdy nie zmierzono. Krótkie eksperymenty sugerują, że tworzy związki bardzo podobne do związków cyrkonu i hafnu.