4. grup: titanyum grubu

Dört dış elektron ve +4 basamağı

Her üyenin çekirdeğinin dışında iki d elektronu ve iki s elektronu vardır: titanyum [Ar] 3d² 4s², zirkonyum [Kr] 4d² 5s² ve hafniyum [Xe] 4f¹⁴ 5d² 6s²'dir. Dördünü de kullanmak, oksitlerinde (TiO₂, ZrO₂ ve HfO₂) görülen +4 basamağını verir. Titanyum +2 ya da +3 de olabilir, ancak zirkonyum ve hafniyum neredeyse her zaman +4'te kalır.

Bu metaller oksijenle kolayca tepkimeye girer; ancak oluşan ince oksit filmi yüzeyi kapattığı için günlük koşullarda neredeyse hiç korozyona uğramazlar.

Grupta aşağı doğru: daha ağır ve eritilmesi daha zor

1. ve 2. grup metallerinden farklı olarak, 4. grup metalleri aşağı indikçe daha yüksek sıcaklıklarda erir: titanyum için 1941 K, zirkonyum için 2128 K ve hafniyum için 2506 K. Elektronegatiflik hafifçe düşer: 1,54'ten 1,33'e ve 1,3'e.

Yoğunlukta çarpıcı bir sıçrama görülür. Zirkonyum 6,52 g/cm³'tür, hafniyum ise yaklaşık iki katı yoğunlukla 13,31 g/cm³'tür. Hafniyumdan hemen önce gelen lantanit serisi atomları küçültür; bu yüzden bir hafniyum atomu, neredeyse iki kat kütle taşırken zirkonyum atomuyla hemen hemen aynı boyuttadır. İkisi o kadar yakın ikizdir ki hafniyum 1923'e kadar zirkonyum cevherlerinde fark edilmeden gizli kalmıştır.

4. grupla nerede karşılaşırsın

Titanyum dioksit; boyadaki, kâğıttaki, diş macunundaki ve birçok güneş kremindeki parlak beyaz pigmenttir. Titanyum metali sağlam ama hafiftir: demirin 7,874 g/cm³'üne karşılık 4,506 g/cm³; bu yüzden uçaklarda, bisiklet kadrolarında ve vücudun iyi kabul ettiği kalça ve diş implantlarında kullanılır. Zirkonyum nötronları geçirdiği için zirkonyum alaşımları nükleer reaktörlerdeki yakıtı sarar; hafniyum ise nötronları emer ve kontrol çubuklarında kullanılır. Elmasa benzeyen ucuz bir taş olan kübik zirkonya, zirkonyum dioksittir.

Rutherfordiyum

Adını Ernest Rutherford'dan alan rutherfordiyum (104) radyoaktiftir ve yalnızca birkaç atom halinde üretilmiştir; bu yüzden erime noktası ve yoğunluğu hiç ölçülmemiştir. Kısa deneyler, zirkonyum ve hafniyumunkilere çok benzeyen bileşikler oluşturduğunu düşündürmektedir.