4. grup elementi

Titanyum grubu veya 4. grup periyodik tabloda yer alan bir kimyasal elementler grubudur. Modern IUPAC adlandırma sistemine göre periyodik tablonun 4. grubu titanyum (Ti), zirkonyum (Zr), hafniyum (Hf) and rutherfordiyum (Rf) elementlerini kapsar. Grup periyodik tablonun d bloku içinde yer alır. 4. grupta yer alan üç element titanyum (Ti), zirkonyum (Zr) ve hafniyum (Hf) doğal olarak bulunur buna karşın rutherfordiyum (Rf) radyoaktiftir. Rutherfordiyumun bütün izotopları radyoaktiftir ve laboratuvarda üretilirler, hiçbiri doğada bulunmaz. Şimdiye kadar süperçarpıştırıcılarda yapılan hiçbir deneyde grubun bir sonraki üyesi Unpentkuadyum (Upq) elemtinin sentezi gerçekleştirilemedi. 8. periyot elementlerinin sonlarında yer alan üyelerinden biri olduğundan Upq elementinin yakın bir gelecekte sentezlenmesi pek mümkün görünmemektedir.

Grubun ilk üç elementi benzer özellikler gösterir. Bunların üçü de standart şartlar altında refrakter metallerdir.

Gözlemlerin çoğu grubun ilk üç elementi için yapılabilmiştir. Rutherdfordiyum elementinin kimyası tam olarak ortaya konulamadığından bu bölümde titanyum, zirkonyum ve hafniyum elementleri dikkate alındı. Grupta yer alan bütün elementler yüksek erime noktasına (1668 °C, 1855 °C, 2233 °C) sahip reaktif metallerdir. Reaktivite, ileride oluşacak reaksiyonları önleyen hızla oluşan oksit tabaka nedeniyle her zaman için açık değildir. TiO₂, ZrO₂ ve HfO₂ oksitleri, yüksek erime noktasına sahip beyaz katılardır ve çoğu aside karşı tepkisizlerdir.^[1]

Tetravalan geçiş metalleri olarak, dört elementin tamamı genellikle +4 oksidasyon durumunda inorganik bileşik oluşturabilirler. İlk üç metal için onların yoğun alkalilere karşı dirençli oldukları gösterilmiştir ancak halojenler bu metallerle reaksiyona girerek tetrahalidleri oluşturur. Yüksek sıcaklıklarda üç metalin tamamı oksijen, azot, karbon, kükürt, bor ve silisyum ile tepkimeye girerler. 5. grup elementlerinde göslenen lantanit büzülmesi sebebiyle, zirkonyum ve hafniyum neredeyse aynı iyonik yarıçapa sahiptirler. Bu elementler için iyonik yarıçaplar Zr⁴⁺ için 79 pikometre ve Hf⁴⁺ için 78 pm'dir.^[1][2]

Benzer sonuçlar neredeyse aynı kimyasal davranış ve benzer bileşik oluşturma gibi durumlarla da görülmektedir.^[2] Hafniyumun kimyası zirkonyumunki ile benzerdir. Kimyasal reaksiyonlarda ayrım yapmak mümkün değildir sadece bileşiklerin fiziksel özelliklerinde farklılıklar vardır. Bileşiklerin erime ve kaynama noktaları ve çözücülerdeki çözünürlükleri bu ikiz elementlerin kimyasındaki en büyük farklardır.^[1]

Göreli bol elementler titanyum ve zirkonyumun keşifleri 17. ve 18. yüzyıllarda yapılmışken, hafniyumun keşfi 1923 yılından önce yapılamadı. Bu kısmen elementin düşük bolluğundan kaynaklanmaktaydı.