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       鈦、鋯、鉿同屬周期系ⅣB族。它們的價電子層結構為（n－1）d2ns2。由于在d軌道全空（即d0）的情況下，原子的結構是比較穩(wěn)定的，因此，鈦、鋯和鉿都以失去四個電子為特征。這些元素除主要有氧化態(tài)為＋Ⅳ的化合物外，鈦還有氧化態(tài)為＋Ⅲ的化合物，但是生成＋Ⅱ的化合物就很少見。鋯和鉿生成低氧化態(tài)化合物的趨勢更小，這一點和鍺分族相反。由于鈦族元素的原子失去四個電子需要較高的能量，所以它們的M（Ⅳ）化合物主要以共價鍵結合。在水溶液中主要以MO2+形式存在，并且容易水解。鈦分族元素的一些性質列于表21－13中。

表21－13  鈦分族的基本性質

       鈦的標準電勢圖為：

       這些金屬的外觀似鋼，純金屬具有良好的可塑性，但當有雜質存在時變得脆而硬。鈦的機械強度與鋼相近，但密度比鋼小。在通常溫度下，這些金屬具有很好的抗腐蝕性，因為它們的表面容易形成致密的氧化物薄膜。但在加熱時，它們能與O2、N2、H2、S和鹵素等非金屬作用。在室溫時，它們與水、稀鹽酸、稀硫酸和硝酸都不作用，但能被氫氟酸、磷酸、熔融堿侵蝕。鈦能溶于熱濃鹽酸中，得到TiCl3。

2Ti＋6HCl＝2TiCl3＋3H2↑

金屬鈦更易溶于HF＋HCl（H2SO4）中，這時除濃酸與金屬反應外，還利用F-與Ti4+的配位反應，促進鈦的溶解：

Ti＋6HF＝TiF62-＋2H+＋2H2↑

       鉀和銨的氟鋯酸鹽和氟鉿酸鹽在溶解度上有顯著的差別，因此，可利用此差異性將鋯鉿分離。

       鈦由于具有比重小，強度高，耐高溫、抗腐蝕性強等優(yōu)點，在現(xiàn)代科學技術上有著廣泛的用途。常被稱為第三金屬。如用以制飛機的發(fā)動機、坦克、軍艦等。在化學工業(yè)上，可代替不銹鋼；鈦還能以鈦鐵的形式，在煉鋼工業(yè)中用作脫氧、除氮、去硫劑，以改善鋼的性能。鈦在醫(yī)學上有著獨特的用途，可用它代替損壞的骨頭，而被稱為“親生物金屬”。鋯則主要用于原子能反應堆技術中，如鋯用于制造鈾棒的套管，這是因為鋯的熱中子捕獲截面小，不會“吃掉”原子能反應堆借以引起核反應的中子。此外，含有少量鋯的鋼有很高的強度和耐沖擊的韌性，可用于制造炮筒、坦克、軍艦。鉿用作燈絲、X射線管的陰極等。

       工業(yè)上常用硫酸分解鈦鐵礦FeTiO3的方法來制取TiO2，再由TiO2制金屬鈦。首先是用濃硫酸處理磨碎的鈦鐵礦精砂，此時鈦和鐵都變成硫酸鹽。

FeTiO3+3H2SO4=Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O

FeTiO3+2H2SO4=TiOSO4+FeSO4+2H2O

同時，鈦鐵礦中鐵的氧化物與硫酸發(fā)生反應。

FeO+H2SO4=FeSO4+H2O

Fe2O3 +3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O

       可加入鐵屑，使溶液中Fe3+離子還原為Fe2+，然后將溶液冷卻至273K以下，使FeSO4·7H2O結晶析出。這樣既除去鈦液中的雜質，又獲得副產品綠釩FeSO4·7H2O。

       Ti（SO4）2和TiOSO4（硫酸氧鈦或硫酸鈦酰）容易水解而析出白色的偏鈦酸沉淀。

Ti（SO4）2+H2O=TiOSO4+H2SO4

TiOSO4+2H2O=H2TiO3↓+H2SO4

煅燒所得的偏鈦酸，即可制得TiO2。

H2TiO3=（加熱）TiO2+H2O

       工業(yè)上一般采用TiCl4的金屬熱還原法制金屬鈦。將TiO2（或天然的金紅石）和炭粉混合加熱至1000～1100K，進行氯化處理，并使生成的TiCl4蒸氣冷凝。

TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO↑

在1070K用熔融的鎂在氬氣氛中還原TiCl4蒸氣可得海綿鈦。

TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti