Химические свойства титана

Титан — элемент IVB группы четвёртого периода таблицы Менделеева. Его атомная электронная структура — [Ar]3d²4s², с четырьмя валентными электронами, доступными для связи. Следовательно, его высшая степень окисления в соединениях — (Ⅳ). Поскольку он принадлежит к первой переходной серии и имеет два неспаренных 3d-электрона, они также могут участвовать в связывании, что позволяет титану иметь более низкие степени окисления (Ⅱ) и (Ⅲ).

В соединениях титана (Ⅳ) атомы практически инертны. Ион Ti⁴⁺ имеет радиус 60 пм, что делает его катионом с высоким-зарядом, малым-радиусом, высокой-полевой-силой и сильной поляризующей способностью по отношению к координирующим ионам. Следовательно, соединения Ti(Ⅳ) всегда ковалентны и по образованию соединений аналогичны Si(Ⅳ) и Sn(Ⅳ). Например, тетрахлорид — легко гидролизующаяся дымящая жидкость. В действительности свободных ионов Ti⁴⁺ или сольватированных ионов не существует; самое большее (-Ti-O⁻)²⁺ цепочечные-подобные гидратированные ионы существуют в кислых растворах. В простых соединениях титана (IV) титан имеет координационное число 4. Однако из-за наличия 3d-орбиталей в его атомной электронной структуре 4-координационный титан (IV) является хорошей кислотой Льюиса и может принимать лиганды для расширения координационного числа до 6. Соединения с координационными числами 5, 7 и 8 также были обнаружены в определенных условиях. Каждое координационное число соответствует определенной молекулярной стереоструктуре. Титан (III) также является важной валентностью титана; Трехвалентный титан с конфигурацией d1 часто образует октаэдрические комплексные ионы, такие как TiF63- и Ti(H2O)63+.

Помимо обычных степеней окисления II, III и IV, титан в соединениях может проявлять редкие низкие степени окисления или отрицательные степени окисления I, O, -I и -II в сочетании с π-кислотными лигандами (лигандами, которые могут возвращать электроны центральному атому титана).