Kemijske lastnosti titana

Titan je element skupine IVB v četrti periodi periodnega sistema. Njegova atomska elektronska struktura je [Ar]3d²4s², s štirimi valenčnimi elektroni, ki so na voljo za vezavo. Zato je njegovo najvišje oksidacijsko stanje v spojinah (Ⅳ). Ker spada v prvo prehodno serijo in ima dva nesparjena 3d elektrona, lahko tudi ti sodelujejo pri vezavi, kar omogoča titanu nižja oksidacijska stanja (Ⅱ) in (Ⅲ).

V titanovih (Ⅳ) spojinah so atomi v bistvu inertni. Ion Ti⁴⁺ ima polmer 60 pm, zaradi česar je kation z visokim-nabojem, majhnim-polmerom, visoko-poljsko-močjo in močno polarizacijsko močjo proti koordinacijskim ionom. Zato so spojine Ti(Ⅳ) vedno kovalentne, podobne tvorbi spojin kot Si(Ⅳ) in Sn(Ⅳ). Na primer, tetraklorid je zlahka hidrolizirana, kadeča se tekočina. V resnici ni prostih ionov Ti⁴⁺ ali solvatiranih ionov; kvečjemu (-Ti-O⁻)²⁺ veriga-podobni hidratiranim ionom obstaja v kislih raztopinah. V enostavnih spojinah titana(IV) ima titan koordinacijsko število 4. Vendar pa je zaradi prisotnosti 3d orbital v njegovi atomski elektronski strukturi 4-koordinatni titan(IV) dobra Lewisova kislina in lahko sprejme ligande za razširitev koordinacijskega števila na 6. Spojine s koordinacijskimi števili 5, 7 in 8 so bile prav tako najdene pod posebnimi pogoji. Vsako koordinacijsko število ustreza določeni molekularni stereostrukturi. Titan (III) je tudi pomembna valenca titana; trivalentni titan s konfiguracijo d1 pogosto tvori oktaedrične kompleksne ione, kot sta TiF63- in Ti(H2O)63+.

Poleg pogostih oksidacijskih stanj II, III in IV ima lahko titan v spojinah redka nizka oksidacijska stanja ali negativna oksidacijska stanja I, O, -I in -II v kombinaciji s π-kislimi ligandi (ligandi, ki lahko vrnejo elektrone k osrednjemu atomu titana).