Titaanin kemialliset ominaisuudet

Titaani on ryhmän IVB alkuaine jaksollisen järjestelmän neljännessä jaksossa. Sen atomielektronirakenne on [Ar]3d²4s², ja neljä valenssielektronia on käytettävissä sitoutumista varten. Siksi sen korkein hapetusaste yhdisteissä on (Ⅳ). Koska se kuuluu ensimmäiseen siirtymäsarjaan ja siinä on kaksi paritonta 3d-elektronia, ne voivat myös osallistua sitoutumiseen, jolloin titaanilla on alhaisemmat hapetusasteet (Ⅱ) ja (Ⅲ).

Titaaniyhdisteissä (Ⅳ) atomit ovat olennaisesti inerttejä. Ti⁴⁺-ionin säde on 60 pm, mikä tekee siitä korkean-varauksen, pienen-säteen, suuren-kentän-vahvuuden kationin, jolla on vahva polarisoiva voima koordinoivia ioneja kohti. Siksi Ti(Ⅳ)-yhdisteet ovat aina kovalenttisia, samanlaisia ​​yhdistemuodostuksessa kuin Si(Ⅳ) ja Sn(Ⅳ). Esimerkiksi tetrakloridi on helposti hydrolysoituva, savuava neste. Todellisuudessa ei ole olemassa vapaita Ti⁴+-ioneja tai solvatoituneita ioneja; korkeintaan (-Ti-O⁻)²⁺-ketju-kuten hydratoituneita ioneja esiintyy happamissa liuoksissa. Yksinkertaisissa titaani(IV)-yhdisteissä titaanin koordinaatioluku on 4. Kuitenkin, koska sen atomielektroniikkarakenteessa on 3d-orbitaalit, 4-koordinaattinen titaani(IV) on hyvä Lewis-happo ja voi hyväksyä ligandeja laajentamaan koordinaatiolukua 6:een. Yhdisteitä, joiden koordinaatioluku on 8, on myös löydetty, ja löydetty tietyissä olosuhteissa 7, . Jokainen koordinaationumero vastaa tiettyä molekyylistereorakennetta. Titaani(III) on myös tärkeä titaanin valenssi; d1-konfiguroitu kolmiarvoinen titaani muodostaa usein oktaedrisiä kompleksisia ioneja, kuten TiF63- ja Ti(H2O)63+.

Yleisten hapetusasteiden II, III ja IV lisäksi titaanilla yhdisteissä voi olla harvinainen alhainen hapetusaste tai negatiivinen hapetusaste I, O, -I ja -II yhdistettynä π--happamiin ligandeihin (ligandeihin, jotka voivat palauttaa elektroneja keskeiseen titaaniatomiin).