خواص شیمیایی تیتانیوم

تیتانیوم یک عنصر گروه IVB در دوره چهارم جدول تناوبی است. ساختار الکترونیکی اتمی آن [Ar]3d²4s² است و چهار الکترون ظرفیتی برای پیوند در دسترس است. بنابراین بالاترین حالت اکسیداسیون آن در ترکیبات (Ⅳ) است. از آنجایی که به اولین سری انتقال تعلق دارد و دارای دو الکترون سه بعدی جفت نشده است، این الکترون‌ها همچنین می‌توانند در پیوند شرکت کنند و به تیتانیوم اجازه می‌دهند حالت‌های اکسیداسیون پایین‌تری (Ⅱ) و (Ⅲ) داشته باشند.

در ترکیبات تیتانیوم (Ⅳ)، اتم ها اساسا بی اثر هستند. یون Ti4+ شعاع 60 بعد از ظهر دارد که آن را به یک کاتیون-شعاع-کوچک، میدان- قوی با قدرت قطبش قوی نسبت به یون‌های هماهنگ تبدیل می‌کند. بنابراین، ترکیبات Ti(Ⅳ) همیشه کووالانسی هستند و از نظر تشکیل ترکیب مشابه Si(Ⅳ) و Sn(Ⅳ) هستند. به عنوان مثال، تتراکلرید مایعی است که به راحتی هیدرولیز می شود و دود می کند. در واقع، هیچ یون Ti4+ یا یون های حل شده آزاد وجود ندارد. حداکثر، (-Ti-O⁻)²⁺ زنجیره-مثل یون‌های هیدراته در محلول‌های اسیدی وجود دارد. در ترکیبات تیتانیوم (IV) ساده، تیتانیوم دارای عدد هماهنگی 4 است. با این حال، به دلیل وجود اوربیتال های سه بعدی در ساختار الکترونیکی اتمی آن، تیتانیوم 4 مختصات (IV) یک اسید لوئیس خوب است و می تواند لیگاندها را بپذیرد تا عدد هماهنگی را تا 6 افزایش دهد. ترکیباتی با اعداد هماهنگی 5، 7 و 8 نیز در شرایط خاص یافت شده است. هر عدد هماهنگی مربوط به یک ساختار مولکولی خاص است. تیتانیوم (III) نیز یک ظرفیت مهم تیتانیوم است. تیتانیوم سه ظرفیتی با پیکربندی d1 اغلب یون های کمپلکس هشت وجهی مانند TiF63- و Ti(H2O) را تشکیل می دهد{25}}

علاوه بر حالت‌های اکسیداسیون رایج II، III و IV، تیتانیوم موجود در ترکیبات می‌تواند حالت‌های کم‌اکسیداسیون نادر یا حالت‌های اکسیداسیون منفی I، O، -I، و -II را در صورت ترکیب با لیگاندهای اسیدی π{{2} (لیگاندهایی که می‌توانند الکترون‌ها را به اتم تیتانیوم مرکزی برگردانند) نشان دهد.