Hemijska svojstva titanijuma

Titanijum je element grupe IVB u četvrtom periodu periodnog sistema. Njegova atomska elektronska struktura je [Ar]3d²4s², sa četiri valentna elektrona dostupna za povezivanje. Stoga je njegovo najveće oksidacijsko stanje u jedinjenjima (Ⅳ). Pošto pripada prvoj prelaznoj seriji i ima dva nesparena 3d elektrona, oni takođe mogu učestvovati u vezivanju, omogućavajući titanijumu da ima niža oksidaciona stanja (Ⅱ) i (Ⅲ).

U jedinjenjima titana (Ⅳ), atomi su u suštini inertni. Ti⁴⁺ jon ima radijus od 60 pm, što ga čini kationom visokog-naboja, malog-radijusa, velike-polja-s jakom moći polarizacije prema koordinirajućim jonima. Stoga su jedinjenja Ti(Ⅳ) uvijek kovalentna, slična u formiranju jedinjenja kao Si(Ⅳ) i Sn(Ⅳ). Na primjer, tetrahlorid je lako hidrolizirana tečnost koja dimi. U stvarnosti, ne postoje slobodni Ti⁴⁺ joni ili solvatirani joni; najviše, (-Ti-O⁻)²⁺ lanac-poput hidratiziranih jona postoje u kiselim otopinama. U jednostavnim titanijum(IV) jedinjenjima, titan ima koordinacijski broj 4. Međutim, zbog prisustva 3d orbitala u njegovoj atomskoj elektronskoj strukturi, 4-koordinatni titan(IV) je dobra Lewisova kiselina i može prihvatiti ligande za proširenje koordinacionog broja na 6. Jedinjenja sa koordinacionim brojevima od 5, 7 i 8 su takođe pronađena pod određenim uslovima. Svaki koordinacijski broj odgovara specifičnoj molekularnoj stereostrukturi. Titan (III) je takođe važna valencija titanijuma; d1-konfigurirani trovalentni titanijum često formira oktaedarske kompleksne jone, kao što su TiF63- i Ti(H2O)63+.

Osim uobičajenih oksidacijskih stanja II, III i IV, titan u jedinjenjima može pokazati rijetka stanja niske oksidacije ili negativna oksidaciona stanja I, O, -I i -II kada se kombinuje sa π-kiselim ligandima (ligandi koji mogu vratiti elektrone centralnom atomu titana).