Kemijska svojstva titana

Titan je element IVB skupine u četvrtoj periodi periodnog sustava elemenata. Njegova atomska elektronska struktura je [Ar]3d²4s², s četiri valentna elektrona dostupna za vezanje. Stoga je njegovo najviše oksidacijsko stanje u spojevima (Ⅳ). Budući da pripada prvoj prijelaznoj seriji i ima dva nesparena 3d elektrona, oni također mogu sudjelovati u vezivanju, omogućujući titanu da ima niža oksidacijska stanja (Ⅱ) i (Ⅲ).

U spojevima titana (Ⅳ) atomi su uglavnom inertni. Ti4⁺ ion ima radijus od 60 pm, što ga čini kationom visokog-naboja, malog-radijusa, velike-polje-jačine s jakom moći polarizacije prema koordinirajućim ionima. Stoga su Ti(Ⅳ) spojevi uvijek kovalentni, slični u stvaranju spojeva kao Si(Ⅳ) i Sn(Ⅳ). Na primjer, tetraklorid je lako hidrolizirana, dimljiva tekućina. U stvarnosti nema slobodnih Ti4⁺ iona niti solvatiranih iona; najviše (-Ti-O⁻)²⁺ lanac-poput hidratiranih iona postoji u kiselim otopinama. U jednostavnim spojevima titana (IV), titan ima koordinacijski broj 4. Međutim, zbog prisutnosti 3d orbitala u njegovoj atomskoj elektronskoj strukturi, titan (IV) s 4 koordinate je dobra Lewisova kiselina i može prihvatiti ligande za proširenje koordinacijskog broja na 6. Spojevi s koordinacijskim brojevima 5, 7 i 8 također su pronađeni pod određenim uvjetima. Svaki koordinacijski broj odgovara specifičnoj molekularnoj stereostrukturi. Titan(III) je također važna valencija titana; d1-konfigurirani trovalentni titan često tvori oktaedarske kompleksne ione, kao što su TiF63- i Ti(H2O)63+.

Osim uobičajenih oksidacijskih stanja II, III i IV, titan u spojevima može pokazivati ​​rijetka niska oksidacijska stanja ili negativna oksidacijska stanja I, O, -I i -II u kombinaciji s π-kiselim ligandima (ligandima koji mogu vratiti elektrone središnjem atomu titana).