Kemiska egenskaper hos titan

Titan är ett grupp IVB-element i den fjärde perioden av det periodiska systemet. Dess atomära elektroniska struktur är [Ar]3d²4s², med fyra valenselektroner tillgängliga för bindning. Därför är dess högsta oxidationstillstånd i föreningar (Ⅳ). Eftersom den tillhör den första övergångsserien och har två oparade 3d-elektroner, kan dessa också delta i bindning, vilket gör att titan får lägre oxidationstillstånd (Ⅱ) och (Ⅲ).

I titanföreningar (Ⅳ) är atomerna väsentligen inerta. Ti⁴⁺-jonen har en radie på 60 pm, vilket gör den till en hög-laddning, liten-radie, hög-fält-katjon med stark polariserande kraft mot koordinerande joner. Därför är Ti(Ⅳ)-föreningar alltid kovalenta, liknande föreningsbildning som Si(Ⅳ) och Sn(Ⅳ). Till exempel är tetraklorid en lätt hydrolyserad, rykande vätska. I verkligheten finns det inga fria Ti⁴⁺-joner eller solvatiserade joner; som mest finns (-Ti-O⁻)²⁺-kedja-liknande hydratiserade joner i sura lösningar. I enkla titan(IV)-föreningar har titan ett koordinationsnummer på 4. Men på grund av närvaron av 3d-orbitaler i dess atomära elektroniska struktur är 4-koordinat titan(IV) en bra Lewis-syra och kan acceptera ligander för att utöka koordinationstalet till 6. Föreningar med koordinationsnummer på 5, 7 har också hittats och under specifika förhållanden. Varje koordinationsnummer motsvarar en specifik molekylär stereostruktur. Titan(III) är också en viktig valens av titan; d1-konfigurerat trevärt titan bildar ofta oktaedriska komplexa joner, såsom TiF63- och Ti(H2O)63+.

Förutom de vanliga oxidationstillstånden II, III och IV kan titan i föreningar uppvisa sällsynta lågoxidationstillstånd eller negativa oxidationstillstånd I, O, -I och -II när de kombineras med sura π-ligander (ligander som kan returnera elektroner till den centrala titanatomen).