Chemische eigenschappen van titanium

Titanium is een element uit groep IVB in de vierde periode van het periodiek systeem. De atomaire elektronische structuur is [Ar]3d²4s², met vier valentie-elektronen beschikbaar voor binding. Daarom is de hoogste oxidatietoestand in verbindingen (Ⅳ). Omdat het tot de eerste overgangsreeks behoort en twee ongepaarde 3D-elektronen heeft, kunnen deze ook deelnemen aan binding, waardoor titanium lagere oxidatietoestanden (Ⅱ) en (Ⅲ) kan hebben.

In titanium (Ⅳ) verbindingen zijn de atomen in wezen inert. Het Ti⁴⁺-ion heeft een straal van 60 pm, waardoor het een kation met hoge-lading, kleine- straal, hoge-veld-sterkte is en een sterk polariserend vermogen heeft ten opzichte van coördinerende ionen. Daarom zijn Ti(Ⅳ)-verbindingen altijd covalent, vergelijkbaar met de vorming van verbindingen als Si(Ⅳ) en Sn(Ⅳ). Tetrachloride is bijvoorbeeld een gemakkelijk gehydrolyseerde, rokende vloeistof. In werkelijkheid zijn er geen vrije Ti⁴⁺-ionen of gesolvateerde ionen; hoogstens bestaan ​​er (-Ti-O⁻)²⁺ keten-achtige gehydrateerde ionen in zure oplossingen. In eenvoudige titanium (IV) verbindingen heeft titanium een ​​coördinatiegetal van 4. Vanwege de aanwezigheid van 3D-orbitalen in zijn atomaire elektronische structuur is titanium (IV) met 4 coördinaten echter een goed Lewis-zuur en kan het liganden accepteren om het coördinatiegetal uit te breiden tot 6. Verbindingen met coördinatiegetallen van 5, 7 en 8 zijn ook onder specifieke omstandigheden gevonden. Elk coördinatiegetal komt overeen met een specifieke moleculaire stereostructuur. Titanium (III) is ook een belangrijke valentie van titanium; d1-geconfigureerd driewaardig titanium vormt vaak octaëdrische complexe ionen, zoals TiF63- en Ti(H2O)63+.

Naast de algemene oxidatietoestanden II, III en IV kan titanium in verbindingen zeldzame lage oxidatietoestanden of negatieve oxidatietoestanden I, O, -I en -II vertonen in combinatie met π-zure liganden (liganden die elektronen kunnen teruggeven aan het centrale titaniumatoom).