Теория:
Валентность титана (Ti) — это способность образовывать в соединениях определенное количество химических связей.
Поэтому: титан чаще всего проявляет валентность, равную IV (четырем), но также может проявлять II (двум) и III (трём) и в очень редких случаях проявляет валентность I (один).
Относится к переходным металлам, которые находятся в 4-й группе (или подгруппе IV B) периодической таблицы.
Причина основной валентности титана, равной IV (четырем):
Заключается в том, что он имеет четыре валентных электрона (два на 4s-подоболочке и два на 3d-подоболочке).
Которые он может отдать при образовании химических связей, достигая стабильной электронной конфигурации.
Возможность проявлять валентности II и III обусловлена способностью титана отдавать меньшее количество этих валентных электронов.
Определить валентность титана сложнее, чем у кальция или скандия, потому что титан — это переходный металл, который проявляет переменную валентность (не одну постоянную).
Наиболее распространённые и стабильные валентности титана: II (два), III (три) и IV (четыре).
✅ По высшей валентности (по номеру группы):
Титан (Ti) находится в 4-й группе (по современной нумерации) или в IV B подгруппе (по старой) Периодической системы.
Для переходных металлов номер группы часто указывает на высшую (максимальную) валентность, которую элемент может проявлять.
Поэтому титан может проявлять валентность IV.
Это его наиболее стабильная и распространённая валентность.
✅ По известной валентности другого элемента в соединении (самый частый способ):
Этот метод применяется, когда вы видите химическую формулу соединения титана и знаете валентность другого элемента.
Суть в том, что сумма произведений валентностей на количество атомов каждого элемента в нейтральном соединении должна быть равна нулю.
Валентность титана (Ti) равна 4, 3 и 2 из-за его электронного строения как переходного металла.
➡️ Электронная конфигурация: Атом титана (Ti) имеет 22 электрона.
Электронная конфигурация титана в основном состоянии выглядит как:
[Ar]3d24s2 или 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2.
➡️ Валентные электроны: У переходных металлов, таких как титан, валентными считаются электроны как с внешнего s-подуровня.
Так и с незавершенного предвнешнего d-подуровня. В случае титана это всего 4 валентных электрона (2 из 4s и 2 из 3d).
➡️ Причины переменной валентности:
Валентность IV (4): Это наиболее стабильная и распространённая валентность. Титан может отдать все свои 4 валентных электрона (2 из 4s и 2 из 3d), образуя ион Ti4+.
При этом он достигает стабильной электронной конфигурации благородного газа аргона ([Ar]), что энергетически выгодно.
Валентность III (3): Титан также может отдать 3 валентных электрона (2 из 4s и 1 из 3d), образуя ион Ti3+.
Это тоже относительно стабильное состояние, так как при этом остается полузаполненный (или почти пустой) d-подуровень, что может быть энергетически выгодным в некоторых соединениях.
Валентность II (2): В этом случае титан отдает только 2 электрона с внешнего 4s-подуровня, образуя ион Ti2+.
Соединения с такой валентностью менее стабильны, но существуют.
Пример № 1: TiO2 (диоксид титана)
Валентность кислорода (О) в оксидах обычно равна II.
В молекуле TiO2 есть два атома кислорода. Общая «валентная способность» кислорода составляет 2 × II = 4.
Поскольку в соединении один атом титана, чтобы сбалансировать эти 4 «единицы», валентность титана должна быть IV.
Таким образом, в TiO2 валентность титана равна IV.
Пример № 2: TiCl3 (хлорид титана(III))
Валентность хлора (Cl) в соединениях с металлами обычно равна I.
В молекуле TiCl3 есть три атома хлора. Общая «валентная способность» хлора составляет 3 × I = 3.
Поскольку в соединении один атом титана, чтобы сбалансировать эти 3 «единицы», валентность титана должна быть III.
Таким образом, в TiCl3 валентность титана равна III.
У титана несколько валентностей. Он относится к переходным металлам, для которых характерна переменная валентность.
Наиболее распространённые валентности титана: II (два), III (три) и IV (четыре).
Самая стабильная и часто встречающаяся валентность — IV.
У титана 4 (четыре) валентных электрона.
У титана 4 валентных электрона. Это 2 электрона с внешнего 4s-подуровня и 2 электрона с предвнешнего 3d-подуровня.
Оба этих подуровня участвуют в образовании химических связей.