Валентность титана (Ti)

 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.

Как определить валентность титана

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.

Почему валентность титана равна 4, 3 и 2

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.

1. 4s²: Это два электрона на самом внешнем (четвертом) энергетическом уровне.
2. 3d²: Это два электрона на пред внешнем (третьем) d-подуровне.

➡️ 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 решения:

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.

 Часто задаваемые вопросы