Титан (Ti): степень окисления, валентность, строение атома
Титан Ti — переходный металл, № 22. Степени окисления: +2, +3, +4; валентность II, III, IV. Электронная формула [Ar]3d²4s², электроны по уровням: 2, 8, 10, 2. M = 48 г/моль.
| Что | Значение |
|---|---|
| Степень окисления | +2, +3, +4высшая +4, низшая 0 подробнее |
| Валентность | II, III, IVпеременная подробнее |
| Электронная формула | 1s² |
| Строение атома | +22: 22 p⁺, 26 n⁰, 22 e⁻уровни 2, 8, 10, 2 подробнее |
| Молярная масса | 48 г/мольточнее 47,87 подробнее |
| Положение | 4-й период, IVБ группа, d-элемент |
| Характеристика | переходный металл подробнее |
| ЭО по Полингу | 1,54 таблица ЭО |
Какая степень окисления у титана?
Высшая степень окисления титана — +4, низшая — 0 (в простом веществе). Характерные значения: +2, +3, +4.
Самая устойчивая степень окисления титана — +4: отданы все четыре валентных электрона 3d²4s². Соединения титана(II) и титана(III) — восстановители.
| Степень окисления | Примеры соединений |
|---|---|
| +2 | TiO, TiCl2 |
| +3 | Ti2O3, TiCl3 |
| +4 | TiO2, TiCl4 |
Задание 3 ЕГЭ: степень окисления и валентность
Какая валентность у титана?
Валентность титана — II, III, IV (переменная).
| Валентность | Примеры соединений |
|---|---|
| II | TiO |
| III | Ti2O3 |
| IV | TiO2, TiCl4 |
Строение атома титана
Порядковый номер титана — 22, поэтому заряд ядра +22: в ядре 22 протона и 26 нейтронов (у самого распространённого изотопа ⁴⁸Ti, массовое число 48).
Вокруг ядра — 22 электрона на четырёх энергетических уровнях: 2, 8, 10, 2. Число уровней равно номеру периода.
Внешний уровень — 4-й, на нём 2 электрона; валентные электроны — 3d²4s². Неспаренных электронов в основном состоянии — 2.
Схема: +22 Ti )2 )8 )10 )2
Задание 1 ЕГЭ: строение атома
Электронная формула титана
1s²
Сокращённо, через остов благородного газа: [Ar]3d²4s². В порядке заполнения подуровней: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d².
- Ti²⁺ (20 электронов) [Ar]3d²
- Ti³⁺ (19 электронов) [Ar]3d¹
Характеристика титана
По плану: положение в таблице → строение атома → свойства → соединения.
Титан — элемент № 22, 4-й период, IVБ группа, переходный металл.
Электроны по уровням 2, 8, 10, 2; валентные электроны 3d²4s².
Металл покрыт плотной плёнкой TiO2 и при обычной температуре не реагирует ни с водой, ни с воздухом, ни с большинством кислот; при сильном нагревании горит и соединяется с азотом.
Диоксид TiO2 — белый пигмент в красках, бумаге и зубной пасте; титановые сплавы идут на самолёты, ракеты и медицинские импланты.
Простое вещество — прочный и лёгкий (4,5 г/см³) серебристо-серый металл, стойкий к коррозии благодаря оксидной плёнке.
| Формула | Что это | M, г/моль |
|---|---|---|
| TiO2 | оксид титана(IV) — белый пигмент | 80 |
| TiCl4 | хлорид титана(IV) — жидкость, дымит на воздухе | 190 |
| FeTiO3 | ильменит — руда титана | 152 |
Молярная масса титана
M(Ti) = 48 г/моль
Молярная масса элемента численно равна его относительной атомной массе Ar. В расчётах ЕГЭ её берут округлённой до целого: 48 г/моль. Точное значение по IUPAC — 47,87 г/моль.
Вопросы и ответы
Почему титан не ржавеет?
На поверхности титана сразу образуется тонкая плотная плёнка оксида TiO2. Она не пропускает кислород и воду к металлу и восстанавливается сама, если её поцарапать. Поэтому титан стоек даже в морской воде.
Как получают титан?
Руду (ильменит, рутил) переводят в хлорид TiCl4, а его восстанавливают магнием при нагревании в атмосфере аргона: TiCl4 + 2Mg = Ti + 2MgCl2. Это магниетермический способ.
Какие свойства у оксида титана(IV)?
Диоксид титана амфотерен, но очень инертен: не растворяется в воде и разбавленных кислотах, реагирует с горячей концентрированной серной кислотой, а при сплавлении со щелочами образует титанаты.
Как титан встречается на ЕГЭ?
- Задание 1: строение атомаВнешние электроны титана — 3d²4s², неспаренных в основном состоянии 2: по таким признакам элемент выбирают из ряда.
- Задание 2: периодический законТитан — 4-й период, IVБ группа: по положению сравнивают радиус атома, электроотрицательность и металлические свойства с соседями.
- Задание 3: степень окисления и валентностьВысшая степень окисления титана +4, низшая 0; валентность II, III, IV.
- Задание 4: химическая связьВ простом веществе связь металлическая и решётка металлическая; с активными неметаллами образует ионные соединения.
Соседи титана в таблице Менделеева
Потренироваться на заданиях
Таблица помогает найти ответ, тренажёр — научиться находить его самому. В кабинете НейроМиши задания ЕГЭ с проверкой и разбором ошибки. Начать можно без регистрации.
Таблицы по теме
Источники
- ФИПИ: демоверсия, спецификация и кодификатор ЕГЭ 2027 по химии (проект) — задания 1–4: строение атома, периодический закон, степень окисления и валентность, химическая связь
- CIAAW (комиссия IUPAC по изотопам и атомным весам): стандартные атомные веса — атомные и молярные массы
- CIAAW: изотопный состав элементов — самый распространённый изотоп — число нейтронов
- NIST Atomic Spectra Database: основные состояния нейтральных атомов — электронные конфигурации, в том числе исключения с «провалом» электрона