O titânio foi descoberto de forma independente em duas ocasiões. Em 1791, o reverendo britânico William Gregor (1761-1817) analisou uma areia preta magnética proveniente da Cornualha e identificou um novo elemento, que chamou de menacanita. Alguns anos depois, em 1795, o químico alemão Martin Heinrich Klaproth (1743-1817) redescobriu independentemente este elemento no mineral rutilo e o chamou de titânio, em referência aos Titãs da mitologia grega, símbolos de poder e força. Klaproth reconheceu mais tarde que seu titânio era idêntico à menacanita de Gregor. Só em 1910 Matthew Albert Hunter (1878-1961) isolou pela primeira vez o titânio metálico puro, aquecendo tetracloreto de titânio com sódio.
O titânio (símbolo Ti, número atômico 22) é um metal de transição do grupo 4 da tabela periódica. Seu átomo possui 22 prótons, geralmente 26 nêutrons (para o isótopo mais abundante \(\,^{48}\mathrm{Ti}\)) e 22 elétrons com a configuração eletrônica [Ar] 3d² 4s².
À temperatura ambiente, o titânio é um metal sólido cinza-prateado, notavelmente leve (densidade ≈ 4,506 g/cm³), cerca de 60% mais leve que o aço, mas igualmente resistente. Possui excelente resistência à corrosão devido à formação espontânea de uma camada protetora de óxido (TiO₂) em sua superfície. Ponto de fusão do titânio: 1.941 K (1.668 °C). Ponto de ebulição do titânio: 3.560 K (3.287 °C).
| Isótopo / Notação | Prótons (Z) | Nêutrons (N) | Massa atômica (u) | Abundância natural | Meia-vida / Estabilidade | Decaimento / Observações |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Titânio-46 — \(\,^{46}\mathrm{Ti}\,\) | 22 | 24 | 45.952632 u | ≈ 8,25 % | Estável | Isótopo estável mais leve do titânio natural. |
| Titânio-47 — \(\,^{47}\mathrm{Ti}\,\) | 22 | 25 | 46.951763 u | ≈ 7,44 % | Estável | Possui momento magnético nuclear; usado em espectroscopia de RMN. |
| Titânio-48 — \(\,^{48}\mathrm{Ti}\,\) | 22 | 26 | 47.947946 u | ≈ 73,72 % | Estável | Isótopo dominante do titânio; núcleo duplamente mágico, muito estável. |
| Titânio-49 — \(\,^{49}\mathrm{Ti}\,\) | 22 | 27 | 48.947870 u | ≈ 5,41 % | Estável | Isótopo estável usado em pesquisas de física nuclear. |
| Titânio-50 — \(\,^{50}\mathrm{Ti}\,\) | 22 | 28 | 49.944791 u | ≈ 5,18 % | Estável | Isótopo estável mais pesado do titânio natural. |
| Titânio-44 — \(\,^{44}\mathrm{Ti}\,\) | 22 | 22 | 43.959690 u | Traço cósmico | ≈ 60 anos | Radioativo, captura eletrônica para \(\,^{44}\mathrm{Sc}\). Produzido em supernovas, usado como traçador cósmico. |
O titânio tem 22 elétrons distribuídos em quatro camadas eletrônicas. Sua configuração eletrônica completa é: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d² 4s², ou simplificada: [Ar] 3d² 4s². Esta configuração também pode ser escrita como: K(2) L(8) M(10) N(2).
Camada K (n=1): contém 2 elétrons na subcamada 1s. Esta camada interna está completa e é muito estável.
Camada L (n=2): contém 8 elétrons distribuídos como 2s² 2p⁶. Esta camada também está completa, formando uma configuração de gás nobre (neônio).
Camada M (n=3): contém 10 elétrons distribuídos como 3s² 3p⁶ 3d². Os orbitais 3s e 3p estão completos, enquanto os orbitais 3d contêm apenas 2 dos 10 elétrons possíveis.
Camada N (n=4): contém 2 elétrons na subcamada 4s. Estes elétrons são os primeiros a serem envolvidos na ligação química.
Os 4 elétrons das camadas externas (3d² 4s²) são os elétrons de valência do titânio. Esta configuração explica suas propriedades químicas:
Ao perder os 2 elétrons 4s, o titânio forma o íon Ti²⁺ (estado de oxidação +2).
Ao perder os 2 elétrons 4s e 1 elétron 3d, forma o íon Ti³⁺ (estado de oxidação +3).
Ao perder todos os seus elétrons de valência (4s² 3d²), forma o íon Ti⁴⁺ (estado de oxidação +4), o estado mais estável e comum.
A configuração eletrônica particular do titânio, com seus orbitais 3d parcialmente preenchidos, o classifica entre os metais de transição. Esta estrutura lhe confere propriedades características: capacidade de formar compostos coloridos, atividade catalítica e capacidade de formar ligações metálicas fortes por meio da sobreposição de orbitais d.
O titânio é um metal relativamente reativo em seu estado puro. Em altas temperaturas, reage com oxigênio, nitrogênio, hidrogênio, carbono e halogênios. Forma principalmente compostos com estado de oxidação +4 (como TiO₂, TiCl₄), mas também pode existir nos estados +3 e +2. O dióxido de titânio (TiO₂) é particularmente estável e confere ao metal sua notável resistência à corrosão, formando uma camada passiva protetora. O titânio resiste a muitos ácidos e bases, mas pode ser atacado por ácido fluorídrico, soluções alcalinas concentradas quentes e certos ácidos na presença de íons fluoreto.
O titânio é sintetizado principalmente durante a explosão de estrelas massivas em supernovas, por meio do processo de captura rápida de nêutrons (processo r) e da queima de silício. O isótopo radioativo \(\,^{44}\mathrm{Ti}\) (meia-vida de cerca de 60 anos) é particularmente interessante porque permite datar e estudar os restos de supernovas recentes. Sua detecção por espectroscopia gama fornece informações cruciais sobre os mecanismos de explosão estelar e a nucleossíntese explosiva.
Em estrelas evoluídas, o titânio se forma nas camadas onde o silício queima, pouco antes do colapso do núcleo que leva a uma supernova. A abundância de titânio em meteoritos e estrelas antigas ajuda os astrônomos a entender o enriquecimento químico gradual de nossa galáxia. As linhas espectrais do titânio neutro e ionizado (Ti I, Ti II) são usadas para determinar a temperatura, gravidade superficial e composição química das estrelas.
N.B.:
O titânio é o nono elemento mais abundante na crosta terrestre (cerca de 0,6% em massa), mas raramente é encontrado em forma pura. Ele está presente principalmente em minérios como a ilmenita (FeTiO₃) e o rutilo (TiO₂). Apesar de sua abundância relativa, a extração e purificação do titânio metálico são processos caros e intensivos em energia (processo Kroll), o que explica seu alto preço em comparação com outros metais estruturais como o aço ou o alumínio. Esta complexidade de produção contrasta com suas excepcionais propriedades mecânicas e resistência à corrosão.
Berílio (Z=4): um metal
raro com propriedades excepcionais 
