酸化状態 +4 はチタン化学において主要な位置を占めていますが、酸化状態 +3 の化合物も一般的です。この高い酸化状態のため、多くのチタン化合物の共有結合は非常に密になっています。
スター サファイアとルビーの星の輝きは、それらに含まれる二酸化チタンの不純物によるものです。チタン酸塩は二酸化チタンを原料とした化合物です。チタン酸バリウムには圧電性があるため、音響光学変換器の製造に使用できます。アルコールは四塩化チタンと反応してチタンエステルを生成し、これを防水繊維の製造に使用できます。
窒化チタン（TiN）は、サファイアやエメリーと同等の硬度（モース硬度9.0）を有しており、ドリルなどの各種切削工具のコーティングとして使用できます。その他の用途には、装飾用の金色のペイントや、半導体デバイスの製造における銅線の界面の拡散バリア層などがあります。
四塩化チタン (塩化チタン (IV)、TiCl4) は無色の液体であり、二酸化チタン顔料の製造プロセスの中間体です。四塩化チタンはルイス酸として向山アルドール反応などの有機化学反応に広く使用されています。チタンには、より酸化数の低い別の塩化物である三塩化チタン (塩化チタン(III)、TiCl3) があり、還元剤として使用されます。
二塩化チタノセンは重要な炭素間結合形成触媒です。チタン イソプロポキシドは、Sharpless の不斉エポキシ化反応に使用されます。他の化合物には、臭化チタン (冶金、超合金、高温ワイヤおよびコーティングに使用) および炭化チタン (高温切削工具およびコーティングに使用) も含まれます。
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