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氧化態+4在鈦化學中占據主導地位，但氧化態+3的化合物也很常見。由于這種高氧化態，許多鈦化合物中的共價鍵非常密集。
星光藍寶石和紅寶石的星光閃耀來自它們所含的二氧化鈦雜質。鈦酸鹽是一種以二氧化鈦為原料的化合物。鈦酸鋇具有壓電性，因此可用于制作聲光轉換器。醇與四氯化鈦反應生成鈦酯，可用于制造防水纖維。
氮化鈦（TiN）的硬度相當于藍寶石和金剛砂（莫氏硬度為9.0），因此可用作鉆頭等各種切削工具的涂層。其其他應用包括用于裝飾的金色涂料和半導體器件制造中銅線界面處的擴散阻擋層。
四氯化鈦（Titanium chloride (IV), TiCl4）是一種無色液體，是二氧化鈦顏料制造過程中的中間體。作為一種路易斯酸，四氯化鈦廣泛用于有機化學反應，如 Mukoyama 醛醇反應。鈦有另一種氧化數較低的氯化物，三氯化鈦（三氯化鈦，TiCl3），用作還原劑。
二氯化鈦是一種重要的碳碳鍵形成催化劑。異丙醇鈦用于 Sharpless 不對稱環氧化反應。其他化合物還包括溴化鈦（用于冶金、超級合金、高溫線材和涂層）和碳化鈦（用于高溫切削工具和涂層）。
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