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鈦的原子序數(shù)為22，核外電子數(shù)共有22個，其電子構(gòu)型為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s²（[Ar]3d²4s²）。鈦單質(zhì)有兩種同素異構(gòu)體：α-Ti和β-Ti。α-Ti是六方晶系，原子堆積方式為六方密堆積，原子空間利用率為74％。β-Ti為立方晶格，原子堆積方式為體心立方密堆積，原子空間利用率為68％。另外，當(dāng)鈦晶體中出現(xiàn)少量的缺陷時會影響晶體的性質(zhì)，如機械強度、導(dǎo)電性等
鈦具有金屬光澤，有延展性。聲音在其中的傳播速率為5090m/s。鈦的主要特點是密度小、機械強度大、容易加工。