В первую очередь необходимо объяснение термина «реактивный металл». В растворе оксид титана намного более стабильное вещество, чем металл титан или его ионы. Освобождаемая энергия реакции при окислении титана даже больше, чем та, которая необходима для разложения воды. Вот почему реакция образования оксида всегда самопроизвольна. Механизм реакции иллюстрирован на Рис.3.6. Спонтанно образованный оксид всегда формирует тонкую плёнку на металле толщиной около 3 нм или 20 атомных слоёв.

Рис. 3.6 Схематическое изображение процессов, которые происходят на поверхности реагирующего титана. Окисление является спонтанным и быстрым. Вода расщепляется. Кислород соединяется с ионами титана. При нейтральных значениях pH (pH 7) ионов титана нет. Только электрически нейтральный гидроксид титана растворён в электролите.

Растворимость оксидов металлов в электролитах различна. Растворимость активных (недавно кристаллизованных) оксидов титана дана на рис. 3.7. Который показывает, что оксид растворим только в кислотах с pH 2 или в растворах сильных щелочей. В нейтральных растворах растворимость только около 3 микромолей (эквивалентно 1 молекуле гидроокиси титана в 19 миллионах молекул воды). Далее химия учит, что растворённые частицы являются электрически незаряженным гидроксилом.

Рис. 3.7 Растворимость оксида титана в растворах соляной и хлорноватой кислоты как функция pH (по Baes and Mesmer). Сплошная линия показывает общий растворённый титан в виде гидроокисла титана в молях (1 моль= 1 г молекулярного веса на 1 литр)

Схожие концентрации титана были обнаружены в экспериментах in vitro (табл. 3.3). Это было интерпретировано как потеря металла в форме ионов. Это является некорректным, так как установившаяся аналитическая химия не может различить химическое состояние (разновидность) растворённого элемента! Важно проводить различие между ионами и нейтральными видами в растворе, так как только первые могут вступать в реакции, например с протеинами.
Концентрация растворённых ионов титана составляет только около 0.1 наномолей и в 10 000 раз ниже, чем концентрация нейтральных молекул. Эта концентрация так же в 100 раз ниже, чем концентрация ионов водорода при pH 7. Это означает, что вероятность связывания титана с органическими молекулами всегда очень мала.

Табл. 3.3 Химические показатели титана в электролите

А) Растворимость оксида титана в растворах соляной и хлорноватой кислот при pH 7 (Baes and Mesmer):

Как незаряженный Ti(OH)4 (aq) 3 • 10-6М=0.15 micro g(Ti)/g
Как ион (катион) Ti(OH) 3+ ca. 10-10M=0.000005 micro g(Ti)/g

Б) Количество металла обнаруженное в эксперименте in vitro (Dorre; Ducheyne et al., Steinemann and Perren):

В синтетической слюне при 37 0С 0.075-0.35 micro g(Ti)/g
В растворе Хенкса + EDTA при 37 0С 0.01 micro g(Ti)/g