Les métaux de transition sont le plus grand groupe d’éléments du tableau périodique. Ils ont obtenu leur nom parce que le chimiste anglais Charles Bury a décrit une série d’éléments de transition en 1921. Bury a examiné la transition d’une couche d’électrons interne avec 8 électrons à une couche avec 18 électrons et d’une couche de 18 électrons à une couche avec 32. Aujourd’hui, la plupart des gens pensent que ces éléments passent d’un côté du tableau périodique à l’autre. En se déplaçant de gauche à droite à travers le tableau périodique, un électron est ajouté à l’orbitale d de chaque atome, passant du groupe 2 au groupe 13.
Voici un aperçu des différentes façons de définir les métaux de transition, une liste des éléments inclus et un résumé de leurs propriétés communes.
Définition du métal de transition
La définition la plus courante d’un métal de transition est celle acceptée par l’UICPA. Un métal de transition est un élément avec une sous-coque d partiellement remplie ou la capacité de produire des cations avec une sous-coque d incomplète.
D’autres personnes considèrent que les métaux de transition incluent n’importe quel élément du bloc d dans le tableau périodique. Selon cette définition, les groupes 3 à 12 sont les métaux de transition et les séries de lanthanides et d’actinides du bloc f sont appelées « métaux de transition internes ».”
Liste des éléments de métaux de transition
Selon la définition de l’UICPA, il existe 40 métaux de transition. Ils sont:
- Numéros atomiques 21 (scandium) à 30 (zinc)
- Numéros atomiques 39 (yttrium) à 48 (cadmium)
- Numéros atomiques 71 (lutétium) à 80 (mercure)
- Numéros atomiques 103 (lawrencium) à 112 (copernicium)
La liste complète est:
- Scandium
- Titane
- Vanadium
- Chrome
- Manganèse
- Fer
- Cobalt
- Nickel
- Cuivre
- Zinc
- Yttrium
- Zirconium
- Niobium
- Molybdène
- Technétium
- Ruthénium
- Rhodium
- Palladium
- Argent
- Cadmium
- Lutétium
- Hafnium
- Tantale
- Tungstène
- Rhénium
- Osmium
- Iridium
- Platine
- Or
- Mercure
- Lawrencium
- Rutherfordium
- Dubnium
- Seaborgium
- Bohrium
- Hassium
- Meitnerium
- Darmstadtium
- Roentgenium
- Copernicium
Techniquement, les éléments zinc, cadmium et mercure (groupe 12) doivent être considérés comme des métaux post-transition plutôt que des métaux de transition car ils ont une configuration d10 complète et produisent normalement des ions qui conservent cette configuration. Des preuves expérimentales du comportement du mercure en tant que métal de transition ont été obtenues en 2007. Le copernicium devrait probablement être exclu sur la même base, bien que ses propriétés d’oxydation n’aient pas été vérifiées expérimentalement. Cependant, la plupart des gens incluent ces éléments dans la liste des métaux de transition.
Certaines personnes excluent le lutétium et le lawrencium de la liste. Mais, le lutétium et le lawrencium sont techniquement des éléments du groupe 3 qui s’inscrivent dans « l’espace” du tableau périodique. Il existe également des scientifiques et des éducateurs qui incluent la série complète des lanthanides et des actinides comme métaux de transition.
Propriétés des métaux de transition
Les métaux de transition présentent plusieurs propriétés caractéristiques:
- Ils forment souvent des composés colorés. Les couleurs sont dues aux transitions électroniques d-d.
- Ils forment facilement des complexes.
- Ils affichent plusieurs états d’oxydation positifs. Cela est dû au faible écart d’énergie entre les États.
- Ce sont de bons catalyseurs.
- Ce sont des métaux argentés à température ambiante. Les exceptions sont le cuivre et l’or.
- Ce sont des solides à température ambiante. L’exception est le mercure.
- Ils sont paramagnétiques (attirés par un champ magnétique). Généralement, le paramagnétisme résulte d’électrons d non appariés. Trois éléments importants concernant le magnétisme sont le fer, le cobalt et le nickel. Les trois éléments produisent un champ magnétique.
- Ils présentent un lustre métallique.
- Ils ont de faibles énergies d’ionisation.
- Ils sont durs.
- Les métaux ont des points de fusion et d’ébullition élevés (sauf le mercure).
- Ce sont de bons conducteurs électriques et thermiques.
- Ils forment des alliages.