Métaux de transition (groupes 3 à 12)

Où ils se situent : le bloc d

Dans ces métaux, les électrons remplissent une sous-couche d interne tandis que l'orbitale s externe contient généralement deux électrons, comme dans le fer ([Ar] 3d⁶ 4s²). Le chrome ([Ar] 3d⁵ 4s¹) et le cuivre ([Ar] 3d¹⁰ 4s¹) sont des exceptions, car les sous-couches d à moitié remplies et pleines sont particulièrement stables. Lors de la formation d'ions, les métaux perdent d'abord leurs électrons s ; Fe²⁺ est donc [Ar] 3d⁶.

Ce site présente le lanthane, le lutécium, l'actinium et le lawrencium avec les lanthanides et les actinides. Le zinc, le cadmium et le mercure conservent une sous-couche d pleine dans leurs composés courants ; certains chimistes les excluent donc, mais la plupart des tableaux périodiques les incluent.

Propriétés typiques

La plupart des métaux de transition sont durs, denses et brillants, avec des points de fusion élevés. Le tungstène a le point de fusion le plus élevé de tous les métaux, 3422 °C, et l'osmium est l'élément le plus dense jamais mesuré, avec 22,59 g/cm³, tandis que le mercure est un liquide qui fond à −39 °C. Comme leurs électrons d peuvent participer aux liaisons, la plupart ont plusieurs états d'oxydation : le fer forme Fe²⁺ et Fe³⁺, et le manganèse atteint +7 dans l'ion permanganate, MnO₄⁻. Leurs composés sont souvent colorés, comme le sulfate de cuivre(II) bleu, et le fer, le cobalt et le nickel sont ferromagnétiques.

Tendances et réactions typiques

Les tendances sont plus douces que dans les groupes principaux, car les électrons supplémentaires vont dans une sous-couche interne et la taille des atomes varie peu le long d'une période. La contraction des lanthanides rend les métaux de la période 6 presque aussi gros que ceux de la période 5 ; le zirconium et l'hafnium sont donc difficiles à séparer.

Un métal plus réactif déplace un métal moins réactif d'une solution : Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu. Le zinc réagit avec les acides dilués (Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂), mais pas le cuivre, l'argent ni l'or. De nombreux métaux de transition sont des catalyseurs : le fer accélère le procédé Haber de synthèse de l'ammoniac, et le platine, le palladium et le rhodium épurent les gaz d'échappement des voitures dans les pots catalytiques.

Usages courants

Le fer, surtout sous forme d'acier, est le métal le plus utilisé, et le chrome et le nickel le rendent inoxydable. Le cuivre transporte l'électricité dans les fils, le titane est utilisé dans les avions et les prothèses de hanche, le zinc protège l'acier de la rouille, et l'or, l'argent et le platine entrent dans la bijouterie et l'électronique.

Du rutherfordium au hassium, les éléments sont radioactifs et n'ont été produits que quelques atomes à la fois. Du meitnérium au copernicium (109–112), on s'attend aussi à des métaux de transition, mais leurs propriétés n'ont pas été mesurées ; ce site les classe donc comme inconnus.