Métal de transition
19729
31406556
2008-07-08T13:34:03Z
BOTarate
319493
robot Ajoute: [[da:Overgangsmetal]]
Les 38 [[élément chimique|éléments chimiques]] de [[numéro atomique]] 21 à 30, 39 à 48, 72 à 80 et 104 à 112 sont communément appelés les '''métaux de transition'''.
Ce nom provient de leur position dans le [[tableau périodique des éléments]], qui représente l'addition successive d'un [[électron]] dans l'[[orbitale atomique|orbitale ''d'']] des [[atome]]s lorsqu'on passe de l'un à l'autre à travers la période.
Les métaux de transition sont strictement définis par l'[[IUPAC]]<ref>{{en}}''[[IUPAC]] Compendium of Chemical Terminology'' [http://www.iupac.org/goldbook/T06456.pdf]{{pdf}}</ref> comme « les éléments qui possèdent à l'état atomique une sous-couche ''d'' partiellement remplie ou qui forment au moins un ion avec une sous-couche ''d'' partiellement remplie », ce qui exclut les éléments du groupe 12 (Zn, Cd, Hg) qui ont une configuration électronique d<sup>10</sup> à l'état atomique et à leur état ionique stable qui est déchargé. Une définition moins stricte est habituellement adoptée dans laquelle le terme ''transition'' se réfère au passage entre le groupe 2 (anciennement IIA) et le groupe 13 (anciennement IIIA) du tableau périodique.
{{Métaux de transition}}
{|
|-----
! Groupe
!
! [[Éléments de la période 4|Période 4]]
! [[Éléments de la période 5|Période 5]]
! [[Éléments de la période 6|Période 6]]
! [[Éléments de la période 7|Période 7]]
|-----
! <font color="grey">3 (III B)</font>
| || [[Scandium|Sc]] <font color="grey">21</font> || [[Yttrium|Y]] <font color="grey">39</font>
| <font color="grey">*</font>|| <font color="grey">**</font>
|-----
! 4 (IV B)
| || [[Titane|Ti]] 22 || [[Zirconium|Zr]] 40
| [[Hafnium|Hf]] 72 || [[Rutherfordium|Rf]] 104
|-----
! 5 (V B)
| || [[Vanadium|V]] 23 || [[Niobium|Nb]] 41
| [[Tantale (chimie)|Ta]] 73 || [[Dubnium|Db]] 105
|-----
! 6 (VI B)
| || [[Chrome (chimie)|Cr]] 24 || [[Molybdène|Mo]] 42
| [[Tungstène|W]] 74 || [[Seaborgium|Sg]] 106
|-----
! 7 (VII B)
| || [[Manganèse|Mn]] 25 || [[Technétium|Tc]] 43
| [[Rhénium|Re]] 75 || [[Berkélium|Bh]] 107
|-----
! 8 (VIII B)
| || [[Fer|Fe]] 26 || [[Ruthénium|Ru]] 44
| [[Osmium|Os]] 76 || [[Hassium|Hs]] 108
|-----
! 9 (VIII B)
| || [[Cobalt|Co]] 27 || [[Rhodium|Rh]] 45
| [[Iridium|Ir]] 77 || [[Meitnérium|Mt]] 109
|-----
! 10 (VIII B)
| || [[Nickel|Ni]] 28 || [[Palladium (chimie)|Pd]] 46
| [[Platine|Pt]] 78 || [[Darmstadtium|Ds]] 110
|-----
! 11 (I B)
| || [[Cuivre|Cu]] 29 || [[Argent (métal)|Ag]] 47
| [[Or|Au]] 79 || [[Roentgenium|Rg]] 111
|-----
! <font color="grey">12 (II B)</font>
| || [[Zinc|Zn]] <font color="grey">30</font> || [[Cadmium|Cd]] <font color="grey">48</font>
| [[Mercure (élément)|Hg]] <font color="grey">80</font> || [[Ununbium|Uub]] <font color="grey">112</font>
|}
<font color="grey">''*'' [[Lanthanides]] 57-71
''**'' [[Actinides]] 89-103</font>
* En '''noir''', les métaux de transition selon la définition stricte.
* En <font color="grey">'''gris'''</font>, les éléments pouvant faire partie (ou non) des métaux de transition selon la définition adoptée.
== Configuration électronique ==
Les éléments venant avant le groupe des métaux de transition (éléments 1-20) dans le tableau périodique ne possèdent pas d'électron dans les orbitales ''d'', mais seulement dans les orbitales ''s'' et ''p''.
Du [[scandium]] au [[zinc]], les éléments du ''bloc d'' remplissent progressivement leur orbitale ''d'' à travers la série. À l'exception du [[cuivre]] et du [[chrome]], tous les éléments du ''bloc d'' ont deux électrons dans leur sous-couche extérieure n''s'', même les éléments avec une sous-couche (n-1)''d'' incomplète. Ceci est inhabituel car normalement les orbitales de [[nombre quantique principal]] plus faible sont remplies avant les orbitales de [[nombre quantique principal]] plus élevé, mais dans ce cas les orbitales n''s'' des éléments du ''bloc d'' ont une énergie plus faible que les orbitales (n-1)''d''. Comme les atomes sont toujours dans leur état énergétique le plus stable, les orbitales n''s'' sont remplies d'abord (voir l'article [[diagramme de Klechkowski]]). Le cuivre et le chrome possèdent un seul électron dans leur orbitale extérieure 4''s'' car le fait d'avoir une couche 3''d'' complètement remplie (Cu) ou demi-remplie (Cr) apporte une stabilisation électronique particulière.
''Voir aussi: [[Configuration électronique]]''
== Propriétés chimiques ==
Les éléments de transition ont en général une forte [[densité]], une [[température de fusion]] et de [[température de vaporisation|vaporisation]] élevées (excepté le [[Mercure (chimie)| mercure]] qui est liquide à température ambiante). Ces propriétés proviennent de la capacité des électrons de la sous-couche ''d'' de se délocaliser dans le réseau métallique. Dans les substances métalliques, plus le nombre d'électrons partagés entre les noyaux est grand, plus grande est la cohésion du métal.
Voici quatre caractéristiques répandues dans la famille des métaux de transition :
* ils forment des composés colorés ;
* ils possèdent de nombreux [[état d'oxydation|états d'oxydation]] ;
* certains éléments sont bons [[catalyseur]]s ;
* ils peuvent former des [[complexe (chimie)|complexes]].
== États d'oxydation variables ==
Comparés aux métaux [[alcalino-terreux]] (groupe 2) tel que le [[calcium]], les métaux de transition, sauf ceux des groupes 3 et 12, peuvent former des ions avec une grande variété d'états d'oxydation. Les métaux alcalino-terreux, tels que le calcium sont stables à l'état d'oxydation +II, alors qu'un métal de transition peut adopter des degrés d'oxydation de -III à +VIII. On peut en comprendre la raison en étudiant les potentiels d' ionisation des deux groupes. L'énergie requise pour enlever un électron du calcium est faible jusqu'à ce que l'on commence à enlever des électrons sous les deux électrons de sa sous-couche 4''s''. En fait Ca<sup>3+</sup> a une telle énergie d'ionisation qu'on ne le trouve pas naturellement. En revanche avec un élément comme le [[vanadium]] on observe une augmentation linéaire de l'énergie d'ionisation entre les orbitales ''s'' et ''d'', ceci étant du à la très faible différence énergétique entre les orbitales 3d et 4s.
Certains motifs peuvent être observés à travers une période des métaux de transition:
*Le nombre d'états d'oxydation de chaque ion augmente jusqu'au manganèse, puis diminue. Cette chute est provoquée par la plus forte attraction entre les protons du noyau et les électrons, les rendant plus difficiles les ionisations successives.
*Quand un élément est dans un faible état d'oxydation, on peut le trouver sous forme d'ion simple. En revanche pour les états d'oxydation les plus élevés on le trouve souvent sous forme de composé lié de manière [[liaison covalente|covalente]] à l'[[oxygène]] ou au [[fluor]].
== Activité catalytique ==
Certains métaux de transition forment de bons catalyseurs homogènes et hétérogènes.
Par exemple, le [[fer]] est un catalyseur dans le [[procédé de Haber]], le [[nickel]] et le platine sont utilisés dans l'[[hydrogénation]] des [[alcènes]].
== Composés colorés ==
À cause de leur structure électronique, les métaux de transition forment de nombreux ions et complexes colorés. Leur couleur peut même varier suivant les états d'oxydation d'un même ion.
Par exemple <nowiki> MnO</nowiki><sub>4</sub><sup>-</sup> (Mn dans un état d'oxydation +7) est violet, alors que Mn<sup>2+</sup> est rose pâle.
La formation de complexes peut jouer un rôle important dans la couleur d'un composé possédant un métal de transition. Ceci provient du fait que les [[ligand (chimie)|ligand]]s ont un effet sur la sous-couche 3''d''. Comme les complexes formés ont une symétrie plus basse que la symétrie sphérique de l'ion métallique nu, les niveaux énergétiques des orbitales 3d ne sont plus les mêmes. Il peut donc y avoir des transitions électroniques entre les orbitales 3''d'', qui se situent souvent dans le rayonnement visible.
On peut ainsi observer une modification de la couleur de l'ion complexé en fonction des ligands utilisés.
La couleur d'un complexe dépend de :
*la nature de l'ion métallique, particulièrement du nombre d'électrons dans ses orbitales ''d'' ;
*de l'arrangement des ligands du métal, par exemple des [[isomère]]s peuvent avoir une couleur différente ;
*la nature des ligands entourant le cation métallique.
== Notes et références ==
{{reflist}}
{{Series chimiques}}
{{portail chimie}}
[[Catégorie:Métal de transition|*]]
{{Lien AdQ|lmo}}
[[af:Oorgangsmetale]]
[[ar:فلز انتقالي]]
[[ast:Metal de transición]]
[[bn:অবস্থান্তর ধাতু]]
[[bs:Prelazni metal]]
[[ca:Metall de transició]]
[[cs:Přechodný kov]]
[[cv:Куçăмлă металсем]]
[[da:Overgangsmetal]]
[[de:Übergangsmetalle]]
[[el:Στοιχεία μετάπτωσης]]
[[en:Transition metal]]
[[eo:Transirmetalo]]
[[es:Metal de transición]]
[[eu:Trantsizio-metal]]
[[fi:Siirtymämetalli]]
[[gl:Metal de transición]]
[[he:מתכות מעבר]]
[[hr:Prijelazni metali]]
[[hu:Átmeneti fémek]]
[[id:Logam transisi]]
[[is:Hliðarmálmur]]
[[it:Metalli del blocco d]]
[[ja:遷移元素]]
[[jbo:binjimkle]]
[[jv:Logam transisi]]
[[ko:전이 금속]]
[[lmo:Metai de transizion]]
[[ms:Logam peralihan]]
[[nds:Övergangselement]]
[[nl:Overgangsmetaal]]
[[nn:Transisjonsmetall]]
[[no:Transisjonsmetall]]
[[pl:Metale przejściowe]]
[[pt:Metal de transição]]
[[ro:Metal de tranziţie]]
[[ru:Переходные металлы]]
[[sh:Prelazni metali]]
[[simple:Transition metal]]
[[sk:Prechodný prvok]]
[[sl:Prehodni element]]
[[sr:Прелазни метали]]
[[sv:Övergångsmetall]]
[[sw:Metali ya mpito]]
[[th:โลหะทรานซิชัน]]
[[tr:Geçiş metalleri]]
[[uk:Перехідні метали]]
[[vi:Kim loại chuyển tiếp]]
[[zh:过渡金属]]