Gruppi 3–12 — il blocco d e la maggior parte dei metalli che abbiate mai toccato

Metalli di transizione

Ferro, rame, oro, argento, titanio, cromo, nichel, zinco. I trentotto elementi del blocco d sono duri, densi, fondono a temperature elevate, sono conduttori e, in modo unico, sono capaci di formare ioni con diverse cariche. Questa flessibilità spiega la loro capacità di catalizzare reazioni, di produrre colori e di essere magnetici.

Membri
38
Gruppo
3–12
Configurazione
(n−1)d¹⁻¹⁰ ns¹⁻²
Radioattivi
10

Evidenziato nella tavola periodica

Ogni membro

I 38 Metalli di transizione

21 Sc Scandio 44.956 u Un metallo vicino alle terre rare che rende le leghe di alluminio molto più resistenti, a un prezzo che lo mantiene esotico. Solido 22 Ti Titanio 47.867 u Resistente quanto l'acciaio, più leggero del 45% e immune all'acqua di mare — il metallo degli impianti, dei jet e dei sommergibili d'altura. Solido 23 V Vanadio 50.942 u Un metallo di transizione che assume quattro colori diversi in soluzione a seconda del suo stato di ossidazione. Solido 24 Cr Cromo 51.996 u L'elemento che dona brillantezza al cromo e rende "inossidabile" l'acciaio inossidabile. Solido 25 Mn Manganese 54.938 u Essenziale in tracce, fragile in quantità elevate e il motivo per cui il vostro acciaio non si frantuma al freddo. Solido 26 Fe Ferro 55.845 u L'elemento più comune sulla Terra in massa, il punto finale della fusione stellare e il metallo che ha dato il nome a un'epoca. Solido 27 Co Cobalto 58.933 u Il blu delle vetrate medievali e della porcellana Ming, e metà dei magneti che tengono insieme i dischi rigidi. Solido 28 Ni Nichel 58.693 u Tenace, resistente alla corrosione e magnetico — e il secondo ingrediente più importante dell'acciaio inossidabile. Solido 29 Cu Rame 63.546 u Il primo metallo fuso dagli esseri umani e ancora oggi il sistema nervoso del mondo elettrificato. Solido 30 Zn Zinco 65.38 u Il metallo sacrificale: lo zinco si corrode affinché l'acciaio che ricopre non lo faccia. Solido 39 Y Ittrio 88.906 u Una "terra rara" che in realtà non è rara e il motivo per cui lo schermo del vostro telefono emette i colori giusti. Solido 40 Zr Zirconio 91.224 u Praticamente trasparente ai neutroni, motivo per cui riveste le barre di combustibile di quasi ogni reattore nucleare. Solido 41 Nb Niobio 92.906 u Un metallo superconduttore che trasporta la corrente in ogni magnete per risonanza magnetica del mondo. Solido 42 Mo Molibdeno 95.95 u Il cavallo di battaglia refrattario: il molibdeno mantiene la sua resistenza a temperature che ammorbidiscono quasi tutto il resto. Solido 43 Tc Tecnezio 98 u Il primo elemento prodotto dagli esseri umani anziché trovato in natura, e il più leggero privo in assoluto di isotopi stabili. Radioattivi sintetico Solido 44 Ru Rutenio 101.07 u Un metallo del gruppo del platino che indurisce gli elementi vicini e catalizza la sintesi dell'ammoniaca. Solido 45 Rh Rodio 102.906 u Il metallo prezioso più costoso al mondo in rapporto al peso e il motivo per cui i gas di scarico della vostra auto non sono tossici. Solido 46 Pd Palladio 106.42 u Il metallo che assorbe l'idrogeno come una spugna, fino a 900 volte il proprio volume. Solido 47 Ag Argento 107.868 u Il miglior conduttore elettrico e termico tra tutti gli elementi, nonché un antimicrobico noto fin dall'antichità. Solido 48 Cd Cadmio 112.414 u Un metallo morbido e tossico che ha dato al mondo le celle ricaricabili NiCd e il brillante giallo delle vecchie vernici. Solido 72 Hf Afnio 178.49 u Chimicamente quasi identico allo zirconio, eppure il suo esatto opposto in un reattore: assorbe neutroni. Solido 73 Ta Tantalio 180.948 u Un metallo che resiste quasi a ogni acido ed è abbastanza biocompatibile per gli impianti chirurgici. Solido 74 W Tungsteno 183.84 u Il punto di fusione più alto tra tutti i metalli, 3.422 gradi C, e il filamento dell'era delle lampadine a incandescenza. Solido 75 Re Renio 186.207 u Uno degli elementi più rari nella crosta terrestre e il metallo che consente alle turbine dei jet di funzionare a temperature più elevate. Solido 76 Os Osmio 190.23 u L'elemento presente in natura più denso: un litro di osmio pesa 22,6 kg. Solido 77 Ir Iridio 192.217 u Il metallo più resistente alla corrosione mai conosciuto e l'impronta dell'asteroide che pose fine ai dinosauri. Solido 78 Pt Platino 195.084 u Il metallo catalizzatore: il platino fa avvenire reazioni che altrimenti richiederebbero condizioni impossibili. Solido 79 Au Oro 196.967 u Chimicamente quasi inerte, infinitamente duttile e apprezzato da ogni civiltà che lo abbia mai trovato. Solido 80 Hg Mercurio 200.592 u L'unico metallo liquido a temperatura ambiente e una potente neurotossina. Liquido 104 Rf Rutherfordio 267 u Il primo transactinoide — e chimicamente un parente più pesante dell'afnio, non un attinoide. Radioattivi sintetico Solido 105 Db Dubnio 268 u Nominato in onore di Dubna, la città russa dove è stata pionieristica gran parte della chimica degli elementi superpesanti. Radioattivi sintetico Solido 106 Sg Seaborgio 271 u Nominato in onore di Glenn Seaborg mentre era ancora in vita — una prima assoluta per la tavola periodica. Radioattivi sintetico Solido 107 Bh Bohrio 272 u Un elemento superpesante la cui chimica, testata un atomo alla volta, si comporta come previsto per il gruppo 7. Radioattivi sintetico Solido 108 Hs Hassio 270 u L'elemento più pesante le cui proprietà chimiche sono state confermate sperimentalmente. Radioattivi sintetico Solido 109 Mt Meitnerio 276 u Nominato in onore di Lise Meitner, che spiegò la fissione nucleare ma fu esclusa dal Premio Nobel. Radioattivi sintetico Solido 110 Ds Darmstadtio 281 u Creato a Darmstadt nel 1994 fondendo nuclei di nichel e piombo. Radioattivi sintetico Solido 111 Rg Roentgenio 280 u Nominato in onore dello scopritore dei raggi X e previsto come chimicamente simile all'oro. Radioattivi sintetico Solido 112 Cn Copernicio 285 u Previsto come liquido volatile — un metallo che si comporta quasi come un gas nobile. Radioattivi sintetico Liquido

Che cosa li definisce

Tre caratteristiche che definiscono Metalli di transizione

01

Un sottoguscio d parzialmente riempito

La caratteristica distintiva. Poiché gli orbitali d hanno un'energia simile a quella dell'orbitale s esterno, i metalli di transizione possono perdere un numero variabile di elettroni — il ferro ne cede due o tre, il manganese da due a sette. Ogni stato di carica corrisponde a una chimica diversa.

02

Il colore deriva dalla separazione degli orbitali d

Circondate uno ione di un metallo di transizione con ligandi e i suoi cinque orbitali d si dividono in gruppi di energia leggermente diversa. La luce visibile promuove gli elettroni attraverso questa differenza, e il colore che vedete è tutto ciò che rimane. Per questo il solfato di rame è blu, i rubini sono rossi e lo stesso elemento può produrre diversi colori.

03

Catalisi e magnetismo

I gusci d parzialmente riempiti formano eccellenti partner per legami temporanei: sono alla base della catalisi industriale, dalla sintesi dell'ammoniaca sul ferro ai convertitori catalitici sul platino. Gli stessi elettroni d spaiati conferiscono a ferro, cobalto e nichel il loro ferromagnetismo.

Tendenze periodiche

Come cambiano nella famiglia

Lungo una riga, il raggio atomico cambia sorprendentemente poco — i protoni aggiunti attirano verso l'interno, mentre gli elettroni d aggiunti schermano verso l'esterno, con effetti che si annullano all'incirca. Densità e punti di fusione raggiungono il massimo al centro di ogni riga, dove è disponibile il maggior numero di elettroni per il legame metallico: il tungsteno fonde a 3,695 K, la temperatura più alta di qualsiasi metallo.

Nel mondo

A che cosa servono

Ferro

L'acciaio: di gran lunga il metallo più utilizzato e la base strutturale del mondo industriale.

Rame

Impianti elettrici, tubature e circuiti stampati di ogni dispositivo che possedete. Secondo solo all'argento come conduttore e molto più economico.

Titanio

Settore aerospaziale, componenti marini e impianti medicali: resistente quanto l'acciaio, il 45% più leggero e praticamente immune all'acqua di mare e ai fluidi corporei.

Cromo e nichel

Insieme formano l'acciaio inossidabile. Il cromo forma uno strato invisibile di ossido autoriparante; il nichel aggiunge tenacità e resistenza alla corrosione.

Gruppo del platino

Catalisi. Platino, palladio e rodio depurano i gas di scarico dei veicoli; periodicamente, il rodio è il metallo più costoso sulla Terra.

Oro e argento

Valuta, gioielli e — poiché l'oro non si corrode mai — placcatura dei contatti nell'elettronica ad alta affidabilità.

Manipolazione

Sicurezza

Estremamente vari. Ferro, zinco, rame, cobalto, manganese, molibdeno e cromo(III) sono oligoelementi essenziali; il cromo(VI) è un potente cancerogeno. Cadmio e mercurio sono veleni cumulativi. Il nichel è l'allergene da contatto più comune al mondo. Le polveri metalliche fini di molti metalli di transizione sono piroforiche.

Informazioni utili

  • Il tecnezio (43) è stato il primo elemento prodotto anziché trovato in natura e rimane il più leggero senza isotopi stabili.
  • Il mercurio è l'unico metallo liquido a temperatura ambiente — una conseguenza degli effetti relativistici sui suoi elettroni 6s.
  • Tutto l'oro estratto finora starebbe in un cubo con lati di circa 22 metri.

Domande frequenti

Informazioni sulla famiglia Metalli di transizione

Che cosa rende un elemento un metallo di transizione?

La definizione rigorosa dell'IUPAC è un elemento i cui atomi hanno un sottoguscio d parzialmente occupato, oppure che può formare un catione con un sottoguscio di questo tipo. Questo esclude tecnicamente zinco, cadmio e mercurio, i cui gusci d sono sempre completi; tuttavia, si trovano nel blocco d e vengono quasi sempre studiati insieme al gruppo. Questo sito segue la convenzione comune e li include.

Perché i metalli di transizione formano composti colorati?

Perché i loro orbitali d sono suddivisi in energie leggermente diverse dai ligandi circostanti e l'intervallo corrisponde per caso alle energie dei fotoni della luce visibile. Un elettrone assorbe un fotone per saltare l'intervallo; voi vedete il colore complementare. I composti dello zinco sono incolori proprio perché il guscio d dello zinco è completo e non lascia alcun intervallo da attraversare.

Perché sono molto più densi dei metalli dei gruppi 1 e 2?

Sono disponibili più elettroni per atomo per il legame metallico — fino a una dozzina — quindi gli atomi si attraggono molto più fortemente. Lo stesso forte legame conferisce loro elevati punti di fusione e durezza. L'osmio, al centro della riga 6, è l'elemento più denso che esista, con 22.6 g/cm³.

Continuate

Le altre nove famiglie

6 Metalli alcalini Li Na K Rb Cs Fr 6 Metalli alcalino-terrosi Be Mg Ca Sr Ba Ra 12 Metalli post-transizione Al Ga In Sn Tl Pb Bi 7 Metalloidi B Si Ge As Sb Te At 7 Non metalli H C N O P S Se 5 Alogeni F Cl Br I Ts 7 Gas nobili He Ne Ar Kr Xe Rn Og 15 Lantanoidi La Ce Pr Nd Pm Sm Eu 15 Attinoidi Ac Th Pa U Np Pu Am