Os Metais de Transição são definidos pela IUPAC como “elementos cujo átomo possui um subnível d incompleto ou que podem formar cátions com subnível d incompleto”. Na Tabela Periódica, correspondem ao bloco d, abrangendo os grupos 3 a 12. Em sentido amplo didático, incluem-se também os elementos do grupo 12 (Zn, Cd, Hg), embora, pelo critério estrito, muitas vezes não sejam considerados de transição por apresentarem d10 no estado de oxidação mais comum.
Transição externa × transição interna
Os Lantanóides (57–71) e Actinóides (89–103) são a chamada transição interna (bloco f). Alguns autores os separam dos “metais de transição” por exibirem propriedades próprias. Já os “metais de transição externa” pertencem ao bloco d:
- 1º período de transição (3d): Z = 21 a 30 (Sc a Zn)
- 2º período de transição (4d): Z = 39 a 48 (Y a Cd)
- 3º período de transição (5d): Z = 72 a 80 (Hf a Hg)
A nomenclatura “metais de transição” reflete a posição intermediária entre os grupos 2 e 13, com a adição sucessiva de elétrons ao subnível d.
Configuração eletrônica e tendências
De forma geral, a configuração de valência pode ser representada por (n−1)d1–10ns0–2. A ocupação do subnível d governa diversas tendências:
- Estados de oxidação variados (ex.: Fe²⁺/Fe³⁺, Cu⁺/Cu²⁺, Mn de +2 a +7), favorecendo química de coordenação rica.
- Energia de ionização moderada e raios iônicos que permitem múltiplas geometrias de complexos (octaédrica, tetraédrica, quadrado-planar).
- Contração lantanídica: a redução de raio nos lantanóides afeta 4d/5d, tornando elementos 5d frequentemente mais densos e com pontos de fusão elevados.
Propriedades características
- Dureza e altos pontos de fusão/ebulição (com exceções, p.ex., Hg é líquido em condições ambientes).
- Boa condução de calor e eletricidade (Cu, Ag, Au são referências em condutividade).
- Complexos coloridos e paramagnetismo decorrentes de transições d–d e elétrons desemparelhados (teoria do campo cristalino / campo ligante).
- Atividade catalítica elevada: superfícies metálicas e múltiplos estados de oxidação facilitam mecanismos redox e ativação de ligantes.
Reatividade e química de coordenação
Os metais de transição formam complexos com diversos ligantes (H₂O, NH₃, haletos, CN⁻, CO, fosfinas), modulando cor, magnetismo e reatividade. A força do campo ligante (série espectroquímica) influencia a separação energética dos orbitais d (Δ), definindo se o complexo será alto-spin ou baixo-spin.
Exemplos e aplicações
- Ferro (Fe): base dos aços e ligas; espécies Fe²⁺/Fe³⁺ em processos biológicos (hemoglobina) e industriais.
- Cobre (Cu): condutores elétricos, ligas (latão, bronze) e catálise.
- Cromo (Cr): inoxidabilidade em aços inox; compostos de Cr(VI) são tóxicos e requerem controle rigoroso.
- Níquel (Ni) e Cobalto (Co): baterias, ligas resistentes e catálise de hidrogenação/desidrogenação.
- Vanádio (V): catalisador (p.ex., V₂O₅ no processo de ácido sulfúrico), ligas de alta resistência.
- Paládio (Pd), Platina (Pt) e Ródio (Rh): catalisadores em química fina, reformadores e conversores catalíticos automotivos.
- Titânio (Ti): ligas leves e resistentes; TiO₂ como pigmento e fotocatalisador.
Aspectos ambientais e segurança
Alguns metais de transição e seus compostos apresentam toxicidade (p.ex., compostos de Cr(VI), Cd, Hg). Boas práticas incluem controle de exposição, descarte conforme normas e substituição por alternativas menos perigosas quando possível.
FAQ – Perguntas Frequentes sobre Metais de Transição
Quais grupos formam os Metais de Transição?
Correspondem ao bloco d da tabela, grupos 3 a 12. Em materiais didáticos, Zn, Cd e Hg podem aparecer como de transição; pelo critério IUPAC estrito, nem sempre são incluídos.
Por que muitos compostos de metais de transição são coloridos?
Devido a transições eletrônicas d–d e à interação metal–ligante (campo cristalino/campo ligante), que dividem os níveis de energia dos orbitais d.
O que diferencia transição externa da interna?
A transição externa envolve o bloco d (grupos 3–12). A transição interna abrange Lantanóides e Actinóides (bloco f), que possuem comportamento químico distinto.
Por que metais de transição são bons catalisadores?
Possuem múltiplos estados de oxidação e sítios de coordenação que ativam reagentes, facilitam etapas redox e estabilizam intermediários de reação.
Quais são exemplos de aplicações industriais?
Aços e ligas (Fe, Cr, Ni), condutores (Cu), catalisadores (Pt, Pd, Rh, V₂O₅), pigmentos e materiais de alto desempenho (Ti e suas ligas).
Os elementos do grupo 12 são sempre metais de transição?
Didaticamente podem ser listados como tal; no critério IUPAC estrito, não, pois exibem d10 no estado comum e não têm subnível d incompleto como cátion mais estável.