En una definición sencilla podemos decir
que los metales de transición son elementos simples que se
caracterizan por poseer un brillo
especial, por una buena conductividad del calor y de la electricidad, un cierto
grado de plasticidad y una tendencia clara a formar grupos de átomos
con carga positiva .
Se
especifica que casi todos los elementos de transición son metales típicos, contándose
con elevada dureza,
con puntos de fusión y ebullición altos, son buenos conductores tanto
del calor como de la electricidad. Muchas de las características de los metales
de transición se deben a la capacidad de los electrones del orbital d de
localizarse dentro de la red metálica. En metales, cuantos más electrones
compartan un núcleo, más fuerte es el metal. Poseen una gran versatilidad de
estados de oxidación, pudiendo alcanzar una carga positiva tan alta como la de
su grupo, e incluso en ocasiones negativa.
Entre
algunas características básicas se presentan las siguientes:
- Sus combinaciones son fuertemente coloreadas y paramagnéticas
- Sus potenciales normales suelen ser menos negativos que los de los metales representativos, estando entre ellos los llamados metales nobles.
- Pueden formar aleaciones entre ellos.
- Son en general buenos catalizadores.
- Son sólidos a temperatura ambiente (excepto el mercurio)
- Forman co iónicos.
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| La tabla muestra algunos de los estados de oxidación encontrados en compuestos de metales de transición. Un círculo lleno representa el estado de oxidación común, un anillo de centro blanco representa uno menos común (menos favorable energéticamente). |
Ciertos
patrones en los estados de oxidación surgen a través de los periodos de los
elementos de transición:
- El número de estados de oxidación aumenta para cada ion hasta el Mn, a partir del cual comienza a disminuir. Los últimos metales de transición tienen una mayor atracción entre protones y electrones (ya que hay más de cada uno presentes), lo que requeriría más energía para eliminar los electrones.
- Cuando los elementos están en estados de oxidación bajos, se pueden encontrar como iones simples. Sin embargo, los metales de transición en estados de oxidación elevados se encuentran generalmente unidos covalentemente a elementos electronegativos como oxígeno o flúor formando iones poliatómicos como el cromato, vanadato, o pernanganato.
Otras
propiedades con respecto a la estabilidad de los estados de oxidación:
- Iones en elevados estados de oxidación tienden a ser buenos agentes oxidantes, mientras que elementos en bajos estados de oxidación tienden a ser buenos agentes reductores.
- Iones 2+ a través del periodo comienzan como fuertes reductores y se vuelven más estables.
- Iones 3+ comienzan estables y se vuelven más oxidantes a través del periodo
Actividad catalítica
Compuestos coloreados
Debido a su estructura, los metales de transición forman muchos iones
y complejos coloreados. Los colores pueden cambiar entre diferentes
iones de un mismo elemento. Por ejemplo el MnO4− (Mn en el estado de oxidación 7+) es un compuesto violeta, mientras que Mn2+ es rosado pálido.
La coordinación por ligandos puede jugar su parte en determinar el color en un compuesto de transición debido a cambios en la energía de los orbitales d.
Los ligandos eliminan la degeneración de los orbitales y los dividen en
grupos de alta y baja energía. La diferencia de energía entre los
orbitales de alta y baja energía determinará el color de la luz que es
absorbida, ya que la radiación electromagnética se absorbe si tiene una
energía que se corresponda con esta diferencia. Cuando un ion con
ligandos absorbe luz algunos electrones son promovidos a un orbital de
mayor energía. Si la luz absorbida es de diferente frecuencia, se
observan diferentes colores.
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| De izquierda a derecha, solución acuosa de: Co(NO3)2 (rojo); K2Cr2O7 (anaranjado); K2CrO4 (amarillo); NiCl2 (verde); CuSO4 (azul); KMnO4 (violeta). |
El color de un complejo depende de:
- la naturaleza del ion metálico, particularmente el número de electrones en los orbitales d
- el orden de los ligandos alrededor del ion metálico (por ejemplo, diferentes isomeros pueden mostrar diferentes colores)
- la naturaleza de los ligandos rodeando al ion metálico. Si los ligandos son más fuertes, es mayor la diferencia de energía entre los grupos 3d.
El complejo formado por el elemento zinc del bloque d (aunque no es
estrictamente un elemento de transición) es incoloro, porque los
orbitales 3d están completos y los electrones no son capaces de
desplazarse al grupo superior.
Las características de los metales de
transición son muy variadas, algunos se encuentran en la naturaleza en forma de
compuestos; otros se encuentran libres.
Estos elementos no son
tan activos como los representativos, todos son metales y por tanto son
dúctiles, maleables, tenaces, con altos puntos de fusión y ebullición,
conductores del calor y la electricidad. Poseen orbitales semilleros, y debido
a esto es su variabilidad en el estado de oxidación.
