INTRODUÇÃO AOS
ELEMENTOS DE
TRANSIÇÃO
d
INTRODUÇÃO
Três séries de elementos são formados pelo
preenchimento dos níveis eletrônicos :
3d - 4d e 5d
Em conjunto eles constituem os
elementos do BLOCO d.
São chamados ELEMENTOS DE
TRANSIÇÃO.
INTRODUÇÃO
 Suas propriedades são intermediárias. Pois
estão entre osINTRODUÇÃO
do bloco s e do bloco p.
 Estão entre os elementos altamente
reativos,que formam compostos iônicos, e
os elementos que formam compostos
covalentes.
 No bloco d, os elétrons vão sendo
adicionados
ao
penúltimo
nível,
expandindo-o de 8 para 18 elétrons.
INTRODUÇÃO
 Os
elementos
de
transição
são
caracterizados pelo fato de possuírem um
nível d parcialmente preenchido.
 Os elementos do grupo 12 (grupo do Zn),
tem configuração d10 , apresentando
diferenças entre os demais pois está
completo.
 Os elementos de transição constituem três
séries completas de dez elementos e uma
quarta série incompleta.
Caráter Metálico
 O penúltimo nível eletrônico foi expandido nos
elementos do bloco d.
 Possuem muitas propriedades físicas e
químicas em comum.
 Todos os elementos de transição são METAIS.
 Bons condutores de eletricidade e de calor,
apresentam brilho metálico e são duros,
resistentes e dúcteis.
 Formam ligas com outros metais.
ESTADO DE OXIDAÇÃO
VARIÁVEL
 Um dos aspectos mais interessantes dos
elementos de transição é o fato deles
poderem existir em diversos estados de
oxidação .
 Além disso, os estados variam de uma em
uma unidade, exemplo :
Fe3+ e Fe2+
Cu2+ e Cu1+
ESTADO DE OXIDAÇÃO
VARIÁVEL
 O Sc pode ter ns2d1 envolvidos em ligações,
portanto o seu estado de oxidação será
(+III) ou somente o ns2 com o estado de
oxidação (+II).
 Baixos estados de oxidação ocorrem
principalmente no caso de complexos com
ligantes que formam ligações , como no
monóxido de carbono.
ESTABILIDADE DOS
ELEMENTOS
 Os compostos são considerados estáveis
quando subsistem à temperatura ambiente,
não são oxidados pelo ar, não são
hidrolisados pelo vapor d’água e não sofrem
reação de decomposiçãoa temperaturas
normais.
 Geralmente os elementos com estados de
oxidação mais elevados são mais estáveis.
COMPLEXOS
 Os elementos de transição são os que mais
formam compostos de coordenação.
ESTADO DE OXIDAÇÃO
 Esses gruposVARIÁVEL
são denominados de ligantes.
Um ligante pode ser uma molécula neutra
como o NH3, ou íons tais como Cl- ou CN-.
 O COBALTO (Co) é o que mais forma
complexos.
 Esta tendência de formar complexos se deve
ao fato de serem íons pequenos e de carga
elevada, orbitais vazios de energia baixa
TAMANHO DOS ÁTOMOS E
ÍONS
 Os raios covalentes dos elementos de
transição decrescem da esquerda para a
direita ao longo de uma série de transição.
 Os átomos dos elementos de transição são
menores que dos elementos dos Grupos 1e
2 do mesmo período.
 Os elementos são classificados em grupos
verticais de três elementos (TRIÁDES)
ESTADO DE OXIDAÇÃO
VARIÁVEL
 Os estados de oxidação apresentados pelos
elementos de transição podem ser
relacionados às estruturas eletrônicas.
 O Ca precede o 1o de transição, tendo a
estrutura : 1s2.........4s2
 Logo, os dez elementos de transição que se
seguem ao Ca devem ter um a dez elétrons
d adicionados : 3d1..............3d10, exceto
para o Cr e Cu .
ESTABILIDADE DOS
ELEMENTOS
 Os elementos são considerados estáveis
quando subsistem à temperatura ambiente,
não são oxidados pelo ar, não são
hidrolisados por vapor d’água e não sofrem
reação de decomposição a temperaturas
normais.
 Os elementos com estados de oxidação
maiores geram compostos mais estáveis.
COMPLEXOS
 Os elementos de transição exibem uma
tendência inigualada de formar compostos
de coordenação com grupos capazes de doar
um par de elétrons. São chamados de
LIGANTES. Um ligante pode ser uma
molécula neutra como o NH3, ou íons tais
como Cl- ou CN-. O Co forma mais
complexos que qualquer outro elemento.
 Íons
pequenos,
carga
elevada
e
disponibilidade de orbitais vazios
TAMANHO DOS ÁTOMOS E
ÍONS
 Os raios covalentes dos elementos de
transição decrescem da esquerda para a
direita ao longo de uma série de transição,
onde se observa um pequeno aumento de
tamanho.
 Os átomos dos elementos de transição são
menores que os elementos do grupo 1 e 2 do
mesmo período.
 Há um decréscimo gradual de tamanho ,
sendo denominado de contração.
DENSIDADE
 Os volumes atômicos dos elementos de
transição são baixos.
 As densidades dos elementos de transição
são elevadas.
 Todos têm uma densidade superior a 5,
exceções são o Sc, Y e o Ti.
 Os mais densos são o Os (22,57) e o
Ir(22,61)
PONTOS DE FUSÃO E DE
EBULIÇÃO
 São muito elevados, pois fundem acima de
1000o e fervem acima de 2000o.
 Os valores elevados se devem ao tipo de
ligação que se verifica e o aspecto metálico.
 Estes elevados pontos de fusão contrastam
marcadamente com as baixas temperaturas
de fusão dos metais do bloco s Li (181o)
REATIVIDADE DOS METAIS
 São reativos para reagirem com ácidos
inorgânicos, liberando H2.
 Alguns apresentam baixos potenciais de
eletrodo padrão e são inertes ou nobres.
 A inércia é favorecida por elevadas
entalpias de sublimação, altas energias de
ionização e baixas entalpias de solvatação.
 A tendência a um caráter “nobre” é mais
pronunciada nos metais do grupo da Pt.
ENERGIAS DE IONIZAÇÃO
 A facilidade com que um elétron pode ser
removido do átomo de um metal de
transição é intermediária entre aquelas dos
blocos s e p.
 Varia num amplo intervalo de valores, de
541 KJ/mol para 1.007 KJ/mol.
 Esses valores sugerem que os elementos de
transição são menos eletropositivos que os
metais dos Grupos 1 e 2.
COR
 Muitos compostos iônicos e covalentes dos
elementos de transição são coloridos. Em
contraste, os elementos dos blocos s e p são
invariavelmente brancos.
 Quando a luz atravessa um certo material,
ela perde aqueles comprimentos de onda
que são absorvidos.
 Se a absorção ocorrer na região visível do
espectro, a luz transmitida tem a cor
complementar da cor que foi absorvida.
POLARIZAÇÃO
 A cor decorre da polarização dos haletos
pelo íon Ag+. Isso significa que ele distorce
a nuvem eletrônica, aumentando a
contribuição covalente na ligação.
 A polarizabilidade dos íons aumenta com o
tamanho, assim o I- é o mais polarizado e o
mais colorido.
 Outros casos : Ag2CO3 e Ag3PO4 são
amarelos.
CAMADA d ou f PARCIALMENTE
PREENCHIDA
 A cor pode ter uma causa inteiramente
diferente em íons com camadas d ou f
incompletas. Essa origem da cor é muito
importante na maioria dos íons dos metais
de transição.
 A cor de um complexo depende da
magnitude da diferença de energia entre os
dois níveis d.
 Natureza do ligante e do tipo de complexo.
PROPRIEDADES MAGNÉTICAS
 Quando uma substância é colocada num campo
magnético de intensidade H, a intensidade do
campo magnético dentro da substância poderá ser
maior ou menor que H.
 Se o campo dentro da substância for maior que H,
a substância é paramagnética.(atrai)
 O paramagnetismo decorre da presença de spins
de elétrons desemparelhados no átomo.
 Se o campo dentro da substância for menor que H,
a substância é diamagnética.(repele)
PROPRIEDADES MAGNÉTICAS
 Em compostos diamagnéticos todos os spins
eletrônicos estão emparelhados. O efeito
paramagnético é muito maior que o efeito
diamagnético.
 Deve-se frisar que o Fe, Co e Ni são
materiais FERROMAGNÉTICOS.
(alinham e apontam todos para uma mesma
direção.)
PROPRIEDADES MAGNÉTICAS
 Muitos compostos dos elementos de
transição são paramagnéticos, pois contêm
níveis eletrônicos parcialmente preenchidos.
 O número de elétrons desemparelhados
pode ser calculado medindo-se o momento
magnético.
 Materiais diamagnéticos não possuem
elétrons desemparelhados, tendo momento
magnético igual a zero.
PROPRIEDADES CATALÍTICAS
 Muitos metais de transição e seus
compostos apresentam propriedades
catalíticas.
 TiCl3 usado como catalisador de ZieglerNatta na fabricação de polietileno
 V2O5 converter SO2 em SO3 no processo de
fabricação do ácido sulfúrico.
 Pt encontra uso crescente em conversores
de três estágios para gases de escape de
automóveis.
PROPRIEDADES CATALÍTICAS
 CuCl2 processo Deacon de fabricação de Cl2
a partir do HCl
 Pd usado em reações de hidrogenação
 Fe usado no processo de Haber-Bosch de
fabricação de NH3
 MnO2 usado como catalisador na reação de
decomposição do clorato de potássio a
oxigênio.
 FeCl3 usado na fabricação do CCl4.
PROPRIEDADES CATALÍTICAS
 Em alguns casos, os metais de transição
podem formar compostostos intermediários
instáveis, devido à sua valência variável.
 Em outros casos o metal de transição
fornece uma superfície adequada para que
uma dada reação ocorra.
 Enzimas são catalisadores que aumentam as
velocidades de reações específicas,
contendo metais de transição.
NÃO-ESTEQUIOMETRIA
 Uma outra caraterística dos elementos de
transição é a possibilidade de formação de
compostos não-estequiométricos. Trata-se
de compostos de estrutura e composição
indefinidas.
 Exemplo : FeO , não sendo 1:1 a proporção,
mas sim Fe0,94 O a Fe0,84O
 A não-estequiometria é observada
particularmente em compostos do Grupo 16
ABUNDÂNCIA
 Três dos metais de transição são muito abundantes
na crosta terrestre, Fe é o quarto, Ti é o nono e o
Mn é o décimo segundo.
 Os elementos da primeira série de transição com
números atômicos pares são mais abundantes que
os seus vizinhos com números atômicos ímpares.
Exceção é o manganês.
 Os elementos da segunda e terceira séries são
muito menos abundantes que os da primeira série.
 Tc não existe na natureza
DIFERENÇAS ENTRE A PRIMEIRA SÉRIE
E AS OUTRAS SÉRIES
 Ligação metal-metal e formação de CLUSTERS
 Ligações metal-metal (M-M) ocorrem não apenas
nos metais , mas em alguns dos seus compostos.
 Os elementos da primeira série raramente formam
compostos contendo ligações M-M.
 Os elementos da segunda e terceira séries, formam
muito mais frequentemente,compostos com
ligações M-M. Eles formam carbonil-complexos
com ligações M-M
QUESTÕES
 Como você definiria um elemento de transição ? Cite as
propriedades associadas a esses elementos ?
 Como as seguintes propriedades variam nos elementos de
transição : a) caráter iônico, b) propriedades básicas, c)
estabilidade dos diferentes estados de oxidação,d)
capacidade de formar complexos.
 Dê exemplos ou justifique as seguintes propriedades
química dos metais de transição : a) o óxido com o metal
no estado de oxidação mais baixo é básico, enquanto que o
óxido com o metal no seu estado de oxidação máximo é
geralmente ácido.
QUESTÕES
 Como se formam os complexos ?
 Qual o motivo dos metais de transição formarem muitos





complexos ?
Como varia o tamanho nos metais de transição ao longo da
TP ?
Como se explica serem os metais de transição os mais
densos ?
Como se explica os metais de transição apresentarem P.F e
P.E. elevados ?
Como se verifica a reatividade dos metais de transição ?
Como varia o potencial de ionização cde um metal de
transição ?
QUESTÕES
 Como se esclarece que os metais de transição formam






soluções coloridas ?
De que depende a cor ?
Qual a explicação para os elementos que apresentam s e p
não originarem soluções coloridas, mas sim soluções
incolores ?
Como você explica as propriedades magnéticas dos metais
de transição ?
O que vem a ser uma substância paramagnética,
diamagnética e ferromagnética ? Exemplifique.
Como se determina o número de elétrons desemprelhados?
O que é necessário para uma substância ser atraída ?
QUESTÕES
 Qual a abundância dos metais de transição na natureza ?
 Onde se pode constatar as propriedades catalíticas de




muitos metais de transição e de seus compostos ?
Qual a explicação para os metais de transição formarem
compostos não-estequiométricos ?
Qual a diferença que você citaria em relação a metais de
transição da primeira série com os metais de transição da
segunda série ?
O que vem a ser uma ligação metal-metal ?
Qual a explicação para os metais de transição formarem
compostos intermediários ?