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Métaux de transition (Union des Professeurs de Physique et de Chimie)

Abderrahmane Al jazairi 13 h 29
Les éléments de transition
Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn            Z = 21 à 30
Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd         Z = 39 à 48
La, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg         Z = 57, 72 à 80

Des « éléments » atout fer !

Les éléments de transition représentent une large fraction de la classification périodique. Ils constituent essentiellement le bloc d. Leurs métaux et alliages possèdent des propriétés mécaniques, électriques, magnétiques remarquables utilisés dans la vie de tous les jours (fer, cuivre, zinc …). Ils ont une chimie extrêmement riche, de multiples degrés d’oxydation, de nombreux types de liaison, des complexes moléculaires de structures très variables. Ils sont très utilisés pour leur réactivité en catalyse et comme centres actifs en chimie biologique (métalloprotéines). Le fer est, parmi eux, le plus abondant et le plus utilisé. D’où notre mauvais titre, des éléments à tout faire … ou presque. Nous donnons ici une brève vue générale des éléments et de leurs composés. Se reporter aux dossiers par éléments, parus (titane, manganèse, fer, cobalt, nickel cuivre, zinc…) ou à paraître pour plus de données.

Place dans la classification périodique
Le bloc d est situé entre les groupes 2 et 13 de la classification périodique et comporte trois lignes de 10 éléments (éléments 3d, 4d, 5d) dont la première se situe à la quatrième ligne de la classification. Même si on ne doit pas confondre bloc d et éléments de transition, les éléments de transition font tous partie du bloc d. Si l’on définit les éléments de transition comme les éléments pour lesquels il existe une sous-couche d incomplète, dans l’un de leurs degrés d’oxydation (voir ci-dessous), ceci exclut la colonne 12 (zinc, cadmium, mercure) dont les éléments ont une configuration nd10 dans leur degré d’oxydation usuel le plus élevé (2+). Enfin, dans le tableau périodique publié par l’IUPAC, le lanthane est ajouté à la famille des lanthanides, qui sont parfois qualifiés d’éléments de transition internes. Si les choses sont aujourd’hui (presque) claires, la versatilité de la chimie des éléments de transition a donné bien du fil à retordre à Mendeleiev pour placer ces éléments dans la classification !

Première ligne (3d)
Élément
Symbole/
Numéro atomique
Configuration électronique
Degrés d’oxydation
Principaux
Abondance (croute terrestre / ppm *)
Scandium
Sc 21
[Ar] 3d14s2
+3
25, 31ème
Titane
Ti 22
[Ar] 3d24s2
+2 +3, +4
6320, 9ème
Vanadium
V 23
[Ar] 3d34s2
de +2 à +5
136, 19ème
Chrome
Cr 24
[Ar] 3d54s1
de +2 à +6
122, 21ème
Manganèse
Mn 25
[Ar] 3d54s2
de +2 à +7
900, 12ème
Fer
Fe 26
[Ar] 3d64s2
de +2 à +6
50000, 4ème
Cobalt
Co 27
[Ar] 3d75d14s2
de +2 à +5
29, 30ème
Nickel
Ni 28
[Ar] 3d84s2
de +2 à +4
99, 22ème
Cuivre
Cu 29
[Ar] 3d104s1
de +1 à +3
68, 25ème
Zinc
Zn 30
[Ar] 3d104s2
+2
76, 24ème

Deuxième ligne (4d)
Yttrium
Y 39
[Kr] 4d15s2
+3
31, 29ème
Zirconium
Zr 40
[Kr] 4d25s2
+2 +3, +4
162, 18ème
Niobium
Nb 41
[Kr] 4d45s1
de +2 à +5
20, 32ème
Molybdène
Mo 42
[Kr] 4d55s1
de +2 à +6
1,2, 55ème
Technecium
Tc 43
[Kr] 4d55s2
de +2 à +7
-
Ruthénium
Ru 44
[Kr] 4d75s1
de +2 à +8
10-4
Rhodium
Rh 45
[Kr] 4d85s1
de +2 à +6
10-4
Palladium
Pd 46
[Kr] 4d10
0, +2, +4
1,5. 10-2
Argent
Ag 47
[Kr] 4d105s1
de +1 à +3
8. 10-2
Cadmium
Cd 48
[Kr] 4d105s2
+2
16. 10-2

Troisième ligne (5d)
Lanthane
La 57
[Xe] 5d16s2
+3
35, 28ème
Hafnium
Hf 72
[Xe] 5d26s2
+2 +3, +4
2,8, 44ème
Tantale
Ta 73
[Xe] 5d36s2
de +2 à +5
1,7, 52ème
Tungstene
W 74
[Xe] 5d46s2
de +2 à +6
1,2, 55ème
Rhenium
Re 75
[Xe] 5d56s2
de +2 à +7
10-3
Osmium
Os 76
[Xe] 5d66s2
de +2 à +8
5. 10-3
Iridium
Ir 77
[Xe] 5d76s2
de +2 à +6
10-3
Platine
Pt 78
[Xe] 5d96s1
0, +2, de +4 à +6
10-2
Or
Au 79
[Xe] 5d106s1
+1, +3, +5
4.10-3
Mercure
Hg 80
[Xe] 5d106s2
+1, +2
8. 10-2

* Les chiffres – les estimations – varient d’une source à une autre. Ces données, en partie réactualisées proviennent de W.S. Fyfe, Geochemistry, Oxford University Press, 1974


Reference: http://national.udppc.asso.fr/index.php/40-aic-2011/classification-periodique/420-metaux-de-transition-presentation
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