I metalli di transizione sono uno qualsiasi dei vari elementi metallici come cromo, ferro e nichel che hanno elettroni di valenza in due gusci invece di uno solo. Un elettrone di valenza si riferisce a un singolo elettrone che è responsabile delle proprietà chimiche dell'atomo. I metalli di transizione sono buoni catalizzatori di metalli perché facilmente prestano e prendono elettroni da altre molecole. Un catalizzatore è una sostanza chimica che, se aggiunta a una reazione chimica, non influenza la termodinamica di una reazione ma aumenta la velocità di reazione.

Effetto dei catalizzatori

I catalizzatori funzionano per via catalitica nella reazione. Aumentano la frequenza delle collisioni tra i reagenti ma non modificano le loro proprietà fisiche o chimiche. I catalizzatori influenzano la velocità di reazione senza influenzare la termodinamica. I catalizzatori forniscono quindi un percorso alternativo, a energia più bassa, affinché la reazione abbia luogo. Un catalizzatore influenza lo stato di transizione di una reazione fornendo allo stato di transizione un percorso di attivazione dell'energia inferiore.

Metalli di transizione

I metalli di transizione vengono spesso confusi con i metalli "d-block" nella tavola periodica. Sebbene i metalli di transizione appartengano al d-block della tavola periodica degli elementi, non tutti i metalli del blocco-D possono essere chiamati metalli di transizione. Ad esempio, lo scandio e lo zinco non sono metalli di transizione, sebbene siano elementi del blocco-d. Perché un elemento del blocco D sia un metallo di transizione, deve possedere un d-orbitale riempito in modo incompleto.

Perché i metalli di transizione sono buoni catalizzatori

La ragione più importante per cui i metalli di transizione sono buoni catalizzatori è che possono prestare gli elettroni o ritirare gli elettroni dal reagente, a seconda della natura della reazione. La capacità dei metalli di transizione di essere in una varietà di stati di ossidazione, la capacità di interscambio tra gli stati di ossidazione e la capacità di formare complessi con i reagenti e di essere una buona fonte per gli elettroni rendono i metalli di transizione buoni catalizzatori.

Metalli di transizione come donatore di elettroni e donatore

Lo ione di scandio Sc3 + non ha elettroni d e non è un metallo di transizione. Lo ione zinco, Zn2 +, ha un d-orbitale completamente riempito e quindi non è un metallo di transizione. I metalli di transizione devono avere d-elettroni da risparmiare e hanno stati di ossidazione variabili e intercambiabili. Il rame è un esempio ideale di metallo di transizione con i suoi stati di ossidazione variabile Cu2 + e Cu3 +. Il d-orbitale incompleto consente al metallo di facilitare lo scambio di elettroni. I metalli di transizione possono sia dare che accettare elettroni facilmente, rendendoli così favorevoli come catalizzatori. Lo stato di ossidazione di un metallo si riferisce alla capacità del metallo di formare legami chimici.

Azione dei metalli di transizione

I metalli di transizione agiscono formando complessi con il reagente. Se lo stato di transizione della reazione richiede elettroni, i metalli di transizione nei complessi metallici subiscono reazioni di ossidazione o riduzione per fornire elettroni. Se c'è un eccesso di elettroni, i metalli di transizione possono contenere la densità elettronica in eccesso, aiutando così la reazione a verificarsi. La proprietà dei metalli di transizione per essere buoni catalizzatori dipende anche dalle proprietà di assorbimento o adsorbimento del metallo e del complesso del metallo di transizione.