MÉTAUXMétaux de transition

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Propriétés atomiques

Les éléments de transition se caractérisent par une participation des orbitales d à la liaison chimique. Cette définition englobe donc tous les atomes et les ions qui possèdent une sous-couche d incomplète : 3d du scandium au cuivre, 4d de l'yttrium à l'argent et 5d du lanthane à l'or. Le remplissage progressif des sous-couches 4f et 5f conduit aux séries des « éléments de transition interne » : les lanthanides (du cérium au lutétium) et les actinides (de l'actinium au lawrencium). On répertorie ainsi, sous l'expression d'éléments de transition, 56 des 117 éléments connus (au début de 2008) de la classification périodique.

L'évolution de leur cortège électronique se traduit par une variation du nombre d'électrons dans les couches profondes (n − 1)d ou (n − 2)f, la couche externe ne comportant au maximum que deux électrons ns, à l'exclusion de tout électron np. Il en résulte de grandes analogies entre tous ces éléments de transition.

La majeure partie de leurs propriétés s'explique à l'aide de la théorie du champ des ligands (ou « champ des coordinats »), qui considère la force des liaisons covalentes entre un atome (ou un ion) de transition A et un groupe de n ligands X en fonction de la symétrie du complexe AXn formé. La dégénérescence des cinq orbitales d de A est alors levée, les trois orbitales t2g (dxy, dyz et dzx) étant par exemple stabilisées en champ octaédrique (c'est l'inverse en champ tétraédrique) au détriment des deux orbitales eg (dx2 − y2 et dz2) d'une énergie Δc. Pour un atome (ou un ion) A donné, l'éclatement Δc dépend de la nature du ligand ; au sein de la série néphélauxétique, il augmente dans l'ordre :

Pour un ligand donné, l'énergie Δc augmente par passage de la couche 3d à la couche 4d ; elle dépend en outre de la symétrie de l'édifice, puisque, par exemple, Δtétra = 4/9 (Δocta). L'énergie Δc augmente enfin avec la charge de l'ion.

En pr [...]


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Spin fort et spin faible

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André CASALOT, « MÉTAUX - Métaux de transition », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 23 novembre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/metaux-metaux-de-transition/