Wat maakt overgangsmetalen zo uniek?

Overgangsmetalen omvatten gewone metalen zoals ijzer en goud. De overgangsmetalen verschijnen in de middelste kolommen van het periodiek systeem. Redenen waarom overgangsmetalen uniek zijn, zijn onder meer legeringseigenschappen, constructievoordelen, elektriciteitsgeleiding en hun gebruik als katalysatoren.

Overgangsmetalen bevatten atomen van vergelijkbare grootte als ze zich in dezelfde rij van het periodiek systeem bevinden. Overgangsmetaalatomen in rij D, zoals zink en ijzer, hebben bijvoorbeeld ongeveer dezelfde straal, dus ze zijn gemakkelijk met elkaar te mengen, waardoor een metaallegering ontstaat. Legeringen zijn nuttig omdat het gecombineerde metaal de voordelen van het ene metaal bevat, zoals corrosieweerstand, en de nadelen van het andere metaal, zoals hogere kosten, kan verminderen. Nikkel en koper zijn ook overgangsmetalen in rij D, waardoor ze gemakkelijk kunnen worden gemengd om munten en sculpturen van metaallegeringen te smeden.

Overgangsmetalen hebben meestal verschillende oxidatietoestanden. Elementen die in andere kolommen worden gevonden, hebben vaak een enkele oxidatietoestand, chloor is altijd -1, calcium is altijd +2. Dit betekent dat wanneer wetenschappers naar calciumchloride verwijzen, het altijd de verbinding CaCl2 is, aangezien de som van de oxidatietoestanden nul is in een ionische verbinding. Een overgangsmetaal zoals mangaan heeft verschillende oxidatietoestanden, dus het combineren met zuurstof, -2, geeft je niet genoeg informatie om de formule van mangaanoxide uit te leggen. Wetenschappers schrijven mangaan (IV) oxide om mangaan te beschrijven in de +4 oxidatietoestand, dus het oxide is MnO2. Dit is een andere verbinding dan mangaan(II)oxide, MnO.

Overgangsmetalen bevatten nuttige structurele eigenschappen. Elementen zoals koper en ijzer kunnen in verschillende vormen worden gebogen, terwijl ze sterk genoeg blijven om andere gewichten te dragen. Hierdoor zijn de overgangsmetalen goed te gebruiken in de bouw. Het gemak van het buigen van het metaal, of de kneedbaarheid, en de eigenschap van het metaal om uit te rekken zonder te breken, of ductiliteit, zijn voordelen van veel overgangsmetalen.

Overgangsmetalen zijn goede geleiders. Metalen zoals koper, goud en zink, uitgerekt tot draden, transporteren elektriciteit via hoogspanningsleidingen en tussen apparaten in huis. Overgangsmetalen zijn goede geleiders om dezelfde reden dat ze meerdere oxidatietoestanden hebben; ze kunnen verschillende aantallen elektronen accepteren.

Alle overgangsmetaalatomen in een rij van het periodiek systeem hebben dezelfde rangschikking van elektronen in de buitenste orbitale schil van het metaal atoom, en een binnenste orbitaal van het metaalatoom vult zich met elektronen die van links naar rechts over de rij bewegen, volgens de Colorado State Universiteit. De buitenste orbitaal is al gevuld, dus het atoom voegt elektronen toe of verliest ze zonder de eigenschappen zoals de atoomstraal sterk te veranderen.

Biologische organismen bevatten overgangsmetalen. Overgangsmetaalkatalysatoren versnellen veel reacties in het lichaam, dus kleine hoeveelheden van veel overgangsmetalen zijn noodzakelijke mineralen die in vitaminepillen worden aangetroffen. Overgangsmetaalcomplexen omvatten medicijnen zoals het kankermedicijn Cisplatin, volgens de Michigan State University.