Métaux de transition

Qu’est-ce qu’un métal de transition ?

Les métaux de transition occupent les groupes 3 à 12, le large bloc central du tableau périodique. D’un élément à l’autre le long d’une ligne, l’électron supplémentaire vient se placer dans une sous-couche d interne plutôt que sur la couche externe. C’est ce remplissage interne qui donne son nom au bloc : il marque la transition entre les métaux réactifs du bloc s, à gauche, et le bloc p, à droite.

Comme les électrons d ont une énergie proche de celle des électrons externes, beaucoup de métaux de transition peuvent perdre un nombre variable d’électrons. Le fer forme des ions 2+ et 3+ ; le manganèse présente des états stables de +2 à +7. Cette souplesse gouverne une grande partie de leur chimie.

Pourquoi leurs composés sont si colorés

Lorsque d’autres atomes se lient à un ion de métal de transition, ils séparent les niveaux d’énergie de ses orbitales d. Les électrons peuvent alors sauter de l’une à l’autre en absorbant certaines couleurs de la lumière visible, et nous voyons les couleurs restantes. Voilà pourquoi le sulfate de cuivre est bleu, le permanganate de potassium violet foncé et les composés du chrome jaunes, orange ou verts. Les couleurs des rubis, des émeraudes et des saphirs viennent toutes de traces de métaux de transition.

Des catalyseurs qui font tourner l’industrie

Leur capacité à changer d’état d’oxydation et à fixer d’autres molécules à leur surface fait des métaux de transition de remarquables catalyseurs : ils accélèrent les réactions sans être consommés.

• Fer : le procédé Haber, qui produit l’ammoniac des engrais et nourrit environ la moitié de l’humanité
• Platine, palladium et rhodium : les pots catalytiques qui dépolluent les gaz d’échappement
• Nickel : l’hydrogénation des huiles végétales
• Vanadium : le procédé de contact pour l’acide sulfurique

Les détenteurs de records

Les métaux de transition comptent les extrêmes du monde métallique. Le tungstène possède le point de fusion le plus élevé de tous les métaux, 3 422 °C. L’osmium est l’élément naturel le plus dense, suivi de près par l’iridium. L’argent conduit l’électricité et la chaleur mieux que tout autre élément. À l’autre extrémité, le mercure est le seul métal liquide à température ambiante.

Les métaux de la civilisation

L’or, l’argent et le cuivre furent parmi les premiers métaux utilisés par l’homme, et l’âge du bronze comme l’âge du fer doivent leur nom à des technologies de métaux de transition. L’acier, un alliage de fer contenant un peu de carbone et souvent du chrome, du nickel ou du vanadium, reste l’ossature des immeubles, des ponts et des machines. Le titane rend les avions et les implants médicaux légers et résistants, et le zinc protège l’acier de la rouille par galvanisation.