Metalli di transizione

Che cosa rende un metallo «di transizione»

I metalli di transizione occupano i gruppi dal 3 al 12, l’ampio blocco centrale della tavola periodica. Procedendo lungo un periodo, ogni elemento aggiunge un elettrone a un sottolivello d interno anziché al guscio esterno. È questo riempimento interno a dare il nome al blocco: segna il passaggio tra i reattivi metalli del blocco s a sinistra e il blocco p a destra.

Poiché gli elettroni d hanno energie vicine a quelle degli elettroni esterni, molti metalli di transizione possono cedere un numero variabile di elettroni. Il ferro forma ioni sia 2+ sia 3+; il manganese ha stati stabili da +2 a +7. Questa versatilità è il motore di gran parte della loro chimica.

Perché i loro composti sono così colorati

Quando altri atomi si legano a uno ione di un metallo di transizione, separano le energie dei suoi orbitali d. Gli elettroni possono allora saltare dall’uno all’altro assorbendo determinati colori della luce visibile, e noi vediamo i colori che restano. Ecco perché il solfato di rame è blu, il permanganato di potassio viola intenso e i composti del cromo gialli, arancioni o verdi. Anche i colori di rubini, smeraldi e zaffiri derivano da tracce di metalli di transizione.

Catalizzatori che fanno girare l’industria

La capacità di cambiare stato di ossidazione e di legare altre molecole sulla propria superficie fa dei metalli di transizione degli ottimi catalizzatori: accelerano le reazioni senza consumarsi.

• Ferro: il processo Haber, che produce l’ammoniaca per i fertilizzanti e sfama circa metà del mondo
• Platino, palladio e rodio: le marmitte catalitiche che depurano i gas di scarico delle auto
• Nichel: l’idrogenazione degli oli vegetali
• Vanadio: il processo di contatto per l’acido solforico

I detentori di record

Tra i metalli di transizione si trovano gli estremi del mondo metallico. Il tungsteno ha il punto di fusione più alto di qualsiasi metallo, 3422 °C. L’osmio è l’elemento naturale più denso, seguito a ruota dall’iridio. L’argento conduce elettricità e calore meglio di qualunque altro elemento. Il mercurio, all’estremo opposto, è l’unico metallo liquido a temperatura ambiente.

I metalli della civiltà

Oro, argento e rame furono tra i primi metalli usati dall’uomo, e l’età del bronzo e l’età del ferro prendono il nome da tecnologie basate su metalli di transizione. L’acciaio, una lega di ferro con piccole quantità di carbonio e spesso cromo, nichel o vanadio, resta l’ossatura di edifici, ponti e macchine. Il titanio rende leggeri e resistenti aerei e protesi mediche, e lo zinco protegge l’acciaio dalla ruggine con la zincatura.