BLOCO D - Elementos de transição
1- Introdução
O preenchimento dos níveis eletrônicos 3d, 4d e 5d formam tr6es séries de elementos que, em conjunto, constituem os elementos do bloco d, que são organizados em grupos numerados de I a VIII B. São conhecidos como elementos de transição porque suas propriedades são geralmente intermediárias entre os elementos metálicos dos blocos s e os elementos não metálicos dos blocos p. Nos blocos s e p os elétrons vão sendo adicionados ao nível eletrônico mais externo do átomo. Já no bloco d, os elétrons vão sendo adicionados ao penúltimo nível, expandindo-se de 8 até 18 elétrons.
Uma característica marcante dos elementos do bloco d é apresentar um subnível d apenas parcialmente preenchido, com exceção do Pd, Cu, Ag, Au, Zn, Cd e Hg, que apresentam um subnível d completo com 10 elétrons. Isso, no entanto, confere aos compostos destes elementos diferenças em relação aos outros.
2- Estados de oxidação e caráter metálico
Um aspecto muito importante dos metais de transição é existência de diversos estados de oxidação dos elementos. Isso porque ocorre a promoção de elétrons de subníveis s ou p para um subnível d. Nos elementos do bloco d, o penúltimo nível eletrônico se expande. Assim, eles apresentam muitas propriedades físicas e químicas comuns. Por exemplo, todos os elementos de transição são metais. Portanto, são bons condutores de eletricidade e de calor, apresentam brilho metálico e são duros, fortes e dúcteis. Formam também ligas com outros metais.
3- Formação de complexos
Os elementos de transição apresentam uma grande tendência em formar compostos de coordenação com bases de Lewis, isto é, com grupos capazes de doar um par eletrônico. Esses grupos, que chamaremos de ligantes, podem ser moléculas ou íons. Essa capacidade excepcional dos elementos do bloco para formarem complexos está relacionada com o fato de formarem íons pequenos com carga elevada, contendo orbitais vazios de baixa energia, capazes de receber pares de elétrons dos grupos ligantes.
4- Tamanho dos átomos e íons
Os raios covalentes dos elementos de transição decrescem da esquerda para a direita ao longo de uma série, até próximo ao final, quando o raio aumenta ligeiramente. Os átomos dos elementos de transição são menores que os dos grupos I e II do mesmo período horizontal. Em parte isso é devido à adição de elétrons em subníveis d, que são maus protetores do núcleo (efeito do par inerte), e não no nível mais externo. Descendo em um grupo, o tamanho do átomo aumenta, devido à camadas eletrônicas adicionais. Há decréscimo gradual de tamanho dos 14 elementos lantanídicos, do cério ao lutécio, por causa da contração lantanídica.
5- Densidade, Ponto de fusão e Ponto de ebulição
Os volumes atômicos dos elementos de transição são baixos quando comparados com os elementos dos grupos vizinhos (IA e IIA). Isso se deve à fraca proteção da carga nuclear aumentada, que assim atrai mais fortemente todos os elétrons. Além disso, os novos elétrons adicionados ocupam orbitais internos. Em consequência, as densidades dos elementos de transição são elevadas. Praticamente todos têm densidade superior a 5 g/cm3.
Os pontos de fusão e ebulição dos elementos de transição geralmente são muito elevados. Normalmente eles fundem a temperaturas superiores a 1000o C. Três exceções dignas de menção são o Zn, o Cd e o Hg (grupo IB), que fundem a, respectivamente, 420o C, 321o C e -38o C (o mercúrio, portanto, é líquido à temperatura ambiente). Isso ocorre porque esses três elementos têm os dois últimos subnívis (d e s) completos, e os elétrons d não participam da ligação metálica; logo, essa ligação é menos eficiente.
6- Energias de ionização
A facilidade com que se pode remover um elétrons de um átomo de transição, isto é, sua energia de ionização, é intermediária entre aquelas dos blocos s e p. Os valores para as primeiras energias de ionização variam num amplo intervalo, de 541 kJ/mol para o lantânio até 1007 kJ/mol para o mercúrio. Os elementos de transição podem, portanto, formar ligações iônicas ou covalentes, dependendo das condições. Geralmnete os estados de oxidação mais baixos favorecem a ligação iônica e os mais altos favorecem a covalência. Os elementos da primeira série de transição formam um número maior de compostos iônicos do que os da segunda e terceira séries.
7- Cor dos compostos
Diversos compostos iônicos e covalentes dos metais de transição são coloridos, devido à presença de orbitais d para as transições eletrônicas que absorvem radiações na região visível do espectro. Também podem apresentar cor por causa da existência de orbitais parcialmente preenchidos, que permitem transições eletrônicas, responsáveis pela emissão luminosa. Os compostos dos elementos que apresentam todos os orbitais preenchidos (Zn, Cd e Hg) normalmente não são coloridos.
8- Outras propriedades
Muitos dos compostos dos elementos de transição são paramagnéticos, isto é, podem ser atraídos por um campo magnético, pois contêm níveis eletrônicos semipreenchidos. Em particular, Fe, Co e Ni são ferromagnéticos, isto é, são magnetizados por um ímã - os átomos se alinham e apontam todos para uma mesma direção.
Vários metais de transição e seus compostos são utilizados em sínteses de outros compostos devido à sua propriedade catalítica, podendo formar compostos intermediários instáveis ou fornecer a superfície de contato adequada para a reação. Os metais de transição estão presentes inclusive em algumas enzimas (proteínas que agem como catalisadores biológicos) do corpo humano.
Química 2000 - Wagner Xavier Rocha, 1999