Übergangsmetalle

Übergangsmetalle, Bezeichnung für die chemischen Elemente, deren Atome über nicht vollständig mit Elektronen besetzte d-Schalen (siehe Periodensystem) verfügen oder Kationen mit unvollständigen d-Schalen bilden können. Bei diesen Elementen handelt es sich ausschließlich um Metalle. Zu den Übergangsmetallen zählt man die Elemente der 4. Periode ausgehend von Scandium bis Zink, die Elemente in der 5. Periode von Yttrium bis Cadmium, dann die Elemente der 6. Periode von Lutetium bis Quecksilber, wobei auch die Seltenerdmetalle mit der Lanthanoidenreihe (von Lanthan bis Ytterbium) darin enthalten sind. Außerdem gehören in der 7. Periode das Lawrencium, die Actinoide (von Actinium bis Curium) und die nachfolgenden Transactinoide (Ordnungszahlen 104 bis 121) zur Gruppe der Übergangsmetalle.

Die Übergangsmetalle haben in ihren chemischen Verbindungen Wertigkeiten bzw. Oxidationsstufen zwischen +1 und +8. In metallorganischen Verbindungen sind auch negative Oxidationsstufen möglich – bei diesen Substanzen sind Metallatome meist mit organischen Molekülteilen verbunden. Die Übergangsmetalle weisen typisch metallische Eigenschaften auf, also Hämmerbarkeit, Duktilität, gute Leitfähigkeit für Wärme und Elektrizität sowie metallischen Glanz. Sie wirken oft reduzierend, geben also leicht Elektronen ab (d. h. sie sind Elektronendonoren). In dieser Hinsicht wirken sie aber schwächer als die Alkalimetalle und die Erdalkalimetalle. Übergangsmetalle haben allgemein eine hohe Dichte und einen hohen Schmelzpunkt sowie magnetische Eigenschaften. Ihre Verbindungen sind oft intensiv gefärbt. Siehe auch Koordinationslehre (Chemie)

Übergangsmetalle und ihre Verbindungen sind oft wichtige Katalysatoren für verschiedene industriell genutzte Reaktionen, vor allem bei der Verarbeitung von Erdöl und der Herstellung von Kunststoffen. Bei den entsprechenden Umsetzungen werden organische Substanzen meist hydriert, oxidiert oder polymerisiert (siehe chemische Reaktion; Hydrierung; Polymere). Verbindungen der Elemente Titan, Aluminium oder Chrom dienen beispielsweise als Katalysatoren bei der Polymerisation von Ethylen (Ethen) zu Polyethylen. Katalysatoren mit Eisenanteilen setzt man bei der Ammoniaksynthese aus Wasserstoff und Stickstoff ein. Moleküle, die Übergangsmetalle enthalten, spielen bei vielen Vorgängen in lebenden Organismen eine große Rolle. Ein bekanntes Beispiel hierfür ist der Eisenkomplex im roten Blutfarbstoff Hämoglobin; er nimmt beim Sauerstofftransport im Blut aller Wirbeltiere und mancher wirbelloser Tierarten eine wesentliche Rolle ein.