संक्रमण धातु

रसायन विज्ञान में, संक्रमण धातु (या संक्रमण तत्व) शब्द की तीन संभावित परिभाषाएँ हैं:


 * आईयूपीएसी परिभाषा संक्रमण धातु को " रासायनिक तत्व के रूप में परिभाषित करती है जिसका परमाणु आंशिक रूप से भरा हुआ डी उपकोश है, या जो अपूर्ण डी उपकोश के साथ उद्धरणों को जन्म दे सकता है"।
 * कई वैज्ञानिक आवर्त सारणी के डी-खण्ड में किसी भी तत्व के रूप में "संक्रमण धातु" का वर्णन करते हैं, जिसमें आवर्त सारणी पर समूह 3 से 12 शामिल हैं। वर्तमान अभ्यास में, एफ खण्ड   लैंथेनाइड  और  एक्टिनाइडश्रृंखला को संक्रमण धातु भी माना जाता है और इसे "आंतरिक संक्रमण धातु" कहा जाता है।
 * कॉटन और जेफ्री विल्किंसन शामिल किए गए तत्वों को निर्दिष्ट करके संक्षिप्त IUPAC परिभाषा (ऊपर देखें) का विस्तार करें। समूह 4 से 11 के तत्वों के साथ-साथ, वे समूह 3 मेंस्कैंडियम और यट्रियमजोड़ते हैं, जिनमें धात्विक अवस्था में आंशिक रूप से भरा हुआ d उप-कोश होता है। लैंथेनम और एक्टिनियम, जिन्हें वे समूह 3 तत्व मानते हैं, को क्रमशः लैंथेनाइड्स और एक्टिनाइड्स के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।

अंग्रेजी रसायनज्ञ चार्ल्स रगले बरी  (1890-1968)ने पहली बार 1921 में इस संदर्भ में संक्रमण शब्द का प्रयोग किया था, जब उन्होंने इलेक्ट्रॉनों की एक आंतरिक परत के परिवर्तन के दौरान तत्वों की एक संक्रमण श्रृंखला का उल्लेख किया था (उदाहरण के लिए n = 3 की चौथी पंक्ति में) आवर्त सारणी) 8 के स्थिर समूह से 18 में से एक, या 18 से 32 तक।  इन तत्वों को अब डी-खण्ड के रूप में जाना जाता है।

वर्गीकरण
डी-खण्ड में, तत्वों के परमाणुओं में शून्य और दस डी इलेक्ट्रॉनों के बीच होता है। समूह 4-11 के तत्वों को आम तौर पर संक्रमण धातुओं के रूप में पहचाना जाता है, जो उनके विशिष्ट रसायन विज्ञान द्वारा उचित है, अर्थात। विभिन्न ऑक्सीकरण राज्यों, रंगीन परिसरों और उत्प्रेरक गुणों में या तो तत्व या आयनों (या दोनों) के रूप में जटिल आयनों की एक बड़ी श्रृंखला। समूह 3 में Sc और Y को भी आमतौर पर संक्रमण धातुओं के रूप में पहचाना जाता है। हालांकि, ला-लू और एसी-एलआर और समूह 12 के तत्व अलग-अलग लेखकों की अलग-अलग परिभाषाओं को आकर्षित करते हैं।

चूंकि तीसरा रूप एकमात्र ऐसा रूप है जो एक साथ (1) बढ़ते परमाणु संख्या के अनुक्रम के संरक्षण की अनुमति देता है, (2) एक 14-तत्व-चौड़ा एफ-खण्ड, और (3) डी-खण्ड में विभाजन से बचाव, इसे 2021 IUPAC प्रारंभिक रिपोर्ट द्वारा पसंदीदा रूप के रूप में सुझाया गया है। इस तरह के एक संशोधन, लू को एक आंतरिक संक्रमण तत्व के बजाय एक संक्रमण तत्व के रूप में मानते हुए, पहली बार 1948 में सोवियत भौतिकविदों लेव लैंडौ और एवगेनी लाइफशिट्ज़  द्वारा सुझाया गया था। इसके बाद, यह कई अन्य भौतिकविदों और रसायनज्ञों द्वारा सुझाया गया था, और आम तौर पर इस मुद्दे पर विचार करने वालों द्वारा अपनाया गया वर्गीकरण था, लेकिन पाठ्यपुस्तकें आमतौर पर इसे अपनाने में पिछड़ जाती हैं।
 * 1) कई रसायन शास्त्र पाठ्यपुस्तकें और मुद्रित आवर्त सारणी समूह 3 तत्वों और संक्रमण धातुओं के रूप में ला और एसी को वर्गीकृत करती हैं, क्योंकि उनके परमाणु जमीन-राज्य विन्यास एस 2 डी 1 जैसे एससी और वाई हैं। तत्वों सीई-लू को "लैंथेनाइड" श्रृंखला (या "लैंथेनोइड" माना जाता है। "आईयूपीएसी के अनुसार) और "एक्टिनाइड" श्रृंखला के रूप में थ-एलआर। दो श्रृंखलाओं को एक साथ f-खण्ड तत्वों के रूप में वर्गीकृत किया गया है, या (पुराने स्रोतों में) "आंतरिक संक्रमण तत्व" के रूप में वर्गीकृत किया गया है। हालांकि, इसके परिणामस्वरूप डी-खण्ड दो असमान भागों में विभाजित हो जाता है।
 * 2) कुछ अकार्बनिक रसायन शास्त्र पाठ्यपुस्तकों में लैंथेनाइड्स के साथ ला और एक्टिनाइड्स के साथ एसी शामिल हैं।  यह वर्गीकरण रासायनिक व्यवहार में समानता पर आधारित है (हालाँकि यह समानता ज्यादातर केवल लैंथेनाइड्स के बीच मौजूद है) और दो श्रृंखलाओं में से प्रत्येक में 15 तत्वों को परिभाषित करता है, भले ही वे f उप-शेल भरने के अनुरूप हों, जिसमें केवल 14 हो सकते हैं इलेक्ट्रॉन।
 * 3) एक तीसरा वर्गीकरण f-खण्ड तत्वों को La-Yb और Ac-No के रूप में परिभाषित करता है, जबकि Lu और Lr को समूह 3 में रखते हुए। यह इलेक्ट्रॉन उप-कोश भरने के लिए औफबौ सिद्धांत (या मैडेलंग नियम) पर आधारित है, जिसमें 4f 5d से पहले (और 5f 6d से पहले) भरा जाता है, ताकि f  उपकोश वास्तव में Yb (और नहीं) पर भरा हो, जबकि लू के पास [ ]s . है2f14डी1 कॉन्फ़िगरेशन। (Lr एक अपवाद है जहां d-इलेक्ट्रॉन को p-इलेक्ट्रॉन द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, लेकिन ऊर्जा का अंतर इतना छोटा होता है कि रासायनिक वातावरण में यह अक्सर वैसे भी d-अधिभोग प्रदर्शित करता है।) La और Ac, इस दृष्टि से, केवल माना जाता है इलेक्ट्रॉन विन्यास के साथ औफबौ सिद्धांत के अपवाद [ ]s2डी1 (नहीं [ ]s2f1 जैसा कि औफबौ सिद्धांत भविष्यवाणी करता है)। मुक्त परमाणु और आयन के लिए उत्साहित राज्य रासायनिक वातावरण में जमीनी अवस्था बन सकते हैं, जो इस व्याख्या को सही ठहराते हैं; La और Ac में खाली निचले f उप-कोश हैं जो Lu और Lr में भरे हुए हैं, इसलिए f कक्षकों के लिए उत्तेजना La और Ac में संभव है लेकिन Lu या Lr में नहीं। यह इस विचार को सही ठहराता है कि La और Ac में केवल अनियमित विन्यास हैं (Th के समान s . के समान)2डी2), और यह कि वे f-खण्ड की वास्तविक शुरुआत हैं।

जस्ता, कैडमियम और  पारा (तत्व) को कभी-कभी संक्रमण धातुओं से बाहर रखा जाता है, क्योंकि उनके पास इलेक्ट्रोनिक विन्यास[ ] d10s2 है, जिसमें कोई अधूरा d शेल नहीं है।  ऑक्सीकरण अवस्था +2 में, आयनों का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास [ ]…d10 होता है। यद्यपि ये तत्व +1 ऑक्सीकरण अवस्था सहित अन्य ऑक्सीकरण अवस्थाओं में मौजूद हो सकते हैं, जैसा कि द्विपरमाणुक आयन Hg2+2 में होता है, फिर भी इन ऑक्सीकरण अवस्थाओं में इनका एक पूर्ण खोल होता है। समूह 12 तत्व Zn, Cd और Hg इसलिए, कुछ मानदंडों के तहत, इस मामले में संक्रमण के बाद धातु धातुओं के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। हालांकि, संक्रमण तत्वों की चर्चा में इन तत्वों को शामिल करना अक्सर सुविधाजनक होता है। उदाहरण के लिए, पहली पंक्ति के संक्रमण तत्वों के क्रिस्टल क्षेत्र स्थिरीकरण ऊर्जा पर चर्चा करते समय, कैल्शियम और जस्ता तत्वों को भी शामिल करना सुविधाजनक होता है, क्योंकि Ca2+ और Zn2+ दोनों का मान शून्य होता है, जिसके विरुद्ध अन्य संक्रमण धातु आयनों का मान होता है। तुलना की जा सकती है। एक अन्य उदाहरण इरविंग-विलियम्स परिसरों की स्थिरता स्थिरांक की श्रृंखला में होता है।

हाल ही में (हालांकि विवादित और अब तक स्वतंत्र रूप से पुन: पेश नहीं किया गया है) पारा (IV) फ्लोराइड (HgF4) के संश्लेषण को कुछ लोगों ने इस विचार को सुदृढ़ करने के लिए लिया है कि समूह 12 तत्वों को संक्रमण धातु माना जाना चाहिए, लेकिन कुछ लेखक अभी भी इस यौगिक को असाधारण मानते हैं। कोपरनिकियम को रसायन विज्ञान के लिए अपने डी-इलेक्ट्रॉनों का उपयोग करने में सक्षम होने की उम्मीद है क्योंकि इसकी 6 डी  उपकोश इसकी उच्च परमाणु संख्या के कारण मजबूत सापेक्षतावादी प्रभावों से अस्थिर है, और इस तरह संक्रमण-धातु जैसा व्यवहार होने की उम्मीद है जब यह दिखाता है +2 की तुलना में उच्च ऑक्सीकरण अवस्थाएं (जो निश्चित रूप से लाइटर समूह 12 तत्वों के लिए ज्ञात नहीं हैं)।

यद्यपि मेटनेरियम,  डार्मस्टैडियम , और  रेन्टजेनियम डी-खण्ड के भीतर हैं और उनके हल्के जन्मजात  इरिडियम ,  प्लैटिनमऔर सोने के समान संक्रमण धातुओं के रूप में व्यवहार करने की उम्मीद है, यह अभी तक प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि नहीं हुई है। क्या कॉपरनिकियम पारा की तरह अधिक व्यवहार करता है या उत्कृष्ट गैस रेडॉन के समान गुण रखता है, यह स्पष्ट नहीं है।

उपवर्ग
प्रारंभिक संक्रमण धातुएं आवर्त सारणी के बाईं ओर समूह 3 से समूह 7 तक हैं। देर से संक्रमण धातु समूह 8 से 11 (और 12 यदि इसे संक्रमण धातुओं के रूप में गिना जाता है) से डी-खण्ड के दाईं ओर हैं।

इलेक्ट्रॉनिक विन्यास
d-खण्ड तत्वों का सामान्य इलेक्ट्रॉनिक विन्यास (महान गैस) (n - 1)d1–10ns0–2 है। यहाँ "(महान गैस)" प्रश्न में परमाणु से पहले की अंतिम महान गैस का विन्यास है, और n उस परमाणु में व्याप्त कक्षीय की उच्चतम प्रमुख क्वांटम संख्या है। उदाहरण के लिए Ti(Z = 22) आवर्त 4 में है ताकि n = 4, पहले 18 इलेक्ट्रॉनों में अवधि 3 के अंत में Ar का समान विन्यास हो, और समग्र विन्यास (Ar)3d24s2 है। अवधि 6 और 7 संक्रमण धातुएं कोर (n - 2)f14 इलेक्ट्रॉनों को भी जोड़ती हैं, जिन्हें नीचे दी गई तालिका से हटा दिया गया है। एकमात्र अपवाद लॉरेन्सियम है, जिसमें सापेक्षतावादी प्रभावों के कारण 7p अधिभोग है जो ऐसे उच्च Z पर महत्वपूर्ण हो जाते हैं (हालांकि पी-ऑर्बिटल्स हल्के संक्रमण तत्वों में रासायनिक बंधन में भी योगदान कर सकते हैं)।

मैडेलंग नियम भविष्यवाणी करता है कि आंतरिक डी कक्षीय वैलेंस-शेल के कक्षीय के बाद भर जाता है। संक्रमण धातु परमाणुओं की विशिष्ट इलेक्ट्रॉनिक संरचना को तब (महान गैस) ns2(n - 1)dm के रूप में लिखा जाता है। हालाँकि यह नियम केवल अनुमानित है - यह केवल कुछ संक्रमण तत्वों के लिए है, और उसके बाद ही तटस्थ जमीनी अवस्थाओं में।

d सब-शेल अगला-से-अंतिम सब-शेल है और इसे $(n-1) d$ सब-शेल के रूप में दर्शाया जाता है। सबसे बाहरी s उप-कोश में s इलेक्ट्रॉनों की संख्या आम तौर पर पैलेडियम (Pd) को छोड़कर एक या दो होती है, जिसकी जमीनी अवस्था में उस s उप-कोश में कोई इलेक्ट्रॉन नहीं होता है। संयोजकता खोल में s उप-कोश को ns उप-कोश के रूप में दर्शाया जाता है, उदा। 4एस. आवर्त सारणी में, संक्रमण धातु आठ समूहों (4 से 11) में मौजूद हैं, कुछ लेखकों के साथ समूह 3 या 12 में कुछ तत्व शामिल हैं।

लोरेनसियम (Lr) को छोड़कर, समूह 3 के तत्वों में ns 2(n - 1)d1कॉन्फ़िगरेशन है: इसका 7s27p1 कॉन्फ़िगरेशन असाधारण रूप से 6d ऑर्बिटल्स को बिल्कुल भी नहीं भरता है। पहली संक्रमण श्रृंखला चौथी अवधि में मौजूद है, और समूह -2 के सीए (जेड = 20) के बाद विन्यास [एआर] 4 एस 2, या स्कैंडियम (एससी) के साथ शुरू होती है, परमाणु संख्या जेड = 21 के साथ समूह 3 का पहला तत्व और विन्यास [Ar]4s23d1, प्रयुक्त परिभाषा पर निर्भर करता है। जैसे ही हम बाएं से दाएं की ओर बढ़ते हैं, इलेक्ट्रॉनों को उसी d उप-कोश में तब तक जोड़ा जाता है जब तक कि यह पूरा न हो जाए। पहली संक्रमण श्रृंखला में समूह 11 का तत्व तांबा (Cu) है जिसमें एक असामान्य विन्यास [Ar]4s13d10 है। धात्विक तांबे में भरे हुए d उप-कोश के बावजूद यह अपूर्ण d उप-कोश के साथ एक स्थिर आयन बनाता है। चूंकि जोड़े गए इलेक्ट्रॉन $(n-1)d$ ऑर्बिटल्स को भरते हैं, d-खण्ड तत्वों के गुण s और p खण्ड तत्वों के गुणों से काफी भिन्न होते हैं जिनमें भरण या तो s या संयोजकता कोश के p-कक्षकों में होता है। सभी डी-खण्ड श्रृंखला में मौजूद व्यक्तिगत तत्वों का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास नीचे दिया गया है:

तत्वों के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास को ध्यान से देखने पर पता चलता है कि मैडेलुंग नियम के कुछ अपवाद हैं। उदाहरण के तौर पर Cr के लिए नियम 3d44s2 के विन्यास की भविष्यवाणी करता है, लेकिन देखे गए परमाणु स्पेक्ट्रा से पता चलता है कि वास्तविक जमीनी अवस्था 3d54s1 है। ऐसे अपवादों की व्याख्या करने के लिए, कक्षीय ऊर्जाओं पर बढ़ते हुए परमाणु आवेश के प्रभावों के साथ-साथ कूलम्ब प्रतिकर्षण और विनिमय ऊर्जा दोनों सहित इलेक्ट्रॉन-इलेक्ट्रॉन परस्पर क्रियाओं पर विचार करना आवश्यक है।

$(n-1)d$ }}ऑर्बिटल्स जो संक्रमण धातुओं में शामिल हैं, बहुत महत्वपूर्ण हैं क्योंकि वे चुंबकीय चरित्र, परिवर्तनशील ऑक्सीकरण अवस्था, रंगीन यौगिकों के निर्माण आदि जैसे गुणों को प्रभावित करते हैं। संयोजकता $s(ns)$ तथा $p(np)$ऑर्बिटल्स का इस संबंध में बहुत कम योगदान है क्योंकि वे गति में शायद ही कोई बदलाव करते हैं। एक संक्रमण श्रृंखला में बाएं से दाएं। संक्रमण धातुओं में, उस अवधि की तुलना में तत्वों के गुणों में क्षैतिज समानताएं अधिक होती हैं, जिसमें डी-ऑर्बिटल्स शामिल नहीं होते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि एक संक्रमण श्रृंखला में, तत्वों का वैलेंस शेल इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन नहीं बदलता है। हालाँकि, कुछ समूह समानताएँ भी हैं।

विशेषता गुण
संक्रमण तत्वों द्वारा साझा किए गए कई गुण हैं जो अन्य तत्वों में नहीं पाए जाते हैं, जो आंशिक रूप से भरे हुए शेल के परिणामस्वरूप होते हैं। इसमे शामिल है अधिकांश संक्रमण धातुएं विभिन्न प्रकार के लिगेंडसे बंधी हो सकती हैं, जिससे विभिन्न प्रकार के संक्रमण धातु परिसरों की अनुमति मिलती है।
 * यौगिकों का निर्माण जिसका रंग डी-डी इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण के कारण होता है
 * विभिन्न संभावित ऑक्सीकरण अवस्थाओं के बीच अपेक्षाकृत कम ऊर्जा अंतराल के कारण कई ऑक्सीकरण अवस्थाओं में यौगिकों का निर्माण
 * अयुग्मित d इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति के कारण अनेक अनुचुम्बकीय यौगिकों का निर्माण। मुख्य-समूह तत्वों के कुछ यौगिक भी अनुचुंबकीय  होते हैं (जैसे  नाइट्रिक ऑक्साइड,  ऑक्सीजन )

रंगीन यौगिक
संक्रमण-श्रृंखला धातु यौगिकों में रंग आमतौर पर दो प्रमुख प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक संक्रमणों के कारण होता है। मेटल-टू-लिगैंड चार्ज ट्रांसफर (एमएलसीटी) संक्रमण की सबसे अधिक संभावना तब होगी जब धातु कम ऑक्सीकरण अवस्था में हो और लिगैंड आसानी से कम हो जाए।
 * चार्ज ट्रांसफर कॉम्प्लेक्स ट्रांजिशन। एक इलेक्ट्रॉन मुख्य रूप से  लिगैंड कक्षीयसे मुख्य रूप से धातु कक्षीय में कूद सकता है, जिससे लिगैंड-टू-मेटल चार्ज-ट्रांसफर (एलएमसीटी) संक्रमण हो सकता है। ये सबसे आसानी से तब हो सकते हैं जब धातु उच्च ऑक्सीकरण अवस्था में हो। उदाहरण के लिए क्रोमेट आयन,  डाइक्रोमेट  और  परमैंगनेटआयनों का रंग एलएमसीटी संक्रमणों के कारण होता है। एक अन्य उदाहरण यह  है कि मर्क्यूरिक आयोडाइड ,HgI2, LMCT संक्रमण के कारण लाल होता है।

सामान्य चार्ज ट्रांसफर ट्रांज़िशन में d-d ट्रांज़िशन की तुलना में अधिक तीव्र रंग होते हैं।
 * डी-डी संक्रमण। एक इलेक्ट्रॉन एक डी-कक्षीयसे दूसरे में कूदता है। संक्रमण धातुओं के परिसरों में d कक्षकों में सभी की ऊर्जा समान नहीं होती है। क्रिस्टल क्षेत्रसिद्धांत का उपयोग करके डी ऑर्बिटल्स के विभाजन के पैटर्न की गणना की जा सकती है। विभाजन की सीमा विशेष धातु, उसकी ऑक्सीकरण अवस्था और लिगेंड्स की प्रकृति पर निर्भर करती है। वर्तमान ऊर्जा स्तर तानाबे-सुगानो आरेखों पर दिखाए गए हैं।

सेंट्रोसिमेट्रिककॉम्प्लेक्स में, जैसे कि ऑक्टाहेड्रल कॉम्प्लेक्स, डी-डी ट्रांज़िशन लैपोर्ट नियम द्वारा निषिद्ध हैं और केवल वाइब्रोनिक कपलिंग के कारण होते हैं जिसमें एक डी-डी ट्रांज़िशन के साथ एक आणविक कंपनहोता है। टेट्राहेड्रल परिसरों में कुछ अधिक तीव्र रंग होते हैं क्योंकि समरूपता का कोई केंद्र नहीं होने पर डी और पी ऑर्बिटल्स को मिलाना संभव है, इसलिए संक्रमण शुद्ध डी-डी संक्रमण नहीं हैं। d-d ट्रांज़िशन के कारण बैंड की मोलर अवशोषकता (ε)अपेक्षाकृत कम होती है, मोटे तौर पर 5-500 M−1cm−1 (जहाँ M = mol dm−3) की सीमा में होती है। कुछ d-d संक्रमण स्पिन वर्जित  हैं।  मैंगनीज  (II) के ऑक्टाहेड्रल, हाई-स्पिन कॉम्प्लेक्स में एक उदाहरण होता है, जिसमें डी 5 कॉन्फ़िगरेशन होता है जिसमें सभी पांच इलेक्ट्रॉनों के समानांतर स्पिन होते हैं; ऐसे परिसरों का रंग स्पिन-अनुमत संक्रमण वाले परिसरों की तुलना में बहुत कमजोर है। मैंगनीज (II) के कई यौगिक लगभग रंगहीन दिखाई देते हैं। [Mn(H2O)6]2+ का स्पेक्ट्रम दृश्यमान स्पेक्ट्रम में लगभग 0.04 M−1cm−1 की अधिकतम दाढ़ अवशोषण दिखाता है।

ऑक्सीकरण अवस्था
संक्रमण धातुओं की एक विशेषता यह है कि वे दो या दो से अधिक ऑक्सीकरण अवस्थाओं को प्रदर्शित करती हैं, जो आमतौर पर एक से भिन्न होती हैं। उदाहरण के लिए, वैनेडियम के यौगिकों को -1 के बीच सभी ऑक्सीकरण अवस्थाओं में जाना जाता है, जैसे कि, और +5, जैसे.

13 से 18 के समूह में मुख्य समूह के तत्व भी बहु ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करते हैं। इन तत्वों के "सामान्य" ऑक्सीकरण राज्य आमतौर पर एक के बजाय दो से भिन्न होते हैं। उदाहरण के लिए, ऑक्सीकरण राज्यों मेंगैलियमके यौगिक +1 और +3 मौजूद हैं जिनमें एक गैलियम परमाणु होता है। Ga(II) के यौगिकों में एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होगा और एक मुक्त मूलकके रूप में व्यवहार करेगा और आम तौर पर तेजी से नष्ट हो जाएगा, लेकिन Ga(II) के कुछ स्थिर मूलक ज्ञात हैं। गैलियम में डिमेरिक यौगिकों में +2 की औपचारिक ऑक्सीकरण अवस्था भी होती है, जैसे ,जिसमें प्रत्येक Ga परमाणु पर अयुग्मित इलेक्ट्रॉन से बनने वाला Ga-Ga बंधन होता है। इस प्रकार संक्रमण तत्वों और अन्य तत्वों के बीच ऑक्सीकरण अवस्थाओं में मुख्य अंतर यह है कि ऑक्सीकरण अवस्थाएँ ज्ञात होती हैं जिनमें तत्व का एक परमाणु और एक या एक से अधिक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं।

पहली पंक्ति संक्रमण धातुओं में अधिकतम ऑक्सीकरण अवस्थाटाइटेनियम(+4) से मैंगनीज (+7) तक वैलेंस इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बराबर होती है, लेकिन बाद के तत्वों में घट जाती है। दूसरी पंक्ति में, रूथेनियम (+8) के साथ अधिकतम होता है, और तीसरी पंक्ति में, इरिडियम (+9) के साथ अधिकतम होता है। जैसे तथा, तत्व सहसंयोजक बंधन द्वारा एक स्थिर विन्यास प्राप्त करते हैं।

निम्नतम ऑक्सीकरण अवस्थाएं धातु कार्बोनिल  परिसरों में प्रदर्शित होती हैं जैसे  (ऑक्सीकरण अवस्था शून्य) तथा  (ऑक्सीकरण अवस्था -2) जिसमें  18-इलेक्ट्रॉन नियम  का पालन किया जाता है। ये संकुल सहसंयोजी भी होते हैं।

आयनिक यौगिक अधिकतर ऑक्सीकरण अवस्था +2 और +3 के साथ बनते हैं। जलीय घोल में, आयनों को (आमतौर पर) छह पानी के अणुओं द्वारा अष्टकोणीय रूप से व्यवस्थित किया जाता है।

चुंबकत्व
संक्रमण धातु यौगिक अनुचुंबकीय होते हैं जब उनमें एक या अधिक अयुग्मित d इलेक्ट्रॉन होते हैं। [29] ऑक्टाहेड्रल कॉम्प्लेक्स में चार और सात डी इलेक्ट्रॉनों के बीच उच्च स्पिन और निम्न स्पिन दोनों अवस्थाएं संभव हैं। टेट्राहेड्रल संक्रमण धातु परिसरों जैसे उच्च स्पिन हैं क्योंकि क्रिस्टल क्षेत्र का विभाजन छोटा है ताकि इलेक्ट्रॉनों के कम ऊर्जा वाले ऑर्बिटल्स में होने के कारण प्राप्त होने वाली ऊर्जा हमेशा स्पिन को जोड़ने के लिए आवश्यक ऊर्जा से कम हो। कुछ यौगिक प्रतिचुंबकीय हैं। इनमें ऑक्टाहेड्रल, लो-स्पिन, d6 और स्क्वायर-प्लानर d8 कॉम्प्लेक्स शामिल हैं। इन मामलों में, क्रिस्टल क्षेत्र विभाजन ऐसा है कि सभी इलेक्ट्रॉनों को जोड़ा जाता है।

लौहचुंबकत्वतब होता है जब व्यक्तिगत परमाणु अनुचुंबकीय होते हैं और स्पिन वैक्टर एक क्रिस्टलीय सामग्री में एक दूसरे के समानांतर संरेखित होते हैं। धात्विक लोहा और अलनिको मिश्र धातु फेरोमैग्नेटिक सामग्रियों के उदाहरण हैं जिनमें संक्रमण धातु शामिल हैं। एंटीफेरोमैग्नेटिक इंटरैक्शन एक चुंबकीय संपत्ति का एक और उदाहरण है जो ठोस अवस्था में अलग-अलग स्पिनों के एक विशेष संरेखण से उत्पन्न होता है।

उत्प्रेरक गुण
संक्रमण धातुओं और उनके यौगिकों को उनकी सजातीय और विषम उत्प्रेरक गतिविधि के लिए जाना जाता है। यह गतिविधि कई ऑक्सीकरण राज्यों को अपनाने और परिसरों को बनाने की उनकी क्षमता के लिए जिम्मेदार है। वैनेडियम (वी) ऑक्साइड ( संपर्क प्रक्रिया में), बारीक विभाजित  लोहा  ( हैबर प्रक्रिया  में), और  निकल  ( हाइड्रोजनीकरण  में) कुछ उदाहरण हैं। एक ठोस सतह पर उत्प्रेरक (नैनोमटेरियल-आधारित उत्प्रेरक) में उत्प्रेरक की सतह के प्रतिक्रियाशील अणुओं और परमाणुओं के बीच बंधनों का निर्माण शामिल होता है (पहली पंक्ति संक्रमण धातु बंधन के लिए 3 डी और 4 एस इलेक्ट्रॉनों का उपयोग करती है)। इसका उत्प्रेरक सतह पर अभिकारकों की सांद्रता बढ़ाने और प्रतिक्रिया करने वाले अणुओं में बंधों के कमजोर होने (सक्रियण ऊर्जा कम होने) पर प्रभाव पड़ता है। इसके अलावा क्योंकि संक्रमण धातु आयन अपने ऑक्सीकरण राज्यों को बदल सकते हैं, वे  कटैलिसीस  के रूप में अधिक प्रभावी हो जाते हैं।

एक दिलचस्प प्रकार का कटैलिसीस तब होता है जब प्रतिक्रिया के उत्पाद अधिक उत्प्रेरक ( स्वत: उत्प्रेरण ) उत्पन्न करने वाली प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करते हैं। एक उदाहरण अम्लीय पोटेशियम परमैंगनेट  (या मैंगनेट (VII)) के साथ  ऑक्सालिक एसिड  की प्रतिक्रिया है। एक बार थोड़ा मन2+ का उत्पादन किया गया है, यह MnO. के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है4− Mn. का निर्माण3+. यह तब C. के साथ प्रतिक्रिया करता है2O4− आयन बनाने वाले Mn2+ फिर से।

भौतिक गुण
जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है, सभी संक्रमण धातुएँ धातुएँ होती हैं और इस प्रकार विद्युत की सुचालक होती हैं।

सामान्य तौर पर, संक्रमण धातुओं में उच्च घनत्व  और उच्च  गलनांक  और  क्वथनांक  होते हैं। ये गुण स्थानीयकृत d इलेक्ट्रॉनों द्वारा  धात्विक बंधन  के कारण होते हैं, जिससे सामंजस्य (रसायन) होता है जो साझा इलेक्ट्रॉनों की संख्या के साथ बढ़ता है। हालाँकि, समूह 12 धातुओं में बहुत कम गलनांक और क्वथनांक होते हैं क्योंकि उनके पूर्ण d उप-कोश d-d बॉन्डिंग को रोकते हैं, जो फिर से उन्हें स्वीकृत संक्रमण धातुओं से अलग करता है। बुध का गलनांक होता है −38.83 °C और कमरे के तापमान पर एक तरल है।

यह भी देखें

 * आंतरिक संक्रमण तत्व, f-खण्ड के किसी भी सदस्य को दिया गया नाम
 * मुख्य-समूह तत्व, संक्रमण धातु के अलावा एक तत्व
 * लिगैंड फील्ड सिद्धांत सहसंयोजकता को ध्यान में रखते हुए क्रिस्टल क्षेत्र सिद्धांत  का विकास
 * क्रिस्टल फील्ड थ्योरी एक मॉडल जो इलेक्ट्रॉनिक कक्षीय राज्यों के डीजेनरेट ऊर्जा स्तरों के टूटने का वर्णन करता है
 * संक्रमण के बाद धातु, आवर्त सारणी में संक्रमण धातुओं के दाईं ओर एक धातु तत्व