Entre os grupos IIA e IIIa da tabela periódica encontra-se uma grande série de elementos conhecido como os metais de transição, um termo inicialmente utilizado por Mendeleev. Esta série inclui os 10 elementos, do escândio ao zinco no quarto período e os elementos correspondentes abaixo deles nos períodos seguintes. Existe certa controvérsia sobre quais os elementos deveriam ser classificados como metais de transição; algumas vezes são excluídos Zn, Cd e Hg desta classificação, assim como Cu, Ag e Au.

De acordo com o procedimento de Aufbau (um conjunto de regras e princípios que regulam o preenchimento dos orbitais atômicos, nos quais eles devem ser preenchidos em ordem crescente de energia), cada série dos metais de transição corresponde ao preenchimento de elétrons em um subnível (n - 1)d, parte do segundo nível mais externo. Como conseqüência, a primeira série (quarto período) corresponde ao preenchimento 3d. O cálcio, elemento de “pré-transição”, possui uma configuração (Ar)4s²; o escândio, o primeiro metal de transição nesta série, tem o “próximo” elétron adicionado ao seu subnível 3d, e assim, este elemento possui a configuração (Ar)3d¹4s². A adição de elétrons no subnível 3d prossegue através do período até o zinco, onde o subnível 3d é totalmente preenchido (Ar)3d¹⁰4s², e o subnível 4s contém ainda mais dois elétrons como ocorreu com o cálcio. A transição de um subnível 3d vazio, no cálcio, até o preenchimento completo no zinco, exibe somente duas irregularidades, uma no cromo e outra no cobre. A configuração 3d⁵4s¹ do cromo e a configuração 3d¹⁰4s¹ do cobre, refletem o fato das energias dos subníveis 3d e 4s estarem muito próximas através de todo o período, e que um subnível d exatamente semi-preenchido (para o cromo), e totalmente preenchido (para o cobre), fornece utilidade extra suficiente para produzir estas configurações.

Através dos segundo, terceiro e quarto períodos dos metais de transição, os subníveis 4d, 5d e 6d vão sendo ocupados enquanto a população de elétrons no subnível ns permanece constante. Observe que os lantanídeos antecedem a terceira série dos metais de transição (6º período), e os actinídeos simplesmente antecedem a quarta série (7º período). Ambos são algumas vezes série de transição interna e correspondem ao preenchimento do subnível (n - 2)f, enquanto a população de elétrons nos subníveis (n - 1)d, e ns permanece mais ou menos a mesma.

Propriedades físicas:

Os elementos de transição exibem propriedades físicas tipicamente metálicas: alta refletividade, brilho metálico prateado ou dourado, e elevada condutividade térmica e elétrica.

Embora a dureza e os pontos de fusão dos metais de transição variem amplamente, estes elementos geralmente possuem tendência a serem mais duros e se fundir a temperaturas mais altas do que os metais alcalino e alcalino-terrosos. A força e estabilidade de seus retículos cristalinos sugerem que a ligação metálica nos sólidos seja completada por considerável ligação covalente, possível devido à presença de orbitais d parcialmente preenchidos de átomos metálicos adjacentes.

As densidades dos metais de transição variam desde 3,0 g/cm³ do escândio até 22,6 g/cm³ do irídio e do ósmio. As densidades altas são resultantes de elevadas massas atômicas, volumes atômicos pequenos e empacotamento compacto. A maioria destes metais cristaliza segundo as estruturas hexagonal, ou cúbica densa ou cúbica de corpo centrado.

Propriedades químicas:

A maior parte dos metais de transição não reage facilmente com gases comuns o líquidos à temperatura ambiente (hidrogênio, oxigênio, água, os halogênios, etc.). Em muitos casos, todavia, esta reatividade aparentemente baixa é resultante da formação de uma fina camada protetora constituída de um produto de reação. Por exemplo, muitos destes metais quando expostos ao ar, formam uma camada protetora de óxido ou nitreto, a qual não somente impede reação posterior com o ar, como também retarda grandemente reações com outras substâncias. Alguns dos metais reagem vigorosamente quando são recentemente preparados em estado finalmente dividido; ferro pirofórico, obtido pela redução do Fe₂O₃ por H₂, se inflama quando exposto ao ar.

Muitos metais de transição possuem valores negativos de potencial de redução padrão indicando que em cada caso o metal deve dissolver-se em ácido diluído. Alguns metais de transição, contudo, possuem potenciais de redução padrão bastante positivos. Isto significa que são agentes redutores mais fracos que o hidrogênio e são, portanto, difíceis de dissolver. A denominação metal nobre é aplicada a estes elementos, que incluem prata, ouro, platina, rutênio, ródio, paládio, ósmio e irídio (o mercúrio também se qualifica como sendo quimicamente nobre, embora não aristocraticamente; seu potencial de redução é mais negativo do que o da prata). A dissolução dos metais nobres requer a utilização de ácidos fortes, e em alguns casos, um agente complexante. O menos reativo destes elementos resiste ao ataque de qualquer solução aquosa conhecida e somente pode ser dissolvido mediante aquecimento de certos sais fundidos.

Os metais de transição exibem uma extensa variação de números de oxidação. Em muitos casos, o número mais baixo de oxidação é +2; o que geralmente corresponde à remoção de dois elétrons ns. Os números de oxidação mais elevados correspondem à perda gradativa dos elétrons (n - 1)d, ou ao compartilhamento deles com átomos mais eletronegativos. Na primeira metade de cada série dos metais de transição, o número de oxidação mais alto observado corresponde à remoção (ou compartilhamento dos átomos mais eletronegativos) de todos os elétrons ns e (n - 1)d. O irídio e o ósmio exibem até o numero de oxidação +8. O decréscimo no número de oxidação máximo depois do manganês na primeira série e após o rutênio e ósmio na segunda e terceira série respectivamente, reflete a dificuldade em destruir uma subcamada d semi-preenchida. Observe também que no sentido decrescente em qualquer subgrupo dos metais de transição, há um aumento na estabilidade dos números de oxidação superiores. Isto ocorre porque os orbitais (n - 1)d passam a ter energia mais próximas das energias dos orbitais ns com aumento no tamanho do átomo. A variabilidade dos números de oxidação é uma característica típica dos metais de transição.

Em grande extensão, a química dos metais de transição é dominada pela tendência à formação de íons complexos, termo utilizado para explicar uma espécie poliatômica que consiste em um íon metálico central rodeado por diversos ligantes, sendo considerado ligante um íon ou molécula ligada ao átomo central. Estas estruturas, entretanto, algumas vezes não possuem carga e não são, portanto, íons. O termo complexo é freqüentemente utilizado para se referir a todas estas estruturas, iônicas ou não. Muitos compostos contendo estes complexos demonstram cores chamativas e são paramagnéticos (seus dipolos magnéticos atômicos possuem a tendência de se alinharem paralelamente com um campo magnético externo). De modo contrário, a maioria dos compostos dos metais representativos são brancos (quando reduzidos a um pó fino) ou incolores (quando na forma de um cristal simples ou em solução), e a grande maioria não demonstra paramagnetismo.