Els metalls de transició, o elements de transició principals, són aquells elements químics que, sia en l'estat fonamental, sia en algun dels seus estats d'oxidació, presenten una configuració electrònica amb la capa d parcialment ocupada.Petrucci, R.H.; Harwood, W.S. i Herring, F.G. (2002) General Chemistry, 8a edició, Prentice-Hall, p. 341-2Housecroft, C.E. and Sharpe, A.G. (2005) Inorganic Chemistry, 2nd ed, Pearson Prentice-Hall, p. 20-21 Hi ha tres sèries de 9 elements cadascuna, que sumen en total 27 elements amb capes d parcialment ocupades, i que es reparteixen a les sèries que van de l'escandi Sc al coure Cu (primera sèrie de transició), de l'itri Y a l'argent Ag (segona sèrie de transició) i la que comprèn el lantani La i els elements que van de l'hafni Hf a l'or Au (tercera sèrie de transició).
Elements de transició principals o del bloc d Grup 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Període 421Sc22Ti23V24Cr25Mn26Fe27Co28Ni29Cu 539Y40Zr41Nb42Mo43Tc44Ru45Rh46Pd47Ag 657La72Hf73Ta74W75Re76Os77Ir78Pt79Au
Molts són tecnològicament importants: el titani, el ferro, el níquel i el coure, per exemple, s'utilitzen estructuralment i en tecnologia elèctrica. Formen molts aliatges útils, entre si i amb altres elements metàl·lics (acer, acer inoxidable, bronze…). La majoria d'aquests elements es dissolen en àcids minerals, tot i que alguns, com el platí, l'argent i l'or, s'anomenen “nobles”, és a dir, que no són afectats per àcids simples (no oxidants). Sense excepció, els elements de la sèrie de transició principal formen compostos estables en dos o més estats d'oxidació formals.
S'anomenen elements de transició interna o del bloc f, als 28 elements amb capes d o f parcialment ocupades, 14 de la família dels lantanoides o primera sèrie de transició interna, que va del ceri Ce al luteci Lu (amb el prometi Pm artificial), i 14 de la família dels actinoides, o segona sèrie de transició interna, que va del tori Th al lawrenci Lr (a partir del neptuni Np són artificials).
Història miniatura|Coure natiu.
Edat antiga Els antics només coneixien cinc metalls de transició: coure, or, argent, ferro i platí. El coure fou utilitzat per primera vegada pels humans fa més de 10.000 anys. Un penjoll de coure descobert a l'actual nord d'Iraq fou datat cap al 8700 aC. Durant gairebé cinc mil·lennis el coure fou l'únic metall conegut. Els primers estris de coure, primer decoratius, després utilitaris, foren, sens dubte, fabricats a partir del coure natiu, coure pur que es troba junt amb minerals de coure en alguns llocs del món. Cap al 5 000 aC, ja havia arribat l'alba de la metal·lúrgia, ja que existeixen proves de la fosa de minerals com la malaquita i l'atzurita. miniatura|Màscara funerària d'or del faraó Tutankamon, cap al 1 300 aC. Al voltant de l'any 4000 aC l'or fou el segon metall en ser emprat. Cap al 3000 aC s'emprava argent i començava l'aliatge del coure. Durant molts segles, el bronze (aliatge de coure i estany) fou el metall dominant, sent utilitzat per a arades, eines de tota mena, armes, armadures i objectes decoratius.
L'edat del bronze acabà sobtadament cap al 1200 aC, amb el col·lapse general del món antic i la interrupció de les rutes comercials internacionals. La manca d'estany propicià l'inici l'edat del ferro, no perquè el ferro fos un material superior, sinó perquè estava àmpliament disponible. miniatura|Cobalt. Probablement, l'exemplar de platí més antic treballat és el procedent d'un taüt egipci antic del , desenterrat a Tebes, Egipte, i dedicat a la reina Shapenapit. Tanmateix aquest metall es desconeixia a Europa i Àsia durant els dos mil·lennis següents, tot i que a la costa del Pacífic de Sud-amèrica el coneixien i el treballaven, tal com demostren els aixovars funeraris de fa uns 2 000 anys. Antonio de Ulloa el redescobrí el 1735.
Edat moderna Durant el amb l'inici de la química es descobriren el cobalt (1735), el níquel (1751), el manganès (1774), el molibdè (1778), el tungstè (1781), el zirconi (1789), el titani (1791), l'itri (1794) i el crom (1798). miniatura|Mostres de reni pur.
Edat contemporània El es continuà amb el descobriment de nous metalls de transició: niobi (1801), tàntal i pal·ladi (1802), osmi i iridi (1803), rodi (1804), vanadi (1830), lantani (1838), ruteni (1844) i escandi (1879).
El primer metall de transició descobert al fou l'hafni (1922) i després el reni (1925), completant-se amb ells els vint-i-sis elements de transició que es troben a la natura. El reni també fou el darrer element químic estable en ser descobert.
El tecneci fou sintetitzat el 1937 i és l'únic element de transició que no fou aïllat de l'escorça terrestre. Tots els isòtops del tecneci són radioactius; fins i tot la vida mitjana de l'isòtop més estable, el tecneci 97, és massa curta per permetre la supervivència del tecneci primordial a l'escorça de la Terra. Tanmateix, el tecneci es pot aïllar en quantitats considerables dels productes de fissió dels reactors nuclears, i és almenys tan fàcilment disponible per a l'estudi químic com l'element similar de reni natural, del qual no hi ha minerals concentrats.
Propietats Configuracions electròniques miniatura|Configuració electrònica del ferro [Ar] 3d⁶ 4s² L'àtom d'argó Ar té una configuració electrònica 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶. Els dos elements següents a l'argó de la taula periòdica són el potassi K, amb un sol electró a un orbital atòmic 4s¹, i el calci Ca, amb dos electrons 4s². A causa de la presència dels electrons 4s, els orbitals 3d estan menys blindats que els orbitals 4p; per tant, la primera sèrie de transició regular comença en aquest punt amb l'element escandi Sc, que té la configuració electrònica [Ar] 4s²3d¹. A través dels nou elements següents, per ordre creixent del nombre atòmic, s'afegeixen electrons als orbitals 3d fins que, a l'element zinc Zn, s'omplen completament i la configuració electrònica és [Ar] 3d¹⁰4s² i deixa de ser un element de transició. Els orbitals de 4p són llavors els de menor energia, i s'omplen a través dels sis elements següents, el sisè dels quals és el següent gas noble, el criptó Kr. miniatura|Variació del radi atòmic dels lantanoides Ln i radi iònic dels cations Ln^3+. S'observa una disminució molt regular en avançar a la sèrie a causa de l'increment de la càrrega nuclear i a què els electrons se situen tots en els orbitals 4f. Els màxims són deguts a configuracions dels orbitals 4f plens o semiplens. Al llarg del següent període, el patró de variació de les energies orbitals és similar a l'immediatament anterior. Quan s'ha aconseguit la configuració del gas noble, el criptó, l'orbital 5s és més estable que els orbitals 4d. Per tant, els dos electrons següents entren a l'orbital 5s, però després els orbitals 4d cauen a una energia inferior als orbitals 5p, i la segona sèrie de transició regular comença amb l'element itri Y. Els electrons continuen afegint-se als orbitals 4d fins que aquests orbitals s'omplen completament a la posició de l'element cadmi, que té una configuració electrònica [Kr] 4d¹⁰5s². Els sis electrons següents entren als orbitals 5p fins que s'aconsegueix una altra configuració de gas noble a l'element xenó Xe. De manera anàloga als dos períodes anteriors, els dos electrons següents s'afegeixen al següent orbital disponible, és a dir, a l'orbital 6s, produint els dos elements següents, cesi Cs i bari Ba. En aquest punt, però, l'ordenació dels orbitals es torna més complexa del que havia estat anteriorment, ja que ara hi ha orbitals 4f no emplenats, així com els orbitals 5d, i els dos conjunts tenen aproximadament la mateixa energia. A l'element següent, el lantani La, s'afegeix un electró als orbitals 5d, però l'element immediatament següent, ceri, té dos electrons als orbitals 4f i cap als orbitals 5d. A través dels següents 12 elements, els electrons addicionals entren als orbitals 4f, tot i que els orbitals 5d només tenen una energia lleugerament superior. Aquest conjunt d'elements, que abasta des del lantani, on els orbitals 4f encara estaven buits o a punt d'omplir-se, passant pel luteci Lu, en què els orbitals 4f estan completament omplerts per 14 electrons, constitueixen els lantanoides, esmentats anteriorment. En aquest punt, els següents orbitals disponibles són els orbitals 5d, i els elements del hafni Hf a l'or Au, la tercera sèrie de transició regular, corresponen al farciment successiu d'aquests orbitals 5d. Després d'aquesta sèrie, hi ha de nou que s'han d'omplir els orbitals 6p i, quan s'aconsegueix, s'arriba al radó de gas noble.
Propietats físiques miniatura|Els radis atòmics dels elements entre Z = 72 i Z = 79 tenen radis inferiors al que hom esperaria per les tendències anteriors. Això és degut a la contracció dels lantanoides. Les semblances més sorprenents que comparteixen els elements en qüestió són que tots són metalls densos i que la majoria són durs, forts i brillants, tenen punts de fusió i ebullició elevats i són bons conductors de la calor i de l'electricitat.
Els radis atòmics disminueixen en avançar en el període. Una de les raons de la semblança generalment estreta entre els elements de la 2a i 2a sèrie de transició d'un grup determinat és l'anomenada contracció lantanoide. La sèrie d'elements coneguts com a lantanoides es troba entre la segona i la tercera sèrie de transició regular i està formada pel farciment dels orbitals 4f. Els orbitals 5d i 6s, que són els orbitals de capa de valència per als elements de la tercera sèrie de transició, estan protegits de manera imperfecta pels electrons 4f de l'augment de la càrrega nuclear. En conseqüència, es produeix una contracció constant de la mida d'aquests orbitals a través de la sèrie d'elements lantanoides, amb el resultat net que els radis atòmics i iònics del hafni, que segueixen immediatament la sèrie dels lantanoides, són gairebé idèntics als radis corresponents del zirconi, que es troba just a sobre del grup 4. Com que els àtoms de zirconi i hafni tenen mides gairebé idèntiques, així com configuracions electròniques anàlogues en tots els seus estats d'oxidació, la seva química i les propietats dels seus compostos són extremadament similars; de fet, és molt difícil separar els dos elements a causa de la gran similitud en les propietats dels seus compostos.miniatura|Punts de fusió dels elements del 4t, 5è i 6è períodes (sèries 3d, 4d i 5d) en funció del grup de la taula periòdica.Són metalls amb elevada densitat degut a que tenen uns radis atòmics petits i empaquetaments compactes, incrementant-se en avançar dins del període i baixar lleugerament al final de la 2a i 3a sèries. Dins dels grups s'incrementa la densitat del 4t període al 6è. A la darrera sèrie són més altes que el que hom esperaria degut a que els radis són pràcticament iguals als de la 2a sèrie a causa de la contracció dels lantanoides.
La variació dels punts de fusió és regular als tres períodes, a partir del grup 3 creix fins a assolir un màxim al grup 6 (excepte a la 1a sèrie que, per poc, apareix el màxim al grup 5) i després descendeix. Dins de cada grup el valor més alt el té l'element del 6è període (excepte al grups 3 on és el més baix). El valor més alt correspon al tungstè amb 3 422 °C.
La resistivitat elèctrica disminueix des del primer element al grup 3 cap al darrer al grup 11, essent aquest els elements amb més baixa resistivitat de la taula periòdica. Al grup 7, on s'assoleix una configuració electrònica semiplena dels orbitals d, això és d⁵, es produeix una desviació considerable amb un màxim de resistivitat.