過(guò)渡元素的原子電子層的特點(diǎn)是它們都具有未充滿的d軌道（Pd例外），最外層也僅有1～2個(gè)電子，因而它們?cè)拥淖钔鈨蓚€(gè)電子層都是未充滿的，其價(jià)層電子結(jié)構(gòu)通式為（n－1）d（1~9）ns（1~2）。位于周期表d區(qū)元素。
過(guò)渡金屬元素位于四、五、六周期的中部。第四周期中的過(guò)渡元素稱為第一系列，這里著重討論第一過(guò)渡系鈦、釩、鉻、錳等元素的單質(zhì)和化合物的性質(zhì)和用途。所涉及的理論有晶體場(chǎng)理論，氧化還原及一般的化學(xué)運(yùn)算。至于鋯、鉿和鈮、鉭的性質(zhì)作為一般要求。
（1）原子電子層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：過(guò)渡元素的原子在結(jié)構(gòu)上的共同特點(diǎn)是價(jià)電子依次填充在次外層的d軌道，原子的價(jià)電子層構(gòu)型通式為（n－1）d（1~9）ns（1~2），這些元素也稱為d區(qū)元素。
（2）氧化態(tài)的表現(xiàn)：各族元素的最高氧化態(tài)穩(wěn)定性變化規(guī)律：過(guò)渡元素由于最外層s軌道和次外層d軌道均未充滿且能量相近，除最外層s電子外，次外層d電子也可部分地或全部地參加成鍵，所以過(guò)液元素一般都有多種氧化態(tài)，從＋2依次增到與族數(shù)相應(yīng)的最高氧化態(tài)（ⅧB(niǎo)族除外）。
同族元素最高氧化態(tài)穩(wěn)定性變化規(guī)律為同族中由上而下，高氧化態(tài)趨向于較穩(wěn)定。
（3）原子半徑的變化：各周期自左向右隨著原子序數(shù)的增大，原子半徑依次減小，但變化得較緩慢。這是由于隨原子序數(shù)的遞增，增加的電子填充在d軌道上未達(dá)飽和，屏蔽作用較小，而核電荷都依次增加，對(duì)外層電子云的吸引力增大，故原子半徑依次減小，直到銅副族前后，d軌道充滿使屏效應(yīng)增強(qiáng)，原子半徑又出現(xiàn)增大。
同族元素自上而下，因鑭系收縮的影響，使第五、六周期上、下兩元素半徑相近。
（4）主要的物理性質(zhì)：過(guò)渡元素都是金屬，大多數(shù)都具有較高的硬度和較高的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，這些性質(zhì)都和它們具有較小的原子半徑、次外層d電子參加成鍵，金屬鍵強(qiáng)度較大相關(guān)。
過(guò)渡金屬有較好的延展性和機(jī)械加工性，都是電和熱的較良好的導(dǎo)體。此外，許多過(guò)渡金屬及其化合物有順磁性，這也與它們具有未成對(duì)d電子有關(guān)。
.jpg "過(guò)渡元素的性質(zhì)特點(diǎn)與晶體場(chǎng)理論")
晶體場(chǎng)理論主要討論作為過(guò)渡元素配合物的中心離子的d軌道在配位場(chǎng)的影響下，發(fā)生變化的情況，以及這種變化與配合物性質(zhì)之間的關(guān)系。其基本要點(diǎn)是：
形成配合物時(shí)，中心離子原有能量相同的五個(gè)簡(jiǎn)并d軌道在配位場(chǎng)的影響下發(fā)生了分裂，有的能量升高，有的則降低。而且這種分裂與配離子的空間構(gòu)型有關(guān)。例如在八面體中，原有的軌道分裂成兩組，一組是能量較高的dr（或eg）軌道，另一組是能量較低的d，（或t2g）軌道。而在正四面體中產(chǎn)生與八面體場(chǎng)相反的分裂。
d軌道分裂后能量差的大小可用分裂能△表示。如八面體場(chǎng)中通常規(guī)定分裂成dv和dε軌道的能量差△＝10Dq，而在四面體場(chǎng)中d軌道能量分裂僅是八面體的4／9。分裂能△值的大小與配位體的種類，中心離子的電荷數(shù)，以及中心離子所屬的過(guò)渡系等因素有關(guān)。
根據(jù)d軌道分裂后的相對(duì)能量，可以計(jì)算過(guò)渡金屬離子d軌道的總能量，一般來(lái)講，分裂后軌道的總能量往往低于分裂前軌道的總能量，這個(gè)總能量的降低值，稱為晶體場(chǎng)穩(wěn)定化能。此能量越大，配合物越穩(wěn)定。
價(jià)鍵理論沒(méi)有充分考慮到配位體對(duì)中心離子的影響，因而在解釋配合物的性質(zhì)時(shí)遇到了困難。晶體場(chǎng)理論則考慮到中心離子與配位體之間的靜電效應(yīng)，指明了在配合物中，配位體對(duì)中心離子d軌道的影響，它不僅影響電子云的分布，也影響到d軌道能量的變化。這種變化與配合物的性質(zhì)（如穩(wěn)定性、配合物的顏色、磁性等）有密切的關(guān)系，從而較好地解釋了一些價(jià)鍵理論所不能解釋的問(wèn)題。
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