d区元素是元素周期表中间部分的元素，主要包括第3族到第12族，这一部分的电子正在填入 副层。它们中很多都是过渡金属，但这两个术语并不完全相同。如果你只需要考试中的快速判断，可以记住这一点：d区元素常常表现出可变氧化态、形成配离子、具有催化作用，并生成有色化合物。
首先要分清的一点是：d区元素 和 过渡金属 并不总是同义词。d区这一名称是根据元素在周期表中的位置以及电子填充情况来定的。更严格的过渡金属定义则要求原子或离子具有未充满的 副层。这就是为什么锌、镉和汞位于d区，但在初级化学中通常不算作严格意义上的过渡金属。
什么是d区元素
元素周期表按正在填充的副层类型分成不同的区。在d区中，起决定作用的电子进入的是 副层。
对于第一过渡系，这意味着从钪到锌这一行中，正在填充的是 副层。后面的各行也是同样的道理，只不过对应的是 和 副层。
这种电子结构有助于解释为什么这些元素既表现出金属性，又比许多主族元素具有更丰富的化学性质。
为什么d区元素具有独特的化学性质
许多d区元素具有未充满的 轨道，而且 与 电子的能量比较接近。因此，不止一组电子可以参与成键或形成离子。
这就是为什么可变氧化态很常见。这也有助于解释为什么这些元素中的许多会形成配位化合物，并且常常充当催化剂。
过渡金属的主要性质
可变氧化态
许多过渡金属能形成不止一种稳定离子。铁常形成 和 ，铜常形成 和 。哪一种氧化态更稳定，取决于具体元素和化学条件。
有色化合物
许多过渡金属化合物都有颜色，尤其是当金属离子具有未充满的 副层时。一个简单的原因是，在化合物中， 电子能级会发生分裂，使离子吸收某些可见光波长，并透过或反射其他波长。
这是常见规律，但并不是绝对的。某些d区离子和化合物是无色的，或者颜色很浅，尤其是在相关的 副层排布不支持同样的可见光吸收时。
配离子的形成
过渡金属离子常常与称为配体的小离子或分子结合，形成配离子，例如 。这种行为是配位化学的核心，也有助于解释许多颜色变化、催化效应和溶解性规律。
催化活性
许多过渡金属及其化合物都是有用的催化剂。如果一个反应可以通过不止一种氧化态进行，或者反应物能够结合到金属表面，这些元素往往能帮助降低活化能垒。这就是为什么过渡金属在工业化学中如此常见。
较高的熔点和密度
许多d区元素是坚硬、致密且熔点较高的金属。这个趋势很有用，但并不是绝对的。汞就是一个明显的例外，因为它在室温下是液体。
例题：为什么铁会形成 和
铁是最值得记住的单一例子，因为它体现了过渡金属的一个核心思想：同一种元素可以形成不止一种常见离子。
中性铁的电子排布为
当铁形成阳离子时，先失去的是 电子，而不是 电子。所以：
以及
由于 和 电子能量接近，这两种离子在化学上都容易形成。这就是为什么铁会出现在不同化合物中，也常见于许多氧化还原反应中。
如果你只想从这个主题中记住一个例子，就记铁。它能在不需要高级理论的情况下展示可变氧化态，而同样的思路也适用于铬、锰、铜以及其他常见过渡金属。
d区元素与过渡金属的区别
在很多课堂上，这两个名称会被宽泛地混用，好像意思完全一样。对于快速解题，这种简化通常没问题。但如果要讲求化学上的准确性，最好还是把它们区分开。
更准确的说法是：所有过渡金属都属于d区，但并不是所有d区元素在严格定义下都算过渡金属。常见的边界情况是锌、镉和汞，因为它们的常见离子通常是 ，而不是未充满的 副层。
d区元素中的常见错误
把每个d区元素都当成严格意义上的过渡金属
这是最常见的定义错误。如果题目采用的是更严格的过渡金属定义，那么仅凭它位于d区并不总是足够。
认为所有化合物都有颜色
很多确实有颜色，但并非全部如此。颜色取决于电子排布以及周围的配体。
忘记先失去的是 电子
对于过渡金属阳离子，电子先从 轨道移除，再从 轨道移除。如果你先学的是中性原子的填充顺序，这一点常常会让人觉得有些反直觉。
认为一种氧化态就能说明全部情况
对于许多主族元素，一种常见离子电荷往往已经足够。对过渡金属来说，这种简化就不太可靠了。
d区元素的应用
在学习氧化还原反应、有色离子、催化剂、合金、电化学和配位化合物时，d区化学都很重要。在生物学和材料科学中它也同样重要，因为铁、铜、钴、镍等金属常常在真实体系中承担结构作用或反应作用。
接着试一个类似的例子
你可以自己用铬、锰或铜做一个类似练习：写出中性原子的电子排布，形成一种或两种常见离子，再检查先失去的是哪些电子。养成这个习惯后，氧化态、颜色和过渡金属反应都会更容易理解。