Siirdemetallid ja kompleksühendid

Põhirühma metallid nagu naatrium loovutavad oma vähesed välimised elektronid ja peatuvad, jõudes ühele stabiilsele oksüdatsiooniastmele. Siirdemetallid on teisiti üles ehitatud: nende välimised s-elektronid ja sisemine, mittetäielikult täidetud d-alakiht asuvad sarnastel energiatel, seega saab siirdemetall loovutada erineva arvu elektrone vaid mõõduka energiaerinevuse hinnaga. Raud loovutab kaks elektroni, saades Fe²⁺, või kolm, saades Fe³⁺, mõlemad kergesti saavutatavad — muutuv oksüdatsiooniaste ongi selle rühma määrav omadus ja tuleneb otse sellest ligilähedasest kokkulangevusest.

Koordinatsioonikeemia tuleneb samast d-alakihist. Siirdemetalli ioonil on tühjad või osaliselt täidetud d-orbitaalid, mis suudavad vastu võtta ümbritsevate molekulide või ioonide, mida nimetatakse ligandideks, loovutatud elektronpaare — vesi, ammoniaak, kloriid, tsüaniid. Tulemuseks olev kompleksühend, metall pluss kinnitunud ligandid, on koos hoitud sidemetega, mis on elektrooniliselt tavalised kovalentsed sidemed, erinedes ainult selle poolest, et jagatud paari mõlemad elektronid pärinevad ligandilt, mitte üks kummaltki partnerilt.

Siirdemetalliühenditega seotud värvused tulevad täpselt sellest paigutusest. Ümbritsevad ligandid lõhuvad d-orbitaalide energiad lahku hulgaga, mis sõltub sellest, millised ligandid on kohal, ja elektronid neelavad nähtavat valgust, hüpates lõhutud tasemete vahel — neeldunud lainepikkus ja seega nähtav värvus nihkub koos ligandiga. Just seepärast annab sama metalliioon, näiteks vask, ligandiks veega kahvatusinise lahuse ja ammoniaagiga palju sügavamalt sinise: vasega ei ole midagi muutunud, ainult see, mis seda ümbritseb, ja seetõttu lõhe suurus, mida valgus peab ületama.