Os metais de transição ferro, cobre e magnésio foram cátions com diversos estados de oxidação. Esta é a razão de eles serem encontrados em muitas oxirredutases e em diversas proteínas da fosforilação oxidativa e da fotossíntese. Explique por que muitos metais de transição formam cátions com diferentes estados de oxidação.

Perto do meio da primeira série de transições (Cr, Mn e Fe), os elementos exibem as mais amplas faixas de estados de oxidação. Este fenômeno está relacionado à disponibilidade de elétrons e orbitais favoráveis ​​à ligação. Os elementos à esquerda (Sc e Ti) da série têm poucos elétrons e a carga nuclear efetiva relativamente baixa deixa orbitais d em altas energias que são relativamente inadequados para ligação.

Consequentemente, é mais difícil produzir uma variedade de compostos que promovam uma ampla gama de estados de oxidação para elementos em qualquer uma das extremidades da série. No meio e à direita da série, o estado de oxidação +2 é muito comumente observado porque as reações normais podem fornecer as energias de ionização necessárias para a remoção dos elétrons 4s. Os estados de oxidação +2 e +3 prontamente disponíveis de Mn, Fe e +1 e +2 estados de oxidação de Cu tornam esses cátions úteis em processos de transferência de elétrons que ocorrem em cadeias de proteínas especializadas dentro de células biológicas. O tamanho especial e a carga do cátion Zn + 2 o tornam útil para a função de algumas enzimas. A tendência do Fe + 2 e Cu + para ligar o oxigênio mostra-se muito útil na cadeia de hemoglobina e transporte de elétrons (respiratório), respectivamente