Definición de enlace metálico, propiedades y ejemplos

Un enlace metálico es un tipo de enlace químico formado entre átomos cargados positivamente en el que los electrones libres se comparten entre una red de cationes. En contraste, se forman enlaces covalentes e iónicos entre dos átomos discretos. El enlace metálico es el tipo principal de enlace químico que se forma entre los átomos metálicos..

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Los enlaces metálicos se ven en metales puros y aleaciones y algunos metaloides. Por ejemplo, el grafeno (un alótropo de carbono) exhibe enlaces metálicos bidimensionales. Los metales, incluso los puros, pueden formar otros tipos de enlaces químicos entre sus átomos. Por ejemplo, el ión mercurioso (Hg₂²⁺) pueden formar enlaces covalentes metal-metal. El galio puro forma enlaces covalentes entre pares de átomos que están unidos por enlaces metálicos a pares circundantes..

Cómo funcionan los enlaces metálicos

Los niveles de energía exterior de los átomos metálicos (el s y pag orbitales) superposición. Al menos uno de los electrones de valencia que participan en un enlace metálico no se comparte con un átomo vecino, ni se pierde para formar un ion. En cambio, los electrones forman lo que se puede llamar un "mar de electrones" en el que los electrones de valencia son libres de moverse de un átomo a otro..

El modelo de mar de electrones es una simplificación excesiva de la unión metálica. Los cálculos basados ​​en la estructura de banda electrónica o las funciones de densidad son más precisos. La unión metálica puede verse como una consecuencia de un material que tiene muchos más estados de energía deslocalizados que los electrones deslocalizados (deficiencia de electrones), por lo que los electrones no apareados localizados pueden deslocalizarse y volverse móviles. Los electrones pueden cambiar los estados de energía y moverse a través de una red en cualquier dirección..

La unión también puede tomar la forma de formación de racimo metálico, en el que los electrones deslocalizados fluyen alrededor de los núcleos localizados. La formación de enlaces depende en gran medida de las condiciones. Por ejemplo, el hidrógeno es un metal a alta presión. A medida que se reduce la presión, la unión cambia de covalente metálico a no polar.

Relacionar enlaces metálicos con propiedades metálicas

Debido a que los electrones se deslocalizan alrededor de núcleos cargados positivamente, la unión metálica explica muchas propiedades de los metales.

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Conductividad eléctrica: La mayoría de los metales son excelentes conductores eléctricos porque los electrones en el mar de electrones son libres de moverse y transportar carga. Los no metales conductivos (como el grafito), los compuestos iónicos fundidos y los compuestos iónicos acuosos conducen la electricidad por la misma razón: los electrones son libres de moverse.

Conductividad térmica: Los metales conducen el calor porque los electrones libres pueden transferir energía lejos de la fuente de calor y también porque las vibraciones de los átomos (fonones) se mueven a través de un metal sólido como una onda.

Ductilidad: Los metales tienden a ser dúctiles o pueden estirarse en alambres delgados porque los enlaces locales entre los átomos se pueden romper y reformar fácilmente. Los átomos individuales o hojas enteras de ellos pueden deslizarse uno al otro y reformar los enlaces.

Maleabilidad: Los metales a menudo son maleables o pueden moldearse o golpearse en una forma, nuevamente porque los enlaces entre los átomos se rompen y reforman fácilmente. La fuerza de unión entre los metales no es direccional, por lo que es menos probable que el metal se forme o se fracture. Los electrones en un cristal pueden ser reemplazados por otros. Además, debido a que los electrones son libres de alejarse unos de otros, trabajar un metal no fuerza juntos los iones cargados, lo que podría fracturar un cristal a través de la fuerte repulsión..

Lustre metálico: Los metales tienden a ser brillantes o mostrar brillo metálico. Son opacos una vez que se alcanza un cierto espesor mínimo. El mar de electrones refleja los fotones de la superficie lisa. Hay un límite de frecuencia superior para la luz que puede reflejarse.

La fuerte atracción entre los átomos en los enlaces metálicos fortalece a los metales y les da alta densidad, alto punto de fusión, alto punto de ebullición y baja volatilidad. Hay excepciones. Por ejemplo, el mercurio es un líquido en condiciones normales y tiene una alta presión de vapor. De hecho, todos los metales en el grupo de zinc (Zn, Cd y Hg) son relativamente volátiles..

Qué tan fuertes son los enlaces metálicos?

Debido a que la fuerza de un enlace depende de sus átomos participantes, es difícil clasificar los tipos de enlaces químicos. Los enlaces covalentes, iónicos y metálicos pueden ser enlaces químicos fuertes. Incluso en metal fundido, la unión puede ser fuerte. El galio, por ejemplo, no es volátil y tiene un alto punto de ebullición aunque tenga un bajo punto de fusión. Si las condiciones son correctas, la unión metálica ni siquiera requiere una red. Esto se ha observado en vidrios, que tienen una estructura amorfa.