Introducción a la Química

Términos

• Metalanía de varios elementos químicos de la tabla periódica que forman un enlace metálico con otros átomos metálicos. Generalmente es brillante, maleable y un conductor de calor y electricidad.
• enlace químico de una bondA metálica en el que los electrones móviles se comparten en muchos núcleos; esto conduce a la conducción eléctrica.

Propiedades metálicas

En un metal, los átomos pierden fácilmente electrones para formar iones positivos (cationes). Estos iones están rodeados de electrones deslocalizados, que son responsables de la conductividad. El sólido producido se mantiene unido por interacciones electrostáticas entre los iones y la nube de electrones. Estas interacciones se llaman enlaces metálicos. La unión metálica representa muchas propiedades físicas de los metales, como resistencia, maleabilidad, ductilidad, conductividad térmica y eléctrica, opacidad y brillo.

Entendida como el intercambio de electrones» libres » entre una red de iones cargados positivamente (cationes), la unión metálica a veces se compara con la unión de sales fundidas; sin embargo, esta visión simplista es válida para muy pocos metales. En una visión mecánica cuántica, los electrones conductores extienden su densidad por igual sobre todos los átomos que funcionan como entidades neutras (no cargadas).

Los átomos en los metales están dispuestos como esferas estrechamente empaquetadas, y dos patrones de empaque son particularmente comunes: cúbico centrado en el cuerpo, en el que cada metal está rodeado por ocho metales equivalentes, y cúbico centrado en la cara, en el que los metales están rodeados por seis átomos vecinos. Varios metales adoptan ambas estructuras, dependiendo de la temperatura.

Los metales en general tienen alta conductividad eléctrica, alta conductividad térmica y alta densidad. Por lo general, son deformables (maleables) bajo tensión, sin hendidura. Algunos metales (los metales alcalinos y alcalinotérreos) tienen baja densidad, baja dureza y bajos puntos de fusión. En términos de propiedades ópticas, los metales son opacos, brillantes y lustrosos.

Punto de fusión y fuerza

La fuerza de un metal deriva de la atracción electrostática entre la red de iones positivos y el «mar» de electrones de valencia en el que están inmersos. Cuanto mayor sea la carga nuclear (número atómico) del núcleo atómico, y cuanto menor sea el tamaño del átomo, mayor será esta atracción. En general, los metales de transición con sus electrones de valencia d son más fuertes y tienen puntos de fusión más altos:

• Fe, 1539 ° C
• Re, 3180 °C
• Os, 2727 °C
• W, 3380°C.

La mayoría de los metales tienen densidades más altas que la mayoría de los no metales. Sin embargo, hay una amplia variación en las densidades de los metales. El litio (Li) es el elemento sólido menos denso, y el osmio (Os) es el más denso. Los metales de los grupos IA y IIA se denominan metales ligeros porque son excepciones a esta generalización. La alta densidad de la mayoría de los metales se debe a la celosía cristalina apretada de la estructura metálica.

Conductividad Eléctrica: ¿Por Qué Los Metales Son Buenos Conductores?

Para que una sustancia conduzca electricidad, debe contener partículas cargadas (portadores de carga) que sean lo suficientemente móviles como para moverse en respuesta a un campo eléctrico aplicado. En el caso de los compuestos iónicos en soluciones de agua, los propios iones cumplen esta función. Lo mismo ocurre con los compuestos iónicos cuando se funden. Los sólidos iónicos contienen los mismos portadores de carga, pero debido a que están fijos en su lugar, estos sólidos son aislantes.

En los metales, los portadores de carga son los electrones, y debido a que se mueven libremente a través de la red, los metales son altamente conductores. La muy baja masa e inercia de los electrones les permite conducir corrientes alternas de alta frecuencia, algo que las soluciones electrolíticas no pueden hacer.

La conductividad eléctrica, así como la contribución de los electrones a la capacidad calorífica y la conductividad calorífica de los metales, se pueden calcular a partir del modelo de electrones libres, que no tiene en cuenta la estructura detallada de la red iónica.

Propiedades mecánicas

Las propiedades mecánicas de los metales incluyen maleabilidad y ductilidad, lo que significa la capacidad de deformación plástica. La deformación elástica reversible en metales se puede describir por la Ley de Hooke para fuerzas de restauración, en la que la tensión es linealmente proporcional a la tensión. El calor aplicado, o fuerzas mayores que el límite elástico, puede causar una deformación irreversible del objeto, conocida como deformación plástica o plasticidad.

Los sólidos metálicos son conocidos y valorados por estas cualidades, que derivan de la naturaleza no direccional de las atracciones entre los núcleos atómicos y el mar de electrones. La unión dentro de sólidos iónicos o covalentes puede ser más fuerte, pero también es direccional, lo que hace que estos sólidos sean frágiles y estén sujetos a fracturas cuando se golpean con un martillo, por ejemplo. Un metal, por el contrario, es más probable que simplemente esté deformado o abollado.

Aunque los metales son negros debido a su capacidad para absorber todas las longitudes de onda por igual, el oro (Au) tiene un color distintivo. De acuerdo con la teoría de la relatividad especial, el aumento de la masa de electrones de la capa interna que tienen un momento muy alto hace que los orbitales se contraigan. Debido a que los electrones externos se ven menos afectados, la absorción de luz azul aumenta, lo que resulta en un mayor reflejo de la luz amarilla y roja.