Definición y Propiedades de la Unión Metálica

La unión metálica definición nos indica que es un tipo de enlace químico formado entre átomos cargados positivamente en el que los electrones libres se comparten entre una red de cationes. A diferencia de los enlaces covalentes e iónicos que se forman entre dos átomos discretos, el enlace metálico es el tipo principal de enlace químico que ocurre entre átomos metálicos.

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Un ejemplo de unión metálica se observa en metales y aleaciones puros, así como en algunos metaloides. Por ejemplo, el grafeno (un alótropo de carbono) exhibe una unión metálica bidimensional. Los metales, incluso los puros, pueden formar otros tipos de enlaces químicos entre sus átomos, como el ion mercurio (Hg22+) que puede formar enlaces covalentes metal-metal. El galio puro forma enlaces covalentes entre pares de átomos que están unidos por enlaces metálicos a pares circundantes.

Índice temático
  1. Cómo Funcionan Los Enlaces Metálicos
  2. Relacionar Enlaces Metálicos con Propiedades Metálicas
  3. ¿Qué Tan Fuertes Son Los Enlaces Metálicos?

Cómo Funcionan Los Enlaces Metálicos

Los niveles de energía externos de los átomos metálicos (los orbitales s y p) se superponen. 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, estos electrones forman lo que se puede describir como un "mar de electrones" donde los electrones de valencia son libres de moverse de un átomo a otro.

El modelo del mar de electrones es una simplificación de la unión metálica. Métodos más precisos incluyen los cálculos basados en la estructura de banda electrónica o en las funciones de densidad. La unión metálica puede verse como una consecuencia de un material que tiene muchos más estados de energía deslocalizados que electrones deslocalizados (deficiencia de electrones), lo que permite que los electrones desapareados localizados puedan deslocalizarse y moverse libremente.

La unión también puede manifestarse en la formación de grupos metálicos, donde los electrones deslocalizados fluyen alrededor de núcleos localizados. La formación de enlaces depende en gran medida de las condiciones. Por ejemplo, el hidrógeno se comporta como un metal a alta presión, pero al reducir la presión, la unión cambia de metálica covalente a no polar.

Relacionar Enlaces Metálicos con Propiedades Metálicas

Los enlaces metálicos explican muchas propiedades de los metales debido a la deslocalización de los electrones alrededor de núcleos cargados positivamente.

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Conductividad eléctrica: Los metales son excelentes conductores eléctricos debido a que los electrones en el mar de electrones son libres de moverse y transportar carga. Otros materiales como el grafito, los compuestos iónicos fundidos y los compuestos iónicos acuosos también 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 porque las vibraciones de los átomos (fonones) pueden propagarse a través de un metal sólido.

Ductilidad: Los metales son dúctiles, es decir, pueden ser estirados en alambres delgados, porque los enlaces locales entre átomos pueden romperse y reformarse fácilmente, lo que permite que los átomos individuales o láminas enteras de ellos se deslicen entre sí.

Maleabilidad: La maleabilidad de los metales se debe a que los enlaces entre átomos se rompen y reforman fácilmente durante el proceso de moldeo o machacado, y porque los electrones en un cristal pueden ser reemplazados por otros sin forzar a los iones cargados de manera similar a repelerse, lo que podría fracturar un cristal.

Lustre metálico: El característico brillo de los metales se debe a que el mar de electrones refleja los fotones desde la superficie lisa. Hay un límite de frecuencia por encima del cual la luz no se puede reflejar.

Además de estas propiedades, la fuerte atracción entre los átomos en los enlaces metálicos confiere a los metales su fuerza, alta densidad, alto punto de fusión, alto punto de ebullición y baja volatilidad. Sin embargo, existen excepciones como el mercurio, un metal líquido a temperatura ambiente con una alta presión de vapor.

Aquí presentamos las 10 características de un enlace metálico que ayudan a comprender su naturaleza y comportamiento:

  1. Electrones de valencia deslocalizados que forman un "mar de electrones".
  2. Conductividad eléctrica debido a la libertad de movimiento de los electrones.
  3. Alta conductividad térmica por la transferencia de energía a través de los electrones y fonones.
  4. Ductilidad que permite la formación de alambres delgados.
  5. Maleabilidad que permite moldear los metales en diferentes formas.
  6. Lustre metálico originado por la reflexión de la luz en la superficie de los metales.
  7. Alta densidad y puntos de fusión y ebullición generalmente elevados.
  8. Baja volatilidad en la mayoría de los metales.
  9. No direccionalidad de los enlaces, lo que permite la deformación sin fractura.
  10. Capacidad de formar aleaciones con otros metales y algunas veces no metales.

¿Qué Tan Fuertes Son Los Enlaces Metálicos?

La fuerza de un enlace metálico varía según los átomos participantes y las condiciones, lo que hace difícil clasificar su fortaleza en comparación con otros tipos de enlaces químicos. Los enlaces covalentes, iónicos y metálicos pueden ser todos muy fuertes. Incluso en estado líquido, como en el caso del metal fundido, los enlaces metálicos pueden ser robustos, como se evidencia en metales como el galio, que tiene un alto punto de ebullición a pesar de su bajo punto de fusión. La unión metálica puede darse incluso sin una estructura cristalina fija, como se ha observado en vidrios de naturaleza amorfa.

Analista de Laboratorio

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