Ligações metálicas

As ligações metálicas são as ligações químicas realizadas por átomos que se deslocam livremente por uma camada cristalina bem definida.

Considerando as condições padronizadas de temperatura e pressão, estas ligações propiciam às substâncias um ponto de fusão elevado, bem como sua vaporização.

Além disso, apresenta uma densidade maior do que outros tipos de ligações químicas.

Outras propriedades dessas ligações são maleabilidade, ductibilidade, brilho, e, por se tratar de metais, possuem também boa condutividade elétrica, ainda que estejam em estado líquido.

 

Existem dois modelos geralmente apresentados que representam as ligações metálicas. O modelo de nuvens de elétrons e o modelo da Teoria das bandas.

Modelo de nuvens de elétrons: neste experimento, o metal é representado como um conjunto ramificado de cátions metálicos mergulhados em uma espécie de “nuvem” de elétrons na camada de valência.

Os elétrons, neste caso, mantêm-se atrelados ao metal por meio de atrações eletrostáticas aos cátions e distribuídos uniformemente ao longo da estrutura metálica.

O metal, quando submetido a uma diferença de tensão elétrica, faz com que os elétrons se desloquem pelo metal no sentido do polo positivo para o metal e, posteriormente, do metal a partir do polo negativo.

Apesar desta teoria satisfazer as propriedades sobre maleabilidade e ductibilidade, não explica suficientemente todas as outras características dos metais.

Teoria das bandas: este estudo esclarece como ocorre a condução elétrica entre sólidos. Os elétrons de cada átomo equivalente em um meio sólido estão vulneráveis a interação metálica com átomos próximos.

Aproximando um átomo isolado a outros, os níveis de energia de cada um são parcialmente afetados pela presença do vizinho. Isso ocorre, de acordo com o Princípio de Exclusão de Pauli, pela não permissão que os átomos ocupem níveis de energia idênticos.

 Na aproximação de um número considerável de átomos ocorre um grande número de níveis de energia bem próximos uns dos outros, agrupados, formando uma “banda de energia” quase contínua nos níveis que os átomos teriam isoladamente.

Propriedades dos metais

De acordo com a tabela periódica, os metais são os elementos pertencentes a Família 1A, também denominados de metais alcalinos (lítio, sódio, potássio, rubídio, césio e frâncio).

Há também o integrantes da Família 2A, também chamados de metais alcalino-terrosos, dentre eles estão berílio, magnésio, cálcio, estrôncio, bário e rádio.

Além disso, existe também a categoria dos metais de transição, que são, por exemplo, o ouro,  prata, cromo, ferro, manganês, níquel, cobre, platina, dentre outros que podem ser observados na tabela periódica. 

Ainda de acordo com as classificações e as famílias de cada tipo específico de metais, existem  aqueles considerados os mais importantes , chamados de metais representativos . São eles:

• Alumínio;
• Gálio;
• Índio;
• Estanho;
• Tálio;
• Chumbo; 
• Bismuto.

 

Características das ligações metálicas

As ligações metálicas são resultantes da interação entre elétrons livres e os cátions fixos, ou seja, um conjunto de cátions imersos em uma nuvem de elétrons.

A existência de elétrons livres contribui para determinadas características deste tipo de ligação.

• Boa condutibilidade elétrica e térmica: é uma propriedade utilizada para especificar as propriedades elétricas de um material. Ela aponta a facilidade com que os metais podem conduzir a corrente ou tensão elétrica.
• Maleabilidade: junto com a ductibilidade,  indicam os formatos que os metais apresentam ao serem submetidos a uma deformação. A maleabilidade é a capacidade que o material possui ao sofrer uma tração.
• Ductibilidade (grau de deformação de um material): essa propriedade representa o nível de deformidade que um material (metal) pode suportar no momento em que sofre o nível extremo de deformação. Alguns materiais podem ser considerados fracos por não terem as mesmas condições de suportar alterações no ensaio de tração ao qual é submetido.
• Elevados pontos de fusão e ebulição: é o momento determinante em que uma substância passa do estado sólido para o líquido. Ao alcançar o ponto de fusão, as moléculas se agitam e rompem as ligações internas entre as moléculas e átomos.
• Resistência à tração: esta característica se opõe exatamente à resistência da compressão. É o ponto máximo que o material pode aguentar ao ser extremamente puxado, antes de se romper. 
• Brilho: é a maneira com que estes materiais refletem a luz. Estes, quando polidos, exibem um brilho por causa dos elétrons livres que fluem na camada superficial destes materiais, absorvendo e irradiando a luz.