Unión metálica: el modelo del mar de electrones y por qué los metales son buenos conductores eléctricos

Modelo de mar de electrones

Los metales constituyen la mayoría de los elementos de la tabla periódica (alrededor del 80%) y son especiales. Cuando los metales se unen a sí mismos, se unen de una manera diferente que cuando se unen con otros elementos. No es iónico, molecular ni covalente. Es su propio enlace metálico.

Cuando los metales están juntos, los electrones flotan alrededor de los átomos.

La mayoría de los metales tienen muy pocos electrones en sus capas de energía más externas y algunos tienen orbitales de electrones externos vacíos. Lo que esto significa para el metal es que sus electrones de valencia están descentralizados y pueden moverse libremente. Recuerde que en los enlaces iónicos, los electrones se transfieren de un átomo a otro. En los enlaces covalentes, los electrones se comparten entre los átomos. En los enlaces metálicos, los electrones deambulan y no se transfieren ni se comparten. Es más una cosa común en la que pertenecen a todos los átomos de metal que los rodean.

Los metales forman estructuras cristalinas compactas y ordenadas. Se ven así:

Estructura cristalina

Cuando los metales están uno al lado del otro, los electrones de valencia no se quedan en su propio átomo; deambulan por todo el complejo metálico. Flotan libres como si flotaran a través de un mar de electrones, al igual que una molécula de agua individual flota libremente en el mar. Por eso se llama modelo de mar de electrones .

Cada átomo de metal permite que sus electrones deambulen libremente, por lo que estos átomos se convierten en cationes con carga positiva. Estos cationes son como una isla cargada positivamente y están rodeados por un mar de electrones cargados negativamente. Se parece un poco a esto:

Los cationes cargados positivamente están rodeados de electrones

La atracción entre los electrones móviles y los centros positivos es un enlace metálico .

Propiedades de los metales

El modelo del mar de electrones explica muchas de las propiedades físicas de los metales. Son buenos conductores eléctricos porque los electrones fluyen libremente en ellos. Son maleables debido a los electrones a la deriva y porque los cationes se deslizan fácilmente entre sí. Ellos reflejan la luz debido a los electrones libres.

Electricidad

El metal es maleable porque sus átomos pueden deslizarse unos sobre otros sin dañar su estructura.

Los electrones también son muy maleables, lo que significa que se pueden moldear o formar. Dado que los metales forman esas bonitas estructuras cristalinas y están formados por todos esos centros positivos y electrones negativos, la unión en ellos es la misma en todas las direcciones. Los átomos de metal pueden moverse unos sobre otros sin romperse ni causar ningún daño a la estructura cristalina. Es como un montón de cojinetes de bolas cubiertos de aceite. Pueden pasar fácilmente entre sí sin sufrir daños.

Los metales son brillantes porque reflejan la luz. La reflexión ocurre cuando un fotón de luz golpea una superficie y cambia de dirección para regresar en la dirección en que se originó. Los metales reflejan la luz porque cuando el fotón de la luz golpea los electrones libres en el metal, hacen que el fotón cambie de dirección y se refleje de nuevo de donde vino en lugar de ser absorbido.

Resumen de la lección

Los metales forman enlaces que son diferentes de los enlaces iónicos, covalentes y moleculares de los que ha aprendido antes. En los enlaces de metales, los electrones se mueven libremente en un mar de electrones, y esto conduce a las propiedades únicas de los metales. El metal es brillante porque refleja los fotones de luz entrantes. Es maleable porque la estructura y la unión uniforme en todas las direcciones del metal permiten que los átomos se deslicen entre sí sin romperse. El metal conduce bien la electricidad porque todos los electrones móviles pueden moverse libremente hacia cualquier atracción.

Los resultados del aprendizaje

Al final de esta lección, podrá:

• Describir los enlaces metálicos y el modelo del mar de electrones.
• Explicar las propiedades únicas de los metales y cómo se relacionan con el modelo del mar de electrones.