Fala Gás Nobre, hoje falaremos sobre a Ligação Metálica, que são as ligações e interações químicas que acontecem entre átomos de metais, sejam eles do mesmo metal ou de metais diferentes.
As ligações metálicas são ligações químicas que ocorrem entre átomos de metais que fluem livremente por uma camada cristalina bem definida. Determinadas as condições normais de temperatura e pressão, estas mesmas ligações favorecem que as substâncias adquiram um elevado ponto de fusão e de ebulição.
Leia mais em: Temperatura de Fusão e Temperatura de Ebulição
Quando estas ligações ocorrem entre átomos de diferentes metais, chamamos o produto final de liga metálica. Alguns exemplos de ligas metálicas são: aço (ferro + carbono), bronze (cobre + estanho), latão (cobre + zinco), ouro 18k (ouro + prata + cobre), entre outras.
Além dos elevados pontos de fusão e de ebulição, as ligações metálicas também apresentam uma densidade maior do que outros tipos de ligações químicas. As ligas metálicas, para além destas, também possuem outras propriedades, dentre elas estão a maleabilidade, ductibilidade, brilho e boa condutividade elétrica, que independem de estarem em estado líquido ou sólido.
As ligações metálicas são representadas por dois parâmetros: o modelo de nuvens de elétrons e o modelo da teoria das bandas.
Modelo de nuvens de elétrons: nesta teoria, o metal é representado como uma estrutura agrupada de cátions metálicos imersos em uma espécie de “nuvem” de elétrons na chamada camada de valência. Esses elétrons, no caso deste experimento, mantêm-se ramificados ao metal por meio de atrações eletrostáticas aos cátions (íons positivos) e distribuídos de maneira uniforme ao longo da estrutura metálica.
O metal, quanto submetido a uma grande diferença de corrente elétrica, ou tensão elétrica, faz com que os elétrons deslizem no sentido do polo positivo para o metal e, por consequência, também se deslocam do metal a partir do polo negativo.
Essa explicação satisfaz a teoria sobre as propriedades de maleabilidade e ductibilidade, inerentes ao metal, porém não explica suficientemente todas as outras propriedades dos elementos metálicos.
Teoria das bandas: este experimento explica a condução elétrica entre elementos sólidos. Os elétrons de cada átomo em ambiente sólido fazem ligação metálica com átomos vizinhos. Ao aproximar um átomo isolado a outros, os níveis de energia de cada interagem com o mais próximo.
Na aproximação de um feixe de átomos ocorre um grande número de níveis de energia bem próximos uns dos outros, formando uma “banda de energia” quase contínua nos níveis de energia que os átomos teriam isolado.
Organização dos metais
Na organização da tabela periódica, os metais são os elementos que pertencem a Família 1A, chamados também de metais alcalinos. Dentre eles estão lítio, sódio, potássio, rubídio, césio e frâncio. Os elementos da Família 2A , também denominados de metais alcalino-terrosos, estão: berílio, magnésio, cálcio, estrôncio, bário e rádio.
Além destes, existe também os elementos que integram a família dos metais de transição interna, que são o ouro, a prata, o cromo, o ferro, o manganês, o níquel, o cobre, a platina, dentre outros que podem ser observados na tabela periódica. Na Tabela Periódica eles encontram-se na região central. Ainda podemos citar os metais de transição externa, que compõem o grupo dos lantanídeos e actinídeos, que ficam na região inferior da tabela periódica, e por fim, os metais representativos, representados por: alumínio, gálio, índio, estanho, tálio, chumbo e bismuto.
Propriedades 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 propriedades deste tipo de ligação.
•Boa condutibilidade elétrica e térmica: é uma propriedade utilizada para qualificar o potencial elétrico de um material. A condutibilidade elétrica indica a capacidade que o metal possui em conduzir corrente de eletricidade. Já a condutibilidade térmica é a capacidade de um material em conduzir calor.
Devido a estar propriedades os metais são utilizados para produzir de fios elétricos, para condução de energia elétrica até as residências e na produção de utensílios de cozinha, devido a distribuição uniforme de calor.
Mas se o metal conduz calor, porque não queimamos a mão utilizando uma colher? Gás Nobre, se você prestar atenção verá que as colheres, conchas e demais itens de cozinha utilizados para cozimento de alimentos possuem seus cabos revestidos com algum tipo de polímero ou com madeira que tem como função isolar o calor que é conduzido pelo metal e evitar que sofremos quaisquer tipos de queimaduras devido a isso.
•Maleabilidade: assim como a ductibilidade, eles determinam o nível máximo que o metal pode suportar, sem sofrer modificações em sua estrutura original. A maleabilidade é capacidade de sofrer um ensaio de tração, ou seja, sua capacidade de ser transformado e modelado em novos objetos a partir da aplicação de energia mecânica.
Devido a esta propriedade que podemos utilizar inúmeros instrumentos metálicos, seja na forma de jóias, ferramentas, utensílios de cozinha, peças mecânicas, entre outros.
•Ductibilidade (grau de deformação de um material ao sofrer tração): essa propriedade está associada a maleabilidade. Ela representa o grau de deformidade que o metal, ou qualquer outro elemento, pode suportar no momento em que sofre o nível extremo de tração. Alguns materiais podem ser considerados fracos por não terem as mesmas condições de suportar alterações no ensaio de tração ao qual é submetido.
Esta propriedade é muito associada a capacidade de um material em formar fios.
•Elevados pontos de fusão e ebulição: é o instante em que determina o ponto em que uma substância passa do estado sólido para o líquido. Ao alcançar o ponto de fusão, as moléculas se agitam e se rompem as forças intermoleculares 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 metálico: é a maneira com que estes materiais refletem a luz. Estes, quando polidos, exibem um brilho por causa dos elétricos livres que fluem na camada superficial destes materiais, absorvendo e irradiando a luz.
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