4. El enlace metálico

Sabes que el mercurio es el único metal que es líquido a temperatura ambiente. Pero, ¿qué es un metal? 

Imagen de Pablo Ardura en Wikimedia. CC

Desde la antigüedad se utiliza el término metal para designar a las sustancias que presentan un brillo característico y se pueden trabajar para darles una forma determinada siendo resistentes a la rotura. Se consideraban como metales a los elementos, compuestos o mezclas que presentaban dichas propiedades y con los que se podían fabricar distintos tipos de utensilios.

Pero hay metales que no presentan las propiedades anteriores como el mercurio o los elementos del grupo 1 (Li, Na, K, Rb,..), que son tan blandos como la cera y hasta se pueden cortar con un cuchillo.

A las propiedades anteriores se unieron después la conductividad del calor y la conductividad eléctrica.

Quizás estas últimas sean las características más importantes de los metales, ya que todos conducen el calor y la electricidad.

Actualmente el carácter metálico se relaciona con la estructura electrónica, cuyo conocimiento nos permite explicar las propiedades físicas y químicas de los elementos.

Los elementos metálicos tienen pocos electrones en su última capa (capa de valencia) y, como ya hemos visto, tienen facilidad para perderlos. Por tanto, su energía de ionización es pequeña, es decir, se necesita poca energía para poder arrancar estos electrones.

Aproximadamente las tres cuartas partes de los elementos de la Tabla Periódica son metales.

Seguro que eres consciente de la importancia que han tenido el descubrimiento y la utilización de los metales en el desarrollo cultural de la humanidad. Con ellos hemos fabricado puntas de flechas, lanzas, espadas, vasijas, todo tipo de herramientas, monedas, puentes, coches, aviones, etc. Los objetos metálicos nos rodean por todas partes. En el vídeo de arriba se habla de la importancia y las propiedades de los metales.

Sabes que en cualquier trozo de metal, por muy pequeño que sea, hay una cantidad enorme de átomos que tienen que estar unidos entre sí de alguna manera. Eso es lo que vamos a estudiar en este tema, cómo se unen los átomos de los metales entre sí y cómo se explican las propiedades que presentan. 

Enlace metálico.

Un enlace metálico es un enlace químico que mantiene unidos los átomos metálicos. Los átomos metálicos, al tener muy poca electronegatividad y ser muy electropositivos, pierden los electrones de la capa de valencia, que pasan a formar una nube de electrones y se sitúan formando una red muy compacta inmersa en esa nube de electrones. Al perder todos los electrones de la capa de valencia, la anterior pasa a ser la capa de valencia y queda con una configuración electrónica estable como la del gas noble.

Estos átomos se agrupan de forma muy cercana unos a otros, lo que produce estructuras muy compactas. Se trata de redes tridimensionales que adquieren la estructura típica de empaquetamiento compacto de esferas.

Imagen de Dnn87en Wikimedia. CC

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Los metales están formados por átomos del mismo tipo, y por lo tanto, del mismo tamaño. Esto hace que los átomos puedan estar muy juntos, rodeándose cada uno de ellos de un número elevado de átomos, generalmente de 8 o 12 átomos. Por eso pesan tanto los meteoritos metálicos, porque los metales son materiales muy densos (los átomos están muy juntos).

Además de ser, generalmente, bastante densos sabes que los metales brillan, que conducen la electricidad y el calor, que con ellos se pueden formar hilos y cables, como los cables eléctricos de cobre o aluminio, y láminas, como el papel aluminio.

Cada átomo metálico posee sólo unos pocos electrones en su último nivel de energía (1, 2 o 3), insuficientes para poder compartirlos con tantos átomos cercanos.

Por tanto, el enlace covalente (compartición de electrones) no puede explicar la formación de los cristales metálicos.  ¿Cómo pueden formarse entonces tantos enlaces con tan pocos electrones? La teoría más simple para explicar el comportamiento de los metales es el modelo de nube de carga que veremos en el apartado siguiente.