El enlace metálico - Departamento de Química General

El Enlace Metálico
Química General I
2012
Antecedentes
• El primer metal de uso generalizado fue el
bronce (aleación de cobre y estaño).
• Conforme se refinaron las técnicas de
fundición se prefirió el hierro.
• Actualmente los de uso mas extendido
son el hierro, el cobre, el aluminio y el
zinc.
PROPIEDADES DE LOS
METALES
• Las propiedades que se dan en los metales son
consecuencia del tipo de enlace que se da entre sus
átomos. Algunas de estas propiedades son:
– A excepción del mercurio, los metales puros son
sólidos a temperatura ambiente. No obstante, sus
puntos de fusión son muy variables, aunque
generalmente altos.
– Son buenos conductores de la electricidad y del
calor, debido al movimiento de los electrones. Se les
llama conductores.
– Presentan brillo característico.
– Se suelen disolver unos en otros formando disoluciones
que reciben el nombre de aleaciones.
– Son dúctiles y maleables. Esto es debido a la no
direccionalidad del enlace metálico y a que los "restos
positivos" son todos similares, con lo que cualquier
tracción no modifica la estructura de la red metálica, no
apareciendo repulsiones internas.
Modelos sobre el enlace
metálico
• Cualquier modelo que sea apto para explicar el enlace metálico
debe explicar el por qué de las características de los enlaces:
–
–
–
–
–
–
–
Gran conductividad eléctrica tridimensional. (+)
Alta conductividad térmica (+)
Reflectividad (+)
Maleabilidad
Ductibilidad
Facilidad de formación
Puntos de ebullición altos
MODELO DE LA NUBE DE
ELECTRONES
MODELO DE LA NUBE DE
ELECTRONES o mar de electrones
• Los átomos metálicos ceden sus electrones de valencia
a la “nube electrónica" que engloba a todos los átomos
del metal.
•
Así pues, el enlace metálico resulta de las atracciones
electrostáticas entre los restos positivos y los electrones
móviles que pertenecen en su conjunto a la red
metálica.
• En el enlace metálico, los electrones no pertenecen a
ningún átomo determinado. Además, es un enlace no
direccional, porque la nube electrónica es común a
todos los restos atómicos que forman la red.
MODELO DE LA NUBE DE
ELECTRONES
• Hay que aclarar que los átomos cuando han cedido los
electrones a la nube común, no son realmente iones, ya
que los electrones quedan dentro de la red,
perteneciendo a todos los "restos positivos".
• Este modelo es muy simple y sirve para interpretar
muchas de las propiedades de los metales; aunque
tiene ciertas limitaciones, principalmente en la
explicación de la diferente conductividad de algunos
metales.
Limitaciones del modelo del mar
de electrones
• Explica razonablemente bien el proceso de
conducción de la corriente eléctrica.
• El movimiento de los electrones explica la
transferencia de calor en el metal.
• No se puede usar para efectuar cálculos
cuantitativos.
• No explica el brillo carácterístico de los metales.
El enlace de red
Química General I
2012
Enlace de red
• En las sustancias reticulares todos los átomos están unidos por
enlaces covalentes. (o reticulares)
– Ejemplo: diamante, grafito y dióxido de silicio.
• Características.
– Energía de enlace del orden de cientos de KJ/mol. Se rompen a
temperaturas de 4000ºC a 2000ºC
– Red extremadamente dura.
– Sustancias insolubles en TODOS los solventes.
Alótropos
• Son distintos ordenamientos en el espacio en el
cual pueden existir los elementos.
• Muchos elementos tienen distintas formas de
existir.
– Por ejemplo:
• El oxígeno molecular O2 y el ozono O3.
• El carbono, como grafito o como diamante.
Carbono diamante y grafito
Carbono diamante
•
Es una red tridimensional
•
Unida por enlaces covalentes
•
Cada átomo de carbono tiene una
hibridación sp3.
•
Los enlaces covalentes fuertes
contribuyen a:
– Alta dureza particular del
diamante (es el material mas
duro que se conoce)
– Elevado punto de fusión,
3550ºC.
Carbono grafito
• Átomos de carbono que
se distribuyen en anillos
de seis miembros.
• Dentro de las capas hay
enlaces covalentes, entre
ellas hay fuerzas de
dispersión.
• El grafito es untuoso al
tacto y esto lo hace útil
como lubricante.
El Cuarzo SiO2
• La distribución de átomos
es similar a la del
carbono diamante.
• Entre cada par de átomos
de silicio aparece uno de
oxígeno.
• Está unido a través de
enlaces covalentes.
• Tiene alta dureza y punto
de fusión alto (1610 ºC)