Legami nei metalli

I legami metallici si formano tra due atomi metallici. Un modello semplificato per descrivere il legame metallico è stato sviluppato da Paul Drüde chiamato “Electron Sea Model”.

Modello del mare degli elettroni

La maggior parte degli atomi metallici non possiede abbastanza elettroni di valenza per entrare in un legame ionico o covalente. Tuttavia, gli elettroni di valenza negli atomi metallici sono tenuti liberamente a causa della loro bassa elettronegatività o attrazione con il nucleo. L’energia di ionizzazione degli atomi metallici (energia necessaria per rimuovere un elettrone dall’atomo) è bassa, facilitando la facile rimozione degli elettroni di valenza dall’atomo genitore. L’atomo forma uno ione metallico caricato positivamente, mentre gli elettroni esterni liberi esistono come nubi di elettroni delocalizzate cariche negativamente. Questi elettroni possono essere condivisi da più formazioni metalliche vicine attraverso una forza forte e attraente tra queste specie cariche negativamente e positivamente. Una forza così attraente tra gli elettroni caricati negativamente e i formazioni metalliche è chiamata legami metallici, tenendo insieme gli atomi. Questo modello di mare elettronico rappresenta la maggior parte delle proprietà fisiche dei metalli come la conduttanza al calore e all’elettricità, l’elevata fusione e i punti di ebollizione, la malleabilità e la duttilità.

Solidi metallici

Il modello del mare elettronico rappresenta diverse proprietà metalliche, tra cui alta conduttività termica ed elettrica, lucentezza metallica, duttilità e malleabilità. Gli elettroni delocalizzati possono condurre sia l’elettricità che il calore da un’estremità all’altra del metallo con bassa resistenza. Il legame metallico non è tra due atomi metallici specifici, ma tra ioni metallici e molti elettroni delocalizzati, permettendo ai metalli di deformarsi sotto pressione e calore senza frantumarsi o rompersi. Metalli diversi, come ferro, mercurio o rame, differiscono nelle loro proprietà fisiche, riflettendo la differenza nella forza del legame metallico tra i metalli.

Solidi metallici come cristalli di rame, alluminio e ferro sono formati da atomi metallici: tutti presentano un’elevata conduttività termica ed elettrica, lucentezza metallica e malleabilità. Molti sono molto duri e abbastanza forti. A causa della loro malleabilità (la capacità di deformarsi sotto pressione o martellamento), non si frantumano e, quindi, rendono utili materiali da costruzione. I punti di fusione dei metalli variano ampiamente. Il mercurio è un liquido a temperatura ambiente e i metalli alcalini si sciolgono al di sotto dei 200 °C. Diversi metalli post-transizione hanno anche bassi punti di fusione, mentre i metalli di transizione si sciolgono a temperature superiori a 1000 °C. Queste differenze riflettono le differenze nella resistenza dell’incollaggio metallico tra i metalli.

Questo testo è adattato da Openstax, Chemistry 2e, Section 10.5: The Solid State of Matter.