ENLACE METÁLICO
Existen diversas teorías que intentan explicar la forma en la que se unen los átomos de los metales para así poder dar una explicación de las propiedades típicas que éstos poseen.
La naturaleza del enlace metálico no puede explicarse ni por covalencia ni por electrovalencia. Las teorías actuales sobre este tipo de enlace, (aplicables a los metales y las aleaciones) parten del hecho de que los metales están formados por átomos que tienen relativamente pocos electrones de valencia, pero éstos son libres de moverse por toda la estructura del metal; por eso se habla de mar de electrones o nube electrónica, refiriéndose a los mismos.
Las condiciones necesarias para el enlace metálico son la existencia de orbitales de valencia vacíos y potenciales de ionización bajos.
El enlace metálico se puede considerar como un fenómeno de resonancia, ya que los metales poseen orbitales externos ocupados incompletamente y los electrones externos de cada átomo no quedan ligados a un átomo determinado, sino que tendrán posibilidad de establecer enlaces diferentes, dado el gran número de orbitales de que disponen, ello dará lugar a la formación de gran cantidad de formas resonantes, lo cual se traduce en una gran estabilidad.
Debido a este fenómeno de resonancia, se produce una deslocalización de los electrones en el conjunto del metal, formando la conocida nube o mar electrónico, que es compartida por todos los átomos, los cuales actúan como iones positivos neutralizados por la nube electrónica. La existencia de los electrones móviles justifica la conductividad eléctrica de los metales.
Podemos precisar, por tanto, que el enlace metálico se caracteriza por el gran exceso de orbitales sobre los electrones, lo cual provoca la deslocalización de los mismos.
La naturaleza del enlace metálico no puede explicarse ni por covalencia ni por electrovalencia. Las teorías actuales sobre este tipo de enlace, (aplicables a los metales y las aleaciones) parten del hecho de que los metales están formados por átomos que tienen relativamente pocos electrones de valencia, pero éstos son libres de moverse por toda la estructura del metal; por eso se habla de mar de electrones o nube electrónica, refiriéndose a los mismos.
Las condiciones necesarias para el enlace metálico son la existencia de orbitales de valencia vacíos y potenciales de ionización bajos.
El enlace metálico se puede considerar como un fenómeno de resonancia, ya que los metales poseen orbitales externos ocupados incompletamente y los electrones externos de cada átomo no quedan ligados a un átomo determinado, sino que tendrán posibilidad de establecer enlaces diferentes, dado el gran número de orbitales de que disponen, ello dará lugar a la formación de gran cantidad de formas resonantes, lo cual se traduce en una gran estabilidad.
Debido a este fenómeno de resonancia, se produce una deslocalización de los electrones en el conjunto del metal, formando la conocida nube o mar electrónico, que es compartida por todos los átomos, los cuales actúan como iones positivos neutralizados por la nube electrónica. La existencia de los electrones móviles justifica la conductividad eléctrica de los metales.
Podemos precisar, por tanto, que el enlace metálico se caracteriza por el gran exceso de orbitales sobre los electrones, lo cual provoca la deslocalización de los mismos.
La deslocalización de los electrones se explica medíante las llamadas bandas de energía. Cuando dos átomos se aproximan lo suficiente para que sus orbitales se solapen, los orbitales de igual energia se combinan para formar dos orbitales compuestos, de los cuales, uno posee una enegía mayor que el otro. En la adición de otros dos átomos se formarían los dos orbitales compuestos con una posterior separación de energias. y asi sucesivamente.
Se puede demostrar que cuando el número de átomos es extremadamente grande, como ocurre en el caso de los metales sólidos, los distintos niveles de energía se unen, formando una banda de energía, dentro de la cual hay una distribución continua de energías. Cuando las bandas de energía pertenecen a un metal de estructura compacta, las distancias entre las bandas de energía existentes en el metal son muy pequeñas, pudiendo incluso solaparse entre sí, por cuya razón el salto de electrones de una a otra banda resulta muy fácil. Estos metales son muy buenos conductores.
Para el caso en que la estructura del metal sea menos compacta, las bandas de energía están más separadas, y entre banda y banda existe barrera de energía apreciable, la cual dificulta el movimientode los electrones. Cuando la separación entre las bandas no es muy grande, es suficiente la aplicación de un campo eléctrico para que el gradiente de potencial creado permita a los electrones dar el salto correspondiente de energía. A este tipo de metales se les denomina conductores intrínsecos.
Los elementos no conductores o aislantes tienen una barrera de energía elevada que no puede ser superada por los electrones.
En la siguiente figura se muestra un esquema de las bandas de conducción el caso de un conductor, un semiconductor y un aislante. En el caso de los conductores, las bandas se superponen. Si la separación AE entre las bandas es pequeña, se trata de un semiconductor, y si entre ellas hay un intervalo de energía grande, entonces es un aislante.
En el caso de los semiconductores, basta una excitación pequeña para que los electrones pasen de la banda llena a la vacía. A temperatura normal basta la existencia de un campo eléctrico para que los electrones salven la pequeña barrera de energía. En los semiconductores el número de electrones excitados aumenta con la temperatura.
