Introducción al enlace metálico: modelo del mar de electrones o del gas electrónico

El enlace metálico es muy distinto a los dos tipos de enlaces que hemos visto hasta ahora: el enlace covalente y el enlace iónico. En los compuestos metálicos los átomos están muy próximos los unos a los otros y forman estructuras compactas. Además, presentan unas características propias, entre las que destaca la elevada conductividad eléctrica. Esta propiedad, la de la conductividad, requiere para ser explicada que los electrones implicados en el enlace metálico tengan libertad y facilidad de movimiento. Es por este motivo que, para que los metales tengan electrones móviles, requieren 2 características a nivel atómico: la primera, una energía de ionización baja (recordemos que la energía de ionización es la energía necesaria para arrancar un electrón de la capa de valencia) y la segunda, que posean orbitales de valencia vacíos y accesibles que permitan a los electrones moverse con facilidad.

Cualquier teoría sobre el enlace metálico debe dar explicación a esta libertad de movimiento electrónico y a las restantes propiedades de los metales. Estas son dos: la llamada teoría del gas electrónico o del mar de electrones y la teoría de bandas.

TEORÍA DEL GAS ELECTRÓNICO PARA EL ENLACE METÁLICO

En la teoría del gas electrónico (también llamada del mar de electrones o de la nube electrónica), los átomos metálicos pierden sus electrones de valencia y forman una red compacta de cationes. Por ejemplo, en el caso del sodio, cuya configuración electrónica es:

Configuraciones electrónicas del sodio y el catión sodio

Los cationes Na+, formados por los núcleos atómicos y los electrones de las capas internas, se empaquetan y los electrones de valencia se mueven con libertad. Estos electrones no pertenecen ya a los átomos individuales, sino que son comunes a todos los átomos que forman la red. Se dice que los electrones están deslocalizados.

Dependiendo del número de electrones de valencia que tenga el metal, habrá tantos electrones deslocalizados como átomos o más. Por ejemplo, en el sodio, que pierde un electrón, habrá tantos electrones como átomos de sodio, pero en el magnesio, que tiene 2 electrones de valencia y los pierde ambos, habrá el doble de electrones que de núcleos de Mg(2+).

Así, los cationes se disponen formando un retículo cristalino compacto o empaquetamiento metálico y cada catión se rodea del número máximo de cationes vecinos. Los electrones de valencia se mueven libremente por los intersticios de la red, formando el gas electrónico y actuando, además, como un colchón que evita la repulsión entre los distintos cationes.

Modelo del gas electrónico en el enlace metálico

Dada la libertad de movimiento de los electrones de valencia, esta teoría para el enlace metálico explica muy bien muchas de las propiedades metálicas, tales como la elevada conductividad eléctrica y térmica. También explica la ductilidad y la maleabilidad o la resistencia a la deformación, porque las capas de cationes pueden deslizarse unas sobre las otras, manteniendo el tipo de estructura y la fortaleza del enlace.

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Etiquetas: Enlace metálico.

21 Comentarios

  1. hola!

    Tengo un problema con un ejercio de calulo de volumenes, me pueden ayudar.

    Dice el problema:

    2CO + O2 formandose 2CO2

    Determinar el volumen de aire, en CN, necesario para la combustion total de 100 litros de CO a 3atm y 27C (el aire contiene un 20% en volumen de oxigeno)

    No entiendo :( :(

    darliens, 1 Año Antes Responder

    • Este ya lo miramos por facebook, ¿verdad? ¿Qué tal lo llevas? ¿Te salió por completo? Un saludo :)

      QuimiTube, 1 Año Antes Responder

  2. ah otra cosita de la siguiente ecuacion:

    Na + H2O flecha NaOH + H2

    Cual es el volumen de H medido en CN?

    Mi pregunta es, ?pero cual hidrogeno tengo que calcular, el hidrogeno de H2O o el H2??? o los dos???

    Que lio :(

    darliens, 1 Año Antes Responder

    • ¡Hola! Pues el hidrógeno que has de calcular es el H2, el de la derecha, porque si te lo piden en condiciones normales, significa que es un gas, y el H2 es un gas a temperatura ambiente, mientras que el agua, H2O, no lo es. De ahí debes deducir que te están pidiendo el H2. Un saludo.

      QuimiTube, 1 Año Antes Responder

      • Muchas gracias!!! hemos metido el problemita de arriba en muchos lados ji ji ji pero ya creo que lo resolvimos… Muchas gracias!

        darliens, 1 Año Antes Responder

        • Me alegro mucho que ya lo tengas resuelto. Ya sabes, si aún te quedan dudas, a preguntar se ha dicho :)

          QuimiTube, 1 Año Antes Responder

  3. gracias me ayudaron mucho y aprendi mas sobre la quimica

    tefyta, 1 Año Antes Responder

  4. Demonios Xs, ojala fueras mi maestra! explicas sensacional!

    Martin, 1 Año Antes Responder

    • Gracias Martín y bienvenido :) En realidad lo soy, pero virtual jeje

      QuimiTube, 1 Año Antes Responder

  5. Excelente explicación.

    Jhan carlo, 11 Mess Antes Responder

  6. ¡Hola!
    De verdad te quiero felicitar por tus excelentes videos, me han servido de mucho, y ahora continuaré con la teoría de bandas, gracias por tu aportación a mi estudio (:

    Juany Nava, 10 Mess Antes Responder

    • ¡Hola Juany! Muchas gracias a ti por este comentario que nos anima a seguir con el proyecto. Ánimo con tu estudio, un saludo grande.

      QuimiTube, 10 Mess Antes Responder

  7. Hola, yo tenia una duda sobre estas preguntas. Si me las podrias responder para sacarme las dudas te lo agradeceria un monton.

    1) Como estan compuestas las sustancias metalicas segun el modelo del mar de electrones?Por que creen que este tipo de union se da en metales y no en elementos no metalicos?

    Franco, 10 Mess Antes Responder

    • ¡Hola! Bueno, esto es lo que explicamos en el vídeo… Están compuestas por un “núcleo” donde están juntos todos los cationes del metal correspondiente, y los electrones de valencia de todos estos átomos de metal están en movimiento constante por la totalidad de la red de cationes (de ahí que tengan elevada conductividad eléctrica). Son los metales los que forman este tipo de enlace porque son los que presentan menor energía de ionización y les resulta más sencillo (requieren menos energía, aunque sí que requieren) perder sus electrones de valencia que a los no metales.

      QuimiTube, 10 Mess Antes Responder

  8. lo siento no escribí bien ., pueden decirme si es lo mismo el mar de electrones y el gas electrónico?

    Beatriz Bravo GPO.102, 6 Mess Antes Responder

  9. Hola! Gracias otra vez por tus vídeos y una pregunta… ¿Tienes vídeos sobre formulación?
    Me estoy preparando la selectividad para Andalucía por libre y cada vez tengo más lío sobre los prefijos numerales al nombrar. En algunas páginas me dicen que no hay que ponerlos a menos que el elemento tenga varias valencias… en otras aparece el prefijo aunque solo tenga una… por ejemplo, el AlH3 me lo dan por malo como Trihidruro de aluminio en algunas páginas y en otras no…
    Estoy hecha un lío y no sé de quién fiarme… He buscado en la página de la IUPAC y todo¿Podrías ayudarme? :(

    Rocío, 4 Mess Antes Responder

  10. Buenas, me pongo en contacto con usted para comentarle si podria grabar o si tuvieras unos apuntes sobre la materia y sus transformaciones (estequiometria , disoluciones…). Esque me stoy preparando para selectividad Andalucía y ese tema mi profesor no lo dio y tengo dudas.
    Muchas gracias.

    Adrián, 4 Mess Antes Responder


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