¿Qué es un enlace metálico en química? - Conoce todo sobre los enlaces metálicos

EFECuando un átomo se encuentra aislado, cada electrón experimenta solo la influencia de su núcleo y de los restantes. Pero cuando dos partículas se acercan y se unen, los electrones correspondientes a cada átomo se encuentran sometidos a la influencia del núcleo y de los electrones del otro. La fuerza existente entre esos átomos se llama enlace químico.

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Existen tres tipos: iónicos, covalentes y metálicos. El enlace iónico es producto de la atracción entre iones de cargas contrarias, formados con la transferencia de electrones. Cuando se unen dos átomos que poseen un enlace covalente generan una carga diversa da origen a una unión de tipo polar.  El covalente ocurre cuando dos átomos comparten dos o más pares de electrones. El metálico surge de la afinidad electrostática que se genera en un conjunto de iones de carácter metálico y electrones libres. De este último, se expondrá a continuación los aspectos más resaltantes.

Concepto y significado de los enlaces metálicos en química

Los enlaces químicos son un tipo de unión que se lleva a cabo entre los elementos metálicos. En donde no hay intercambio de electrones para la combinación. Por ejemplo, se tiene un fragmento de Sodio (Na) cuyos iones (átomo o molécula de carga positiva o negativa) se encuentran fijos en el metal. Los electrones de la valencia se mueven en las nubes electrónicas.

Existen dos teorías que fundamentan el comportamiento de estos enlaces, las cuales son: la nube electrónica y la de las bandas. En cuanto a la primera, fue producto de los trabajos del físico y alemán Paul Drude, en el año 1902, y del físico Hendrik Lorentz para 1923. Ellos presentaron un modelo llamado “nube electrónica, mar de electrones o electrónico o gas electrónico”. Establece que cuando el metal se une y fusionan los orbitales de la capa externa, obtienen niveles de energía parecidos en todos los átomos.

Los electrones se liberan de un átomo específico, lo que les facilita su movilidad dentro de los orbitales reunidos, formando una zona expandida por el elemento metálico. Por lo tanto, se encuentran los electrones reubicados generando una nube de deslocalización.

Por su parte, se dice que en el año 1928 el físico, alemán Arnold Sommerfield propuso un postulado. Los electrones en los elementos metálicos en su disposición cuántica los electrones están casi llenos en los niveles bajos de energía.  Este mismo año, el suizo Félix Bloch y un tiempo después el francés Louis Brillouin. Estos aplicaron el postulado para establecer la llamada “Teoría de las bandas”, que explica la unión de los elementos metálicos.

Sugiere que los átomos de los metales, al encontrarse tan cerca, los orbitales se apilan originando unas bandas de los niveles energéticos. En este proceso se da origen a dos bandas, aquella en la que se encuentran los orbitales llenos, los cuales tienen la misma cantidad de energía, se llama banda de valencia. La de los orbitales libres recibe el nombre de banda de conducción, quienes adquieren mayor energía.

Esta teoría explica la elevada capacidad de los metales para conducir electricidad. Debido a la desigualdad de energía entre las bandas, indicará si es un material semiconductor, conductor o un aislante. También, existen factores que influyen en la fuerza del enlace metálico. Estos son en primer lugar la carga del ion, ya que un elemento químico con mayor carga será atraído debido a la densidad del mar de electrones de carga negativa con una menor.

Por ejemplo, en el caso del enlace formado por el aluminio es más fuerte que el del magnesio. Pues este pierde tres electrones, lo que representa que transmite esta cantidad de moles para la interacción. Por el contrario, el Magnesio solo cede dos electrones, por ende, es más débil en relación con el aluminio.

En segundo lugar, el tamaño del ion. Mientras más grande sea el núcleo atómico positivo, la distancia de los electrones deslocalizados será mayor. Por lo cual, disminuye la atracción electrostática. Como ejemplo tenemos al magnesio(Mg) y al calcio(Ca), ambos tienen igual carga. Aun así, el calcio presenta iones de gran tamaño, lo que trae como consecuencia que sus enlaces sean débiles.

Por otro lado, es indispensable identificar que las aleaciones es un material que contiene la mezcla de dos o más metales, de forma homogénea, cambiando por completo las propiedades de los elementos que la conforman. Tal es el caso del acero y el latón. Usados en la construcción de ferrocarriles, puentes, autobuses, sillas y utensilios de cocina.

¿Cuáles son las propiedades de los enlaces metálicos?

Las propiedades resultantes de los enlaces metálicos son:

• A excepción del mercurio(Hg), que es capaz de crear gotas brillantes y esféricas, la mayoría son sólidos a temperatura ambiente. Esto se debe a la estructura hexagonal o cúbica de sus átomos. Formando cristales.
• Presentan puntos de fusión y ebullición diferentes.
• Son enlaces muy fuertes.
• Poseen brillo metálico, es decir, reflejan la luz que incide sobre su superficie.
• Son dúctiles originando alambres porque se pueden estirar fácilmente sin romperse formando hilos.
• Excelentes conductores de electricidad y calor, debido al movimiento libre de los electrones.
• Los fundidos son solubles y en agua son insolubles.
• Son capaces de reorganizarse.
• Un compuesto unido a través de este enlace es maleable, es decir, puede ser reducido a una pequeña lámina, sin romperse. Tal es el caso de la plata(Ag) y el oro(Au).

¿Cuáles son las características de los enlaces metálicos?

Aquí te enlistamos las características resaltantes de estos enlaces:

• Posee mayor fuerza metálica, resultado de las cargas de los cationes.
• Por ser buenos conductores de energía térmica, mantienen una elevada cantidad de cinética, moviéndose a zonas frías.
• Con el choque de los cationes pueden disipar la energía o se pierde la energía.
• Tienen atracción electrostática, la cual se extiende por todo el metal formando una gigante red. Son no direccionales.
• Presentan elevadas densidades.

¿Cómo se forman los enlaces metálicos?

Se forma mediante la combinación de elementos metálicos. Es sabido que estos requieren ceder electrones que les permitan lograr la configuración de gas noble. Por lo tanto, forman una nube de electrones perdiéndose de sus valencias en los núcleos positivos. En este tipo de enlaces los átomos se dividen en doce, de los cuales seis están en una dimensión equivalente. Otros tres se encuentran debajo y tres encima.

¿Cuáles son las aplicaciones de los enlaces metálicos?

Los enlaces metálicos por sus características tienen múltiples aplicaciones. En el caso del acero, este se constituye por hierro y carbono con elevada resistencia a la tracción y que se utiliza en la fabricación de cocinas, clavos, rieles de trenes y puentes. Al tener en su composición además del hierro y carbono, se une al cromo y níquel.  Formando el acero inoxidable que sirve en la obtención de cubiertos, ollas.  Así en piezas para la industria automotriz, las cuales están recubiertas para impedir la corrosión.

En la joyería, los enlaces metálicos formados por oro, se emplean para la realización de cadenas, zarcillos, anillos, entre otros, pues este se convierte en un compuesto compacto. Así mismo, sucede con la plata y el cobre. Por otro lado, el bronce se origina de la mezcla del cobre con el estaño en aleación. Se emplean para la realización de estatuas y campanas.

En el área de la salud se aplican en los enlaces formados por el mercurio unido a otros elementos tales como el zinc(Zn), estaño(Sn), oro (Au), plata(Ag) y cobre(Cu)en la elaboración de amalgama. Esta es usada por los odontólogos en restauración de piezas dentales que han sido dañadas por las caries. Las uniones con cobre (Cu) permiten la realización de cables eléctricos. Otras aplicaciones es el latón que se emplea en la ferretería para la fabricación de herramientas. Los audífonos y hojas de afeitar presentan este tipo de enlaces.

¿Cuál es la importancia de los enlaces metálicos?

Estos enlaces son importantes porque permiten determinar las características y propiedades físicas de los elementos metálicos. La disposición de los electrones en este tipo de enlaces ayuda a identificar la dureza, ductilidad, maleabilidad, la fuerza, el brillo de los elementos. A través de ellos se elaboran estructuras compactas, resistentes y sólidas debido a que los átomos se juntan a tal punto que reparten los electrones de la valencia.

Ejemplos de los enlaces metálicos en química

Los metales, por ser un grupo numeroso, son frecuentes y hay muchas posibilidades de generar estos enlaces con los elementos puros. Por lo tanto, tenemos como principales ejemplos los formados por:

• Plata(Ag).
• Cadmio(Cd).
• Oro (Au).
• Titanio (Ti).
• Plomo (Pb).
• Galio (Ga).
• Platino (Pt).
• Cobre (Cu).
• Níquel (Ni).
• Hierro (Fe).
• Zinc (Zn).
• Aluminio (Al).
• Cobalto (Co).
• Paladio (Pd).

A modo de conclusión, todos los elementos manifiestan características que permiten diferenciarlos y al unirse forman distintos compuestos. Este acoplamiento se realiza mediante una unión química, de acuerdo a la transferencia de electrones y a las condiciones. Tal es el caso, de los enlaces en donde los metales juegan un papel fundamental y a partir de ellos cambian sus propiedades que permitan la elaboración de otro compuesto, usado en la vida diaria.