Sé que el plomo se clasifica como un metal, por su apariencia, espacio de banda inexistente y su posición en la tabla periódica … etc. Sin embargo, todos los elementos que se encuentran por encima (carbono, silicio, germanio y estaño) generalmente forman una red covalente. enlace con cuatro átomos circundantes. ¿Por qué el plomo es repentinamente diferente, participando en enlaces metálicos deslocalizados cuando tiene suficientes electrones? ¿O es diferente?
Hay dos tipos de unión que conducen a puntos de fusión más altos: covalente y metálico. Los enlaces covalentes son cuando los pares de electrones se comparten por igual entre los átomos, y los atraen aún más si se involucran múltiples pares de electrones. Los enlaces metálicos involucran electrones que están deslocalizados: flotan entre muchos átomos, no solo dos, y los núcleos cargados positivamente están firmemente unidos al “mar” circundante de electrones.
Como los enlaces fuertes entre los átomos dan a los elementos puntos de fusión más altos, también es cierto que los puntos de fusión más bajos son el resultado de enlaces más débiles o la falta de enlaces entre los átomos. Mercurio, el metal con el punto de fusión más bajo, -38.9 grados Celsius o -37.9 grados Fahrenheit, no puede formar ningún enlace ya que tiene una afinidad electrónica nula.
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Los contendientes del grupo de carbono más liviano del plomo forman alótropos estables o metaestables con la estructura cúbica de diamante tetraédricamente coordinada y covalentemente unida. Los niveles de energía de sus orbitales s y P externos están lo suficientemente cerca como para permitir la mezcla en cuatro orbitales sp3 híbridos. En plomo, el efecto de par inerte aumenta la separación entre sus orbitales s y p, y la brecha no puede ser superada por la energía que se liberaría por enlaces adicionales después de la hibridación.
En lugar de tener una estructura cúbica de diamante, el plomo forma enlaces metálicos en los que solo los electrones p se deslocalizan y comparten entre los iones Pb2 +, lo que conduce a su bajo punto de fusión.
El plomo tiene un punto de fusión bajo para un metal (600 K) y un punto de fusión más bajo que, por ejemplo, el cobre. A medida que avanza por el Grupo 14, la estructura de unión metálica tiende a ser más estable que la estructura unida tetraédricamente que vemos en el diamante, Si y Ge. El estaño es en realidad un caso de transición. A temperatura ambiente típica es metálico (estaño blanco) pero al enfriarse se transforma en el alótropo tetraédrico (estaño gris). Para cuando llegamos a liderar, hemos pasado completamente a la fase metálica.
Una vez que incluye los puntos de fusión de todos los elementos en la tabla periódica, emerge un patrón. A medida que se mueve de izquierda a derecha en un punto (una fila horizontal), el punto de fusión de los elementos comienza a aumentar, luego alcanzan su punto máximo en el Grupo 14, la columna vertical con carbono en la parte superior, y finalmente disminuyen a medida que se acerca lado derecho. A medida que se mueve de arriba a abajo en la tabla, el patrón de subida y bajada se hace más pequeño, lo que significa que los elementos en períodos más bajos tienen puntos de fusión más similares.
