¿Cómo surge el enlace metálico?

Bueno, para comprender el enigma de la conductividad de los metales, debe comprender muchos conceptos o teorías relacionadas con el funcionamiento de los electrones.

Básicamente, los enlaces atómicos son de 3 tipos: covalente (por ejemplo, elementos no metálicos), iónico (por ejemplo, sales) y eléctrico (por ejemplo, metales). A continuación hablaré de la diferencia principal entre el enlace covalente y el eléctrico usando la teoría de bandas.

Todos los átomos están hechos de núcleo y “nube” de electrones. Las leyes cuánticas dictan que incluso en un solo átomo solo 2 electrones con espines opuestos pueden “ocupar” exactamente el mismo nivel de energía y orientación, es decir, la banda s tiene 2 electrones, la banda p tiene 2 direcciones x, y, z, total 6 electrones y así en…

Los electrones en un átomo tienden a ocupar los niveles de energía más bajos, sin embargo, cuando obtienen la cantidad apropiada de energía, estos electrones se “excitan” y saltan a un nivel desocupado de manera tempestuosa.

Esa fue la historia de 1 solo átomo. Ahora, cuando 2 o más átomos del mismo elemento se acercan, sus nubes de electrones comienzan a interactuar. Los átomos del mismo elemento tienen una nube electrónica idéntica, pero a medida que se acercan, los electrones anteriores a los mismos niveles de energía se ven obligados a existir a un nivel de energía ligeramente superior o inferior. Esto lleva a la formación de una “banda” de energía en lugar de un solo “nivel” de energía.

En los elementos metálicos, cuando se unen muchos átomos, los electrones tienen niveles electrónicos desocupados en la misma banda (cuántos y de qué tipo, esto varía de un elemento a otro) que son fácilmente accesibles al suministrar muy poca energía. Además, en los metales, los átomos se unen entre sí de manera que el enlace es igualmente fuerte en cualquier dirección y las “nubes” de electrones (cada una de las cuales se cierne alrededor de un solo núcleo) se combinan en un “mar de electrones”. En palabras simples, ¡los electrones pueden circular y conducir electricidad libremente porque tienen mucho espacio libre! ¡Es por eso que (en términos generales) los metales forman cristales y no moléculas!

Cuando 2 o más átomos idénticos de elementos no metálicos se acercan, se combinan de manera diferente, de modo que todos los estados de energía más bajos están completamente ocupados. En la mayoría de los casos, unos pocos átomos forman enlaces “direccionales” entre ellos y las nubes de electrones de un átomo individual se combinan para formar nubes de electrones que se comparten entre los átomos de la molécula.
Los electrones en la nube de electrones compartida no tienen espacio libre para moverse y, por lo tanto, los no metales no son conductores.

Por transferencia de electrones desde un átomo electropositivo (metales con valencia generalmente menor que 4) a un átomo electronegativo (no metales con valencia generalmente 4 o mayor) si la diferencia en la electronegatividad (atracción al par compartido de electrones) es mayor que 1.8 entre dos atomos
PS Si la diferencia de electronegatividad es 1.8, el enlace es 50% covalente y 50% iónico.

En el enlace iónico, un metal transfiere un electrón a un no metal dando como resultado una carga neta + ve sobre el metal y una carga -ve sobre el no metal. Esta diferencia de carga es responsable de la atracción entre el ion -ve y el ion + ve

La unión metálica nunca se describe como “molecular”. No hay moléculas, sino más bien, una red reticular continua de átomos.

En los enlaces metálicos, los núcleos de los átomos metálicos se mantienen unidos por un mar de electrones que se mantienen sueltos para que no se localicen en ningún núcleo en particular.