La ciencia utilizada para explicar la diferencia entre el enlace metálico de dos metales es simple, pero aplicarlo adecuadamente puede ser avanzado, así que comencemos lentamente.
(En caso de que los lectores quieran omitir los fundamentos, he publicado un TL; DR a continuación)
La razón por la cual el molibdeno tiene un punto de fusión más alto que el cobre es la misma por la cual el calcio tiene un punto de fusión más alto que el mercurio o por qué el magnesio tiene un punto de fusión más alto que el sodio. Está determinado por la diferencia en las estructuras electrónicas de los átomos. Estos son principalmente:
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- El número de electrones externos que libera un átomo en la unión metálica. (En términos científicos: la cantidad de electrones de capa de valencia liberados durante un enlace metálico)
- El número de protones en el núcleo (El número atómico del átomo)
La razón por la que estos factores determinan la resistencia de la unión metálica se puede ver en el siguiente ejemplo:
El sodio (Na), el magnesio (Mg) y el aluminio (Al) son elementos del período 3 con puntos de ebullición crecientes.
El punto de fusión del sodio es a 370.87 Kelvin (97 C), Magnesio a 923 K (650 C) y Aluminio a 933.47 K (660.47).
El sodio tiene 1 electrón de capa de valencia.
El magnesio tiene 2.
El aluminio tiene 3.
¿Ves la correlación?
Esto sucede porque en un enlace metálico, todos los electrones de capa de valencia se liberan del átomo, formando un “mar” de electrones deslocalizados. Sin embargo, esto se vuelve un poco más complicado para los metales de transición.
La formación de un enlace metálico, como se ve en el sodio.
Mientras más electrones de valencia externa tenga un átomo, más este “mar de electrones” atrae a los protones de los cationes (las cargas opuestas se atraen), evitando que la estructura de los átomos se rompa, como las estructuras atómicas débiles normalmente lo hacen a altas temperaturas en Para derretir o hervir.
Es por eso que un enlace metálico se describe comúnmente como la atracción electrostática entre los electrones deslocalizados y el mar de cationes positivos.
El segundo factor, el número de protones (número atómico), también afecta la fuerza del enlace metálico. Esto se debe a que si un núcleo contiene más protones, tiene una interacción aún más fuerte con los electrones deslocalizados.
Finalmente, ahora podemos aplicar estos principios a los metales de transición de cobre (Cu) y molibdeno (Mo).
Podemos ver que el molibdeno tiene más protones que el cobre, 42 contra 29.
También sabemos que son metales de transición, por lo tanto, tienen diferentes estados de oxidación. El molibdeno tiene un estado de oxidación de 4+ o 6+, mientras que el cobre tiene un estado de oxidación de 2+. En términos simples, el molibdeno libera 4 o 6 electrones normales, mientras que el cobre libera solo 2 electrones de valencia en un enlace metálico.
Esto nos permite llegar a la conclusión de que el molibdeno tendrá fuerzas interatómicas más fuertes, dándole un enlace metálico más fuerte, por lo tanto, un punto de fusión más alto.
TL; DR: la fuerza del enlace metálico de un elemento está determinada principalmente por dos factores, el número atómico y los electrones de capa de valencia que pueden liberarse en un enlace metálico. Dado que el molibdeno tiene más protones y un mayor estado de oxidación que el cobre. Forma un enlace metálico más fuerte, por lo tanto, tiene un punto de fusión más alto.
