A ligação metálica é um tipo de ligação química presente nos metais, que confere a eles diversas propriedades únicas. Neste tipo de ligação, os átomos de metal compartilham seus elétrons de valência, formando uma “nuvem” de elétrons livres que se movem livremente pelo material. Isso confere aos metais características como condutividade elétrica e térmica, maleabilidade, ductilidade, brilho e alta densidade.
A formação da ligação metálica ocorre devido à tendência dos átomos de metal em perder elétrons para alcançar a estabilidade. Assim, os átomos metálicos se organizam em uma estrutura cristalina, onde os elétrons de valência são compartilhados entre vários átomos, formando uma rede tridimensional.
Exemplos de materiais que apresentam ligação metálica são o ferro, o cobre, o alumínio, o ouro e a prata. Esses metais são amplamente utilizados na indústria devido às suas propriedades únicas proporcionadas pela ligação metálica.
Entendendo a ligação metálica: definição e exemplos de sua ocorrência na química.
Ligação metálica é um tipo de ligação química que ocorre entre átomos de metais. Ela é responsável por diversas propriedades dos metais, como condutividade elétrica e térmica, maleabilidade e ductilidade. Na ligação metálica, os átomos de metal compartilham seus elétrons de valência, formando uma “nuvem” de elétrons livres ao redor dos átomos.
Essa “nuvem” de elétrons livres é o que confere as propriedades características dos metais. Por exemplo, a condutividade elétrica dos metais ocorre devido à facilidade com que esses elétrons livres podem se mover através do material. Da mesma forma, a maleabilidade dos metais está relacionada à capacidade dos átomos de metal de deslizarem uns sobre os outros sem quebrar a estrutura cristalina.
Um exemplo comum de ligação metálica na química é o ferro, que é encontrado em diversos materiais, como o aço. No caso do ferro, os átomos se unem por meio de ligações metálicas, o que confere ao material suas propriedades de resistência e maleabilidade.
É a responsável por características como condutividade elétrica, maleabilidade e ductilidade, sendo essencial para o funcionamento de muitos dispositivos e materiais do nosso dia a dia.
Formação das ligações metálicas: entenda o processo de ligação entre átomos de metais.
As ligações metálicas são um dos principais tipos de ligações químicas presentes nos metais. Essa ligação ocorre devido à capacidade dos átomos de metais de compartilhar elétrons de forma bastante peculiar.
Na formação das ligações metálicas, os átomos de metais têm uma estrutura eletrônica característica, com poucos elétrons na camada de valência. Isso permite que esses elétrons se desloquem facilmente entre os átomos, formando uma nuvem eletrônica comum a todos os átomos do metal.
Essa nuvem eletrônica compartilhada é responsável por diversas propriedades dos metais, como a condutividade elétrica e térmica, a maleabilidade e a ductilidade. Os elétrons livres na nuvem eletrônica são capazes de se mover facilmente sob a influência de um campo elétrico, permitindo a passagem de corrente elétrica.
Além disso, a nuvem eletrônica também é responsável pela capacidade dos metais de serem moldados e esticados sem quebrar, devido à facilidade com que os átomos podem se deslocar uns em relação aos outros.
Alguns exemplos de metais que apresentam ligações metálicas são o ferro, o cobre, o alumínio e o ouro. Esses metais possuem propriedades únicas devido à sua estrutura cristalina e à presença de ligações metálicas entre seus átomos.
Propriedades das ligas metálicas: características e aplicações dos materiais metálicos combinados.
Ligas metálicas são materiais que combinam duas ou mais substâncias metálicas para obter propriedades específicas. Essas ligas são amplamente utilizadas em diversas aplicações devido às suas características únicas.
As propriedades das ligas metálicas incluem alta resistência mecânica, boa condutividade elétrica e térmica, resistência à corrosão e maleabilidade. Essas características tornam as ligas metálicas ideais para aplicações em indústrias como aeronáutica, automobilística, construção civil e muitas outras.
As ligas metálicas são formadas através da mistura de diferentes metais em proporções específicas, seguida de processos de fusão e solidificação. Durante esse processo, os átomos dos metais se organizam em uma estrutura cristalina, o que confere às ligas suas propriedades únicas.
Alguns exemplos de ligas metálicas amplamente utilizadas são o aço (ferro e carbono), o bronze (cobre e estanho) e o latão (cobre e zinco). Cada uma dessas ligas possui propriedades específicas que as tornam adequadas para diferentes aplicações.
Seja na fabricação de aviões, carros, estruturas civis ou equipamentos eletrônicos, as ligas metálicas desempenham um papel fundamental na sociedade moderna.
Características dos compostos com ligações metálicas: propriedades distintas e fundamentais para sua formação.
Ligação metálica é o tipo de ligação que ocorre entre átomos de metais, caracterizada pela capacidade dos elétrons de se moverem livremente dentro da estrutura do material. Essa ligação é responsável por diversas propriedades únicas dos metais, como condutividade elétrica e térmica, maleabilidade e ductilidade.
Uma das características distintas dos compostos com ligações metálicas é a presença de uma “nuvem” de elétrons deslocalizados, que são compartilhados por todos os átomos do metal. Isso permite que os elétrons se movam facilmente através da estrutura, criando a condutividade elétrica observada nos metais. Além disso, a maleabilidade e ductilidade dos metais são atribuídas à capacidade dos átomos de deslizarem uns sobre os outros sem que as ligações metálicas sejam quebradas.
Para que uma ligação metálica seja formada, os átomos de metal devem perder elétrons da camada de valência, formando assim os chamados cátions metálicos. Esses cátions são então mantidos juntos pela atração dos elétrons livres, que se movem através da estrutura metálica. Esse arranjo de átomos e elétrons resulta na formação de uma estrutura cristalina, característica dos metais.
Alguns exemplos de compostos com ligações metálicas incluem o ferro (Fe), o cobre (Cu) e o alumínio (Al). Esses metais possuem propriedades únicas devido à sua estrutura cristalina e à presença de elétrons deslocalizados, que lhes conferem características como condutividade elétrica e térmica, brilho metálico e alta resistência mecânica.
Ligação metálica: propriedades, como é formada e exemplos
A ligação metálica é aquela que mantém os átomos dos elementos metálicos firmemente juntos. Está presente nos metais e define todas as suas propriedades físicas que os caracterizam como materiais duros, dúcteis, maleáveis e bons condutores de calor e eletricidade.
De todas as ligações químicas , a ligação metálica é a única onde os elétrons não estão localizados exclusivamente entre um par de átomos, mas são deslocalizados entre milhões deles em uma espécie de cola ou “mar de elétrons” que os mantém firmemente juntos ou coeso.
Por exemplo, suponha que o metal cobre. No cobre, seus átomos de Cu liberam seus elétrons de valência para formar a ligação metálica. Acima dessa ligação é representada como cátions Cu 2+ (círculos azuis) cercados por elétrons (círculos amarelos). Os elétrons não estão imóveis: eles se movem pelo cristal de cobre. No entanto, os metais não falam formalmente de cátions, mas de átomos metálicos neutros.
A ligação metálica é verificada examinando as propriedades dos elementos metálicos, bem como as de suas ligas. Eles integram uma série de materiais brilhantes, prateados, resistentes e duros, que também possuem altos pontos de fusão e ebulição .
Como é formada a ligação metálica?
A ligação de metal é formada apenas entre um conjunto ou grupo de átomos de metal. Para que os elétrons sejam deslocados por todo o cristal metálico, deve haver uma “estrada” pela qual eles possam viajar. Isso é projetado a partir da sobreposição de todos os orbitais atômicos dos átomos vizinhos.
Por exemplo, considere uma linha de átomos de zinco, Zn ··· Zn ··· Zn ···. Esses átomos se sobrepõem aos seus orbitais atômicos de valência para criar orbitais moleculares. Por sua vez, esses orbitais moleculares se sobrepõem a outros orbitais de átomos de Zn vizinhos.
Cada átomo de zinco contribui com dois elétrons para contribuir com a ligação metálica. Dessa maneira, a sobreposição ou união dos orbitais moleculares e os átomos doados pelo zinco originam uma “estrada” pela qual os elétrons são deslocalizados por todo o cristal como se fossem uma cola ou um mar de elétrons, cobrindo ou banhando todos os átomos de metal.
Propriedades de ligação metálica
Estruturas
A ligação metálica origina estruturas compactas, onde os átomos estão intimamente unidos, sem muita distância que os separa. Dependendo do tipo específico de estrutura, existem cristais diferentes, alguns mais densos que outros.
Nas estruturas metálicas, as moléculas não são adequadamente mencionadas, mas átomos neutros (ou cátions, de acordo com outras perspectivas). Tomando o exemplo do cobre, não há moléculas de Cu2 em seus cristais compactados , com uma ligação covalente Cu-Cu.
Reorganização
A ligação metálica tem a propriedade de se reorganizar. Este não é o caso de ligações covalentes e iônicas. Se uma ligação covalente se romper, ela não se formará novamente como se nada tivesse acontecido. Além disso, as cargas elétricas na ligação iônica são invariáveis, a menos que ocorra uma reação química.
Por exemplo, considere o mercúrio metálico para explicar esse ponto.
A ligação metálica entre dois átomos de mercúrio adjacentes, Hg ··· Hg, pode se romper e se reconformar com outro átomo vizinho se o cristal for submetido a uma força externa que o deforma.
Assim, a ligação é reorganizada enquanto o cristal sofre deformação. Isso confere aos metais as propriedades de serem materiais dúcteis e maleáveis. Caso contrário, eles quebrariam como pedaços de vidro ou cerâmica, mesmo quando quentes.
Condutividades térmicas e elétricas
A propriedade da ligação metálica de ter seus elétrons deslocalizados também dá aos metais a capacidade de conduzir calor e eletricidade. Isso ocorre porque, como os elétrons são deslocalizados e se movendo por toda parte, eles efetivamente transmitem as vibrações atômicas como se fosse uma onda. Essas vibrações são traduzidas em calor.
Por outro lado, ao mover os elétrons, há espaços vazios atrás dos quais outros podem ocupar; portanto, há uma vaga eletrônica através da qual mais elétrons podem “correr” e, assim, originar uma corrente elétrica.
Em princípio, sem abordar as teorias físicas por trás do fenômeno, esta é a explicação geral da condutividade elétrica dos metais.
Brilho metálico
Elétrons deslocalizados e móveis também podem interagir e rejeitar fótons na luz visível. Dependendo das densidades e da superfície do metal, ele pode exibir diferentes tonalidades de cinza ou prata ou até reflexos iridescentes. Os casos mais excepcionais são os de cobre, mercúrio e ouro, que absorvem fótons de determinadas frequências.
Offshoring de elétrons
Para entender a ligação metálica, é necessário entender o que se entende por deslocalização dos elétrons. É impossível determinar onde estão os elétrons. No entanto, pode-se estimar em que região do espaço é provável que os encontre. Em uma ligação covalente AB, o par de elétrons é distribuído no espaço que separa os átomos A e B; dizem que estão localizados entre A e B.
Em uma ligação de metal AB, no entanto, não se pode dizer que os elétrons se comportam da mesma maneira que em uma ligação AB covalente. Eles não estão localizados entre dois átomos específicos de A e B, mas difundem ou vão para outras partes do sólido, onde também são compactados, isto é, fortemente ligados, átomos de A e B.
Quando é assim, diz-se que os elétrons na ligação do metal estão deslocalizados: eles vão em qualquer direção em que haja átomos de A e B, como mostrado na primeira imagem com os átomos de cobre e seus elétrons.
Portanto, a ligação metálica se refere a uma deslocalização desses elétrons, e essa característica é responsável por muitas das propriedades que os metais possuem. A teoria do mar de elétrons também a apoia.
Exemplos de ligações metálicas
Alguns elos metálicos de uso comum na vida cotidiana são os seguintes:
– elementos metálicos
Zinco
No zinco, um metal de transição, seus átomos estão ligados pela ligação do metal.
Ouro (Au)
O ouro puro, como as ligas deste material com cobre e prata, atualmente é amplamente utilizado em jóias finas.
Cobre (Cu)
Este metal é amplamente utilizado em aplicações elétricas, graças às suas excelentes propriedades condutoras de eletricidade.
Prata (Ag)
Dadas suas propriedades, este metal é amplamente utilizado em aplicações de joias finas e no campo industrial.
Níquel (Ni)
Em seu estado puro, geralmente é usado para fabricar moedas, baterias, ferro fundido ou várias peças de metal.
Cádmio (Cd)
É um material muito tóxico e é usado na fabricação de baterias.
Platina (pt)
É utilizado em jóias finas (ligas de ouro) e na fabricação de instrumentos de medição de laboratório e implantes dentários.
Titânio (Ti)
Este metal é de uso comum no ramo de engenharia, bem como na fabricação de implantes osteossintéticos, aplicações industriais e joias.
Chumbo (Pb)
Este material é utilizado no desenvolvimento de condutores elétricos, mais especificamente, na fabricação da cobertura externa de cabos telefônicos e de telecomunicações.
– Compostos metálicos
Aço comum
A reação do ferro com o carbono produz aço comum, um material muito mais resistente ao estresse mecânico comparado ao ferro.
Aço inoxidável
Uma variação do material acima pode ser encontrada combinando aço comum com metais de transição, como cromo e níquel.
Bronze
É produzido combinando cobre com estanho, numa proporção aproximada de 88% e 12%, respectivamente. É usado na confecção de moedas, ferramentas e ornamentos públicos.
Ligas de mercúrio
Várias ligas de mercúrio com outros metais de transição, como prata, cobre e zinco, produzem as amálgamas usadas na odontologia.
Liga de platina cromada
Este tipo de liga é amplamente utilizado para fazer lâminas de barbear.
Pieltre
Esta liga de estanho, antimônio, envelope e bismuto é de uso comum na confecção de utensílios domésticos.
Latão
É gerado pela combinação de cobre com zinco, na proporção de 67% e 33%, respectivamente. É usado na fabricação de artigos de hardware.
Teoria do mar de elétrons
A imagem acima ilustra o conceito do mar de elétrons. De acordo com a teoria do mar de elétrons, os átomos de metal se destacam de seus elétrons de valência (cargas negativas) para permanecerem como íons atômicos (cargas positivas). Os elétrons destacados tornam-se parte de um mar no qual são deslocalizados por cada extensão do cristal metálico.
No entanto, isso não significa que um metal seja composto de íons; seus átomos são realmente neutros. Não se fala de íons Hg + no mercúrio líquido, mas de átomos de Hg neutros.
Outra maneira de visualizar o mar de elétrons é assumindo a neutralidade dos átomos. Assim, enquanto eles concedem seus elétrons para definir a ligação metálica que os mantém fortemente ligados, eles também instantaneamente recebem outros elétrons de outras regiões do cristal, para que nunca adquiram uma carga positiva.
Essa teoria explica por que os metais são dúcteis, maleáveis e como as ligações podem ser reorganizadas para permitir a deformação de um cristal sem quebrá-lo. Há quem chame esse mar de elétrons de “cimento eletrônico”, pois é capaz de se mover, mas em condições normais, solidifica e mantém os átomos de metal firmes e fixos.
Referências
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- Shiver & Atkins. (2008). Química inorgânica . (Quarta edição). Mc Graw Hill.
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- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (29 de janeiro de 2020). Ligação metálica: definição, propriedades e exemplos. Recuperado de: thoughtco.com
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- Mary Ellen Ellis. (2020). O que é uma ligação metálica? – Definição, propriedades e exemplos. Estude. Recuperado de: study.com