Enlace metálico

Capítulo 6. El enlace metálico
1.- Características de los metales
2.- Estructuras metálicas
3.- El enlace metálico
3.1.- Modelo del “mar de electrones”
3.2.- Teoría de las bandas de conductividad
-Metales
-Semiconductores
-Superconductores
Química 1º ITA/rmt/Curso2004-2005
1.- Características de los metales
-Aprox. el 75% de todos los elementos de la Tabla Periódica
-Brillo metálico
-Conducen el calor y la electricidad
-Maleables y dúctibles
-Sólido a temperatura ambiente a excepción del Hg
-Energía de ionización baja
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2.- Estructura metálica
Sólido cristalino
Es el que posee un ordenamiento estricto y regular, es decir, sus
átomos, moléculas o iones ocupan posiciones específicas en los
que se denomina red cristalina tridimensional
Cristal metálico
Tipo de sólido cristalino en el que los átomos de metal ocupan los
puntos reticulares de la estructura cristalina
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Estructurascristalinas
cristalinasmetálicas
metálicas
Estructuras
-Hexagonal compacta
-Cúbica centrada en las caras
-Cúbica centrada en el cuerpo
-Estructuras compactas
-Máximo aprovechamiento del espacio
-Densidades elevadas
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Estructurascristalinas
cristalinasmetálicas
metálicas
Estructuras
Hexagonal compacta
Aprovechamiento del volumen: 74%
Índice de coordinación: 12
Ejemplos: Be, Mg, Zn, Cd
Cúbica centrada en el cuerpo
Aprovechamiento del volumen: 64%
Índice de coordinación: 8
Ejemplos: Li, Na, K, Rb, Cs
Cúbica centrada en las caras
Aprovechamiento del volumen: 74%
Índice de coordinación: 12
Ejemplos: Cu, Ag, Au, Pt, Hg
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3.- Enlace metálico
3.1.- Modelo de “mar de electrones”
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Cationes metálicos ocupan puntos reticulares de
una estructura cristalina
Electrones distribuidos uniformemente por toda la
estructura y unidos a los cationes por atracciones
electrostáticas
Propiedades
Electrones móviles D Movimiento de cargas D Alta conductividad eléctrica
Electrones móviles D Transferencia de energía cinética D Alta conductividad térmica
Movilidad de los átomos en la red cristalina D Ductibilidad y maleabilidad
La temperatura de fusión es máxima para Cr, Mo y W dentro de su periódo
¿Por qué?
Este modelo no lo puede explicar
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3.2.- Teoría de bandas de conducción
Un elevado número de átomos de
metal combinan sus orbitales
atómicos para formar orbitales
moleculares, tan próximos en
energía que forman una banda de
orbitales moleculares de enegía
continua
Banda de valencia: conjunto de orbitales moleculares que contienen los
electrones de valencia de una estructura metálica
Banda de conducción: conjunto de orbitales moleculares vacíos
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Alta conductibilidad
La banda de
conducción permite el
movimiento de los
electrones de valencia
Conductibilidad
en determinadas
condiciones
La diferencia de
energía entre la banda
de conducción y la
banda de valencia es
pequeña
Aislantes
La diferencia de energía
entre la banda de
conducción y la banda
de valencia es grande
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Semiconductores
Semiconductores
Temperaturas elevadas
pueden permitir la
conducción
El dopado con pequeñas
cantidades de impurezas
puede permitir la
conducción
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Superconductores
Superconductores
Superconductor
sustancia capaz de conducir la corriente eléctrica sin ofrecer ninguna resistencia
1911 Se describen las primeras sustancia que no ofrecen resistencia al paso de la
corriente eléctrica por debajo de una cierta temperatura (Tc)
Años 80 La Tc más elevada conseguida es de 24K para un compuesto de Nb-Ge
1986 Se describe un óxido de cadmio con Tc de 30K y para YBa2Cu3Ox Tc de 90K
(punto de ebullición del nitrógeno 77K)
La investigación en éste área pretende encontrar superconductores a temperaturas
de trabajo adecuadas para aplicaciones reales y que sean materiales fáciles de
moldear
Efecto Meissner
Los superconductores
excluyen todos los
campos magnéticos de
su volumen
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