Fundamentos del Enlace Metálico y Teoría de Bandas

Enlace metálico

El enlace metálico se establece cuando se combinan átomos de elementos con electronegatividades parecidas y bajas (elementos metálicos). Habitualmente, las sustancias metálicas están formadas por átomos de un solo elemento, aunque a veces se pueden obtener combinaciones de elementos, como las aleaciones.

Modelo del mar de electrones

Los metales son elementos químicos cuyos átomos tienen muy pocos electrones en su capa de valencia. El modelo del mar de electrones supone que, en el bloque metálico, los átomos han liberado sus electrones de valencia, formando un "mar" en el que se insertan los iones metálicos positivos. Estos electrones se mueven por toda la red catiónica, pero no pueden escapar de ella debido a las interacciones electrostáticas. Los metales adoptan una estructura interna cristalina de alta simetría, lo que justifica su característico brillo.

Teoría de bandas

La teoría de bandas se explica a través de la teoría de orbitales moleculares, la cual establece que, cuando dos átomos se aproximan para formar una molécula, sus orbitales atómicos de la capa de valencia se combinan para formar orbitales moleculares:

• Orbitales enlazantes: de menor energía.
• Orbitales antienlazantes: de mayor energía.

Dependiendo de la disposición de estas bandas, los materiales se clasifican en:

• Metales: Sus orbitales moleculares enlazantes están ocupados por los electrones de valencia que forman la banda de valencia, la cual está conectada con los orbitales moleculares antienlazantes de la banda de conducción.
• Aislantes: Materiales donde ambas bandas están separadas por una zona de energía prohibida.
• Semiconductores: Materiales en los que la zona de energías prohibidas es menor, permitiendo alcanzar la banda de conducción bajo determinadas circunstancias, como el aumento de la temperatura o la presión.

Propiedades de los metales

• Estado físico: Son sólidos a temperatura ambiente, aunque su punto de fusión suele ser inferior al de los compuestos iónicos.
• Conductividad: Presentan una alta conducción de la electricidad y el calor, debido al movimiento libre de sus electrones. Por ello, se denominan conductores de primera especie.
• Propiedades mecánicas: Sus estructuras cristalinas son dúctiles y maleables, a diferencia de lo que sucede con los cristales iónicos.