¿Cómo surge la unión metálica?

Answer 1

Sí, ha habido imágenes de átomos metálicos en resolución atómica. Uno de los métodos que se desarrolló para hacer esto en la década de 1950 fue el microscopio de iones de campo, y las primeras imágenes fueron de una punta de tungsteno.
Luego mejoramos la tecnología de microscopía introduciendo el microscopio de fuerza atómica y el microscopio de exploración de túneles. El AFM “siente” la superficie de los átomos o moléculas, mientras que el STM detecta la densidad electrónica de las superficies en función de la facilidad con que los electrones pasan de la punta a la superficie. El STM es bueno para metales y conductores, mientras que el AFM se puede usar en casi cualquier cosa, incluidos los aislantes. Ambos dispositivos han logrado una resolución subatómica en las imágenes, como se muestra a continuación:
Estos son de átomos de silicio, y puedes ver detalles más pequeños dentro de los átomos.
El grafito también se ha estudiado bajo microscopía de fuerza atómica, y los átomos de carbono, al ser más pequeños que el silicio, podrían resolverse dentro de las capas hexagonales con este método.
En lo que respecta a la unión en metales, es bastante diferente. Los metales realmente no forman orbitales moleculares como con el metano y otras moléculas. En su lugar, deslocalizan sus electrones y ordenan de acuerdo con su tamaño e interacciones efectivas. Este artículo de Wikipedia habla sobre la unión metálica en un buen detalle.

Unión metálica

Como hay cientos de átomos metálicos en una superficie metálica, los orbitales atómicos se mezclan, pero los “orbitales moleculares” son de hecho un nivel de energía ampliado formado por varios orbitales atómicos unidos. En los metales, los orbitales se acoplan a lo largo de todas las direcciones, o según la densidad de electrones más externa alrededor de cada átomo. La direccionalidad ocurre a lo largo de orientaciones particulares en matrices de metal, ya que algunos átomos están más cerca de otros, o la densidad electrónica reside en orbitales atómicos dirigidos que se superpondrán bastante bien en estas direcciones. Hay poca o ninguna hibridación en la unión metálica, al igual que en los sólidos iónicos hechos con átomos simples.

Answer 2

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: covalentes (por ejemplo, elementos no metálicos), iónicos (por ejemplo, sales) y eléctricos (por ejemplo, metales). A continuación hablaré de la principal diferencia entre el enlace covalente y el eléctrico mediante la teoría de bandas.

Todos los átomos están hechos de núcleo y electrón “nube”. 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 en las 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 adecuada de energía, estos electrones se “excitan” y saltan a niveles desocupados de manera temperaria.

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 más alto o más bajo. Esto conduce a la formación de una “banda” de energía en lugar de un “nivel” de energía única.

En los elementos metálicos, cuando muchos átomos se juntan, 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 modo que el enlace es similarmente fuerte en cualquier dirección y las “nubes” de electrones (cada una flotando alrededor de un solo núcleo) se combinan en un “mar de electrones”. En pocas palabras, ¡los electrones son libres de moverse y conducir electricidad porque tienen mucho espacio libre! ¡Es por eso que (por decirlo así) 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 estén completamente ocupados. En la mayoría de los casos, unos pocos átomos forman enlaces “direccionales” entre ellos y las nubes de electrones de los átomos individuales 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.

Answer 3

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

En enlace iónico, un metal transfiere un electrón a un no metal, lo que da como resultado una carga neta en el metal y una carga en el no metal. Esta diferencia de carga es responsable de la atracción entre el ión -ve y el ión + ve

Answer 4

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

Answer 5

En la unión metálica, 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.