IL LEGAME METALLICO

Mercurio a parte, sappiamo che i metalli a temperatura e pressione ambiente sono solidi con proprietà già descritte in un articolo precedente. Gli atomi che formano la struttura cristallina sono disposti in posizioni ben definite e formano un reticolo a tre dimensioni caratterizzato da un impacchettamento molto efficace, con pochi spazi vuoti. I nodi del reticolo cristallino non sono però atomi neutri, ma atomi che hanno perso uno o due elettroni, ovvero cationi.

E’ nell’organizzazione degli elettroni ceduti da questi atomi che si trova la chiave di lettura delle peculiarità dei metalli, proprio come propose il fisico tedesco Drude nel suo modello definibile ad elettroni liberi. Infatti gli elettroni ceduti non sono localizzati attorno a precisi nodi reticolari nella struttura cristallina del metallo, ma vanno tutti insieme a formare una nuvola elettronica che è diffusa , delocalizzati su un orbitale che è esteso sull’intera struttura , liberi di muoversi. Quindi c’è qualcosa di decisamente diverso rispetto al caso dei legami ionici e covalenti. Il modello proposto da Drude bene spiega a livello qualitativo varie proprietà:

 

Conducibilità elettrica  Gli elettroni liberi che costituiscono la nuvola delocalizzata possono essere messi in ordine dall’applicazione di una differenza di potenziale. La corrente elettrica è un moto ordinato di cariche.

Conducibilità termica Gli elettroni della nuvola delocalizzata immediatamente adiacenti ad una fonte di calore trasformano l’energia termica assorbita in energia cinetica, che può essere trasmessa tramite urti ad ulteriori elettroni adiacenti, determinando l’aumento di temperatura di tutto il metallo. Ma ad aumentare è anche l’energia cinetica degli stessi cationi , che si mettono a vibrare con maggiore frequenza attorno alle loro posizioni di equilibrio nel reticolo.

Malleabilità e duttilità Si tratta di ulteriori proprietà caratteristiche dei metalli, ovvero rispettivamente la possibilità di ottenere delle lamine sottili oppure fili sottili. L’azione di forze deformanti che portino allo scorrimento dei piani reticolari hanno esiti ben diversi se confrontiamo cristalli ionici e quelli metallici. Nei primi si arriva presto a rottura del cristallo perchè si troveranno a distanza ravvicinata ioni di ugual segno, nei metalli invece la possibilità di deformazione è maggiore grazie proprio ad una buona possibilità di scorrimento dei piani garantita dalla “colla di elettroni liberi” che contribuisce a tenere assieme i cationi.

Lucentezza – Sappiamo che la luce è radiazione  elettromagnetica. Quando un fascio di luce colpisce un metallo , i suoi elettroni, assorbendo radiazione elettromagnetica e quindi energia, saranno in grado di restituire il surplus energetico attraverso una radiazione di emissione che presenta la stessa frequenza del raggio incidente: questo si traduce nella tipica lucentezza del metallo.

Chimitutor -06 Giugno 2017