- Fonaments de la teoria de la mar d'electrons
- Deslocalització en forma de capes
- Teoria de la mar d'electrons en cristalls metàl·lics
- Inconvenients de la teoria
- referències
La teoria de la mar d'electrons és una hipòtesi que explica un fenomen químic excepcional que es dóna en els enllaços metàl·lics entre elements amb baixes electronegativitats. Es tracta de la compartició d'electrons entre diferents àtoms units mitjançant enllaços metàl·lics.
La densitat electrònica entre aquests enllaços és tal que els electrons estan deslocalitzats i formen un "mar" on es mouen lliurement. També pot expressar-se mitjançant la mecànica quàntica: alguns electrons (sol haver-hi d'un a set per àtom) estan disposats a orbitals amb centres múltiples que s'estiren per la superfície metàl·lica.
Així mateix, els electrons conserven certa localització en el metall, encara que la distribució de probabilitat del núvol electrònic posseeixi una major densitat al voltant d'alguns àtoms específics. Això és degut al fet que a l'aplicar-se un corrent determinada manifesten la seva conductivitat en una direcció específica.
Fonaments de la teoria de la mar d'electrons
La teoria de la mar d'electrons ofereix una explicació simple a les característiques de les espècies metàl·liques com resistència, conductivitat, ductilitat i mal·leabilitat, les quals varien d'un metall a un altre.
S'ha descobert que la resistència conferida als metalls es deu a la gran deslocalització que presenten els seus electrons, la qual genera una força de cohesió molt alta entre els àtoms que el formen.
D'aquesta manera, es coneix la ductilitat com la capacitat de certs materials de permetre la deformació de la seva estructura, sense cedir prou com per trencar-se, quan són sotmesos a determinades forces.
Deslocalització en forma de capes
Tant la ductilitat com la mal·leabilitat d'un metall estan determinades pel fet que els electrons de valència es deslocalitzen en totes les direccions en forma de capes, el que fa que aquestes es desplacin unes sobre d'altres davant l'acció d'una força externa, evitant el trenqui de l'estructura de l'metall però permetent la seva deformació.
Igualment, la llibertat de moviment dels electrons deslocalitzats permet que hi pugui haver un flux del corrent elèctric, fent que els metalls tinguin molt bona conductivitat de l'electricitat.
A més, aquest fenomen de moviment lliure dels electrons permet la transferència d'energia cinètica entre les diferents regions de l'metall, la qual cosa promou la transmissió de calor i fa que els metalls manifestin una gran conductivitat tèrmica.
Teoria de la mar d'electrons en cristalls metàl·lics
Els cristalls són substàncies sòlides que posseeixen propietats físiques i químiques -com densitat, punt de fusió i duresa- que són establertes per la classe de forces que aconsegueixen que les partícules que els conformen es mantinguin unides.
De certa manera, es considera que els cristalls de tipus metàl·lic posseeixen les estructures més senzilles, a causa que cada "punt" de la xarxa de l'vidre ha estat ocupat per un àtom de el propi metall.
En aquest mateix sentit, s'ha determinat que generalment l'estructura dels cristalls de metall és cúbica i se centra en les cares o en el cos.
No obstant això, aquestes espècies també poden tenir forma hexagonal i posseir un empaquetament bastant compacte, la qual cosa els confereix aquesta enorme densitat que els és característica.
A causa d'aquesta raó estructural, els enllaços que es formen en els vidres metàl·lics són diferents als que es donen en les altres classes de vidres. En tota l'estructura cristal·lina es troben deslocalitzats els electrons que poden formar enllaços, com es va explicar anteriorment.
Inconvenients de la teoria
En els àtoms metàl·lics ha una petita quantitat d'electrons de valència en proporció als seus nivells energètics; és a dir, hi ha una major quantitat d'estats d'energia disponibles que la quantitat d'electrons enllaçats.
Això implica que, com hi ha una forta deslocalització electrònica i també bandes energètiques que s'han omplert de manera parcial, els electrons poden moure a través de l'estructura reticular quan són sotmesos a un camp elèctric provinent de l'exterior, a més de formar l'oceà d'electrons que admet la permeabilitat de la xarxa.
Així que s'interpreta la unió dels metalls com un conglomerat d'ions amb càrrega positiva acoblats per un mar d'electrons (de càrrega negativa).
No obstant això, hi ha característiques que no s'expliquen mitjançant aquest model, com la formació de determinades aliatges entre metalls amb composicions específiques o l'estabilitat d'enllaços metàl·lics col·lectius, entre d'altres.
Aquests inconvenients s'expliquen mitjançant la mecànica quàntica, a causa que tant aquesta teoria com moltes altres aproximacions s'han establert amb base en el model més simple d'un sol electró, mentre s'intenta aplicar en estructures molt més complexes d'àtoms multielectrònics.
referències
- Wikipedia. (2018). Wikipedia. Recuperat de en.wikipedia.org
- Holman, JS, i Stone, P. (2001). Chemistry. Recuperat de books.google.co.ve
- Parkin, G. (2010). Metall-Metall Bonding. Recuperat de books.google.co.ve
- Rohrer, GS (2001). Structure and Bonding in Crystalline Materials. Recuperat de books.google.co.ve
- Ibach, H., i Lüth, H. (2009). Solid-State Physics: An Introduction to Principles of Materials Science. Recuperat de books.google.co.ve