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Ligação metálica e ligas – mar de elétrons, condutividade, maleabilidade e triângulo de ligação

QuímicaLigações químicasIdades 17–18

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Uma camada de íons metálicos positivos em um mar de elétrons deslocalizados: aplique uma tensão para ver os elétrons se deslocarem como corrente, martele o metal para que as camadas deslizem sem quebrar e aqueça Li, Na, K, Mg e Al para comparar os pontos de fusão com a carga e o raio do íon. A tela de ligas adiciona átomos substitucionais (latão, bronze, ouro 18 quilates, solda, duralumínio, aço inoxidável) ou carbono intersticial (aço) que deformam as camadas, com dureza, densidade e usos; um triângulo de van Arkel–Ketelaar posiciona as substâncias pela diferença e pela média de eletronegatividade.

Aula: Ligação metálica, propriedades dos metais e ligas

O que mostra

Os metais são retículos de íons positivos mantidos pela atração por um mar de elétrons deslocalizados. Como os elétrons podem se mover, os metais conduzem eletricidade; como a ligação não tem direção, as camadas de íons podem deslizar umas sobre as outras, e por isso os metais são maleáveis e dúcteis. Uma carga iônica maior e um raio iônico menor dão uma atração mais forte e, em geral, um ponto de fusão mais alto. Em uma liga, átomos de tamanho diferente deformam as camadas, que deslizam com mais dificuldade, e a liga fica mais dura. O triângulo de ligação classifica a ligação pela média e pela diferença das eletronegatividades.

Como usar

Escolha uma aba. Em Ligação metálica, escolha um Metal, mova o controle Tensão V para iniciar uma corrente e aumente a Temperatura para fundir o metal; clique em Martelo ou toque no retículo para que as camadas deslizem. Em Ligas, escolha uma Liga, mova o controle de composição e clique em Martelo para comparar quanto as camadas deslizam. Em Triângulo de ligação, escolha Elemento A e Elemento B, um Exemplo, ou toque no triângulo.

Parâmetros que você pode mudar

  • Modo Ligação metálica, Ligas, Triângulo de ligação
  • Metal Lítio (Li), Sódio (Na), Potássio (K), Magnésio (Mg), Alumínio (Al)
  • Tensão V 0–0,1 V
  • Temperatura 20–750 °C
  • Liga Aço-carbono (Fe + C), Aço inoxidável (Fe + Cr), Latão (Cu + Zn), Bronze (Cu + Sn), Liga de ouro (Au + Cu + Ag), Solda (Sn + Pb), Duralumínio (Al + Cu)
  • Elemento A Cs, K, Ba, Na, Li, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Cu, Si, Ag, Sn, B, P, H, C, S, I, Br, N, Cl, O, F
  • Elemento B Cs, K, Ba, Na, Li, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Cu, Si, Ag, Sn, B, P, H, C, S, I, Br, N, Cl, O, F

Perguntas para explorar

  1. Por que um metal se dobra quando você o martela, enquanto um cristal de cloreto de sódio se quebra?
  2. Por que o ponto de fusão do alumínio é mais alto que o do sódio?
  3. Por que adicionar um pouco de carbono ao ferro torna o aço muito mais duro, mas também mais quebradiço?

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