Ligações Metálicas

Você está habituado a escutar sobre fios de cobre, cabos de aço e o ouro 18 quilates. Mas o que estes elementos estão fazendo no conteúdo da nossa aula? Venha estudar conosco e conhecer mais sobre as ligações metálicas e as ligas metálicas.

As ligações metálicas são ligações químicas que ocorrem entre metais, formando uma estrutura denominada de liga metálica. Está complicado? Lembra onde se localizam os metais na tabela periódica? Vamos recordar!

Os metais fazem parte da família 1A dos metais alcalinos (Lítio, Sódio, Potássio, Césio e Frâncio), da família 2A dos metais alcalinos-terrosos (Berílio, Magnésio, Cálcio, Estrôncio, Bário e Rádio).

ligações metálicas e tabela periódica
Imagem da tabela periódica.

 

Também são encontrados no bloco B da tabela, na categoria dos metais de transição representados pelo ouro, prata, ferro, cromo, manganês, níquel, cobre, zinco, platina, etc.

Os metais são geralmente sólidos a 25ºC e 1 atm. Atenção! A exceção é o mercúrio, que é um metal líquido. Os metais possuem baixa eletronegatividade, e grande tendência a perderem elétrons da última camada, transformando- se em cátions.

Ligações Metálicas

Os átomos de metais possuem de 1 a 3 elétrons na camada de valência, e essa camada se encontra afastada do núcleo atômico, atraindo poucos elétrons. Com isso, os elétrons têm a facilidade de escapar do átomo e transitar pelo retículo cristalino, que é uma estrutura geométrica formada pelo agrupamento de átomos metálicos.

Nessa movimentação de elétrons, os átomos se transformam em cátions (ao perderem elétrons) ou voltam à forma de átomos neutros (ao ganharem elétrons). Isto descreve a nuvem eletrônica ou o mar de elétrons, que representa um aglomerado de átomos neutros, cátions e elétrons livres.

A ligação metálica é o resultado da interação entre os elétrons livres e os cátions fixos, ou seja, um aglomerado de cátions mergulhados em um mar de elétrons. Esses elétrons são denominados semi livres ou elétrons livres, porque podem se mover dentro da estrutura metálica, mas não podem abandoná-la. É a presença desse mar de elétrons que mantém os cátions unidos.

ligações metálicas
Representação do mar de elétrons. Fonte: mundoeducacao.bol.uol.com.br

 

Resuminho: quando os átomos metálicos vão se unir, acabam deixando elétrons. que estavam na camada mais externa de lado. Esses elétrons vão se acumulando, e formam uma nuvem eletrônica, que estabiliza os cátions, por isso o nome de mar de elétrons, devido ao acúmulo desses elétrons livres. São esses elétrons que formarão a ligação metálica.

Além da ligação metálica, os metais podem realizar outro tipo de ligação: a iônica. Essa ligação ocorre quando os metais se relacionam com elementos ametais ou Hidrogênio (H). Nessa relação, os metais perdem elétrons (transformam-se em cátions) e os ametais/Hidrogênio ganham elétrons (transformam-se em ânions).

Exemplos de ligação iônica com metais:

Al2O3 = é o óxido de alumínio. O alumínio é um metal enquanto o oxigênio é um ametal.

FeS = sulfeto de ferro. O ferro é um metal e o enxofre um ametal.

Características dos Metais

A teoria da ligação metálica explica muitas propriedades dos metais como:

  • brilho metálico.
  • condutividade térmica e elétrica elevadas: ocorre devido a grande mobilidade dos elétrons, que permitem uma transmissão rápida de calor e eletricidade através do metal. como exemplo podemos citar: fios, panela.
  • densidade elevada: formam ligações muito organizadas e próximas, com volume pequeno e com certa massa, determinando uma densidade elevada.
  • pontos de fusão (temperatura para passar do estado sólido para o estado líquido) e ponto de ebulição (temperatura para passar do estado líquido para o estado gasoso): a força de atração causada pelo mar de elétrons é muito forte, mantendo os átomos unidos com muita intensidade.Assim, para que se rompa essa ligação é preciso fornecer altas energias externas. Essa é uma característica que permite o uso dos metais em caldeiras, tachos e reatores nucleares, onde ocorrem aquecimentos intensos e eles não derretem.
  • resistência à tração: ela é decorrente da força com que a ligação metálica mantém os átomos unidos. os metais resistem às forças que, quando aplicadas, tendem a alongar uma barra ou um fio metálico. esses metais são usados nos cabos de aço dos elevadores.
  • maleabilidade: propriedade que os metais apresentam de se deixarem dobrar (moldar) para formar lâminas.
  • ductibilidade: propriedade que os metais apresentam de poder formar fios.
Ligas Metálicas

As ligas metálicas são misturas de metais com propriedades características. As propriedades das ligas diferem das propriedades dos elementos constituintes separadamente.

No Brasil, elas são muito importantes para diferentes indústrias, como a automobilística, naval, construção civil e eletrônica. Vejamos alguns tipos de ligas:

Bronze: formado pelo cobre (Cu) + estanho (Sn). É encontrado nas medalhas das Olímpiadas por exemplo, mas também em estátuas e em algumas moedas.

Latão: é a união entre cobre (Cu) + zinco (Zn). Em algumas ligas, o latão também pode ter a mistura de outros metais, como alumínio (Al) e ferro (Fe).

Aço comum: é a união entre ferro (Fe) + carbono (C). É uma ligação metálica considerada muito resistente.

Ouro 18 quilates: provavelmente a liga metálica mais famosa, composta por ouro (Au) + prata (Ag) / cobre (Cu) (75% de ouro e 25% dos outros elementos).

A medida de quilate utilizada no Ouro representa a pureza do metal. O ouro 24 quilates é aquele considerado puro, ou seja, 99,99% de ouro (é o teor máximo, pois é praticamente impossível alcançar 100% de ouro). Curiosamente, o ouro 24 quilates não é utilizado na fabricação de joias, por ser altamente maleável.

Antes de resolver os exercícios, veja a aula do prof. Marcelo sobre as Ligações Metálicas:

Vamos testar nossos conhecimentos sobre as ligações metálicas?

(UFMG) Uma substância pura, sólida, que é também um isolante elétrico, pode apresentar todos os tipos de ligação, exceto:

a) covalente polar

b) covalente apolar

c) iônica

d) metálica

e) molecular

gab.: d (conforme estudamos a ligação metálica apresenta alta condutividade elétrica).

(UFRN) Na ligação metálica, os átomos dos metais estão ligados devido à:

a) formação de pares de elétrons

b) fraca força de atração entre os elementos

c) atração elétrica entre cátions e ânions

d) formação de cátions e ânions

e) atração elétrica de cátions e elétrons

gab.: e

(Fatec – SP) A condutividade elétrica dos metais é explicada admitindo-se:

a) ruptura de ligações iônicas

b) ruptura de ligações covalentes

c) existência de prótons livres

d) existência de elétrons livres

gab.: d

(UFRGS) O metal presente nas ligas de latão e bronze é:

a) ferro

b) estanho

c) zinco

d) cobre

e) alumínio

Gab.: d

Sobre o(a) autor(a):

Texto elaborado por Roseli Prieto, professora de Química e Biologia da rede estadual de São Paulo. Já atuou em diversas escolas públicas e privadas de Santos (SP). É Gestora Ambiental e Especialista em Planejamento e Gestora de cursos a distância.