Metales y Metalurgia Brown_5728649582b8693926b2e7bb427358c5

23.5 El enlace metálico 931
TABLA 23.2
Puntos de fusión de algunos metales de transición
Grupo 3B Grupo 6B Grupo 8B
Metal Sc Cr Ni
Punto de fusión (°C) 1541 1857 1455
Metal Y Mo Pd
Punto de fusión (°C) 1522 2617 1554
Metal La W Pt
Punto de fusión (°C) 918 3410 1772
Sin embargo, el modelo de mar de electrones no explica satisfactoriamente todas
las propiedades. Según el modelo, por ejemplo, la fortaleza de los enlaces entre átomos
metálicos debería aumentar con el número de electrones de valencia, lo que daría
por resultado una elevación correspondiente de los puntos de fusión. Los metales
del grupo 6B (Cr, Mo, W), no obstante, que se hallan en el centro de los metales de
transición, tienen los puntos de fusión más altos de sus respectivos periodos. Los
puntos de fusión a uno y otro lado del centro de los metales de transición son más
bajos (Tabla 23.2 Á); esto implica que la fortaleza del enlace metálico aumenta primero
con el número de electrones y luego disminuye. Se observan tendencias semejantes
en otras propiedades físicas de los metales, como el calor de fusión, la dureza
y el punto de ebullición.
Para explicar algunas de las propiedades físicas de los metales es necesario un
modelo más refinado que el de mar de electrones para describir el enlace metálico.
Se obtiene un mejor modelo aplicando los conceptos de la teoría de orbitales moleculares
a los metales. • (Secciones 9.7 y 9.8)
Modelo de orbitales moleculares para los metales
Al estudiar la estructura de moléculas como la del benceno, vimos que en ciertos casos
los electrones están deslocalizados, o distribuidos, en varios átomos. • (Sección
11.8) Se puede pensar en el enlazamiento de los metales de un modo análogo. Los orbitales
de valencia de un átomo metálico se traslapan con los de varios de sus vecinos
más próximos, los que, a su vez, se superponen con orbitales atómicos de otros átomos.
En la sección 9.7 vimos que el traslape de orbitales moleculares da lugar a la formación
de orbitales moleculares. El número de orbitales moleculares es igual al número
de orbitales atómicos que se traslapan. En un metal, el número de orbitales
atómicos que interactúan o se traslapan es muy grande; por tanto, el número de orbitales
moleculares también es muy grande. La figura 23.14 ¥ muestra de forma esquemática
lo que ocurre cuando un número creciente de átomos metálicos se junta
para formar orbitales moleculares. Al producirse el traslape de orbitales atómicos, se
forman combinaciones de orbitales moleculares de enlace y de antienlace. Las energías
de estos orbitales moleculares se encuentran en intervalos, separados por espacios
pequeños, en la gama de energía entre los orbitales de más alta y de más baja
energía. En consecuencia, la interacción de todos los orbitales atómicos de valencia
de cada átomo metálico con los orbitales de los átomos metálicos adyacentes da origen
a un número enorme de orbitales moleculares que se extienden por toda la estructura
del metal. Las diferencias de energía entre estos orbitales metálicos son tan
pequeñas que, para todo propósito práctico, cabe pensar que los orbitales forman
una banda continua de estados energéticos permisibles, la cual se conoce como banda
de energía, como se muestra en la figura 23.14.
Energía
Banda de
orbitales
moleculares
1 2 3 4 . . . Muy grande
Número de átomos metálicos que interactúan
Ejercicios con el CD-ROM
El enlace metálico
(Metallic Bonding)
« Figura 23.14 Ilustración
esquemática de cómo aumenta el
número de orbitales moleculares y
cómo disminuyen sus diferencias de
energía a medida que aumenta el
número de átomos que interactúan. En
los metales, estas interacciones forman
una banda casi continua de orbitales
moleculares deslocalizados en toda la
red metálica. El número de electrones
disponibles no llena en su totalidad
estos orbitales.