- Fundamentos da teoria do mar de elétrons
- Offshoring em camadas
- Teoria do mar de elétrons em cristais metálicos
- Desvantagens da teoria
- Referências
A teoria do mar de elétrons é uma hipótese que explica um fenômeno químico excepcional que ocorre em ligações metálicas entre elementos com baixas eletronegatividades. É o compartilhamento de elétrons entre diferentes átomos ligados por ligações metálicas.
A densidade de elétrons entre essas ligações é tal que os elétrons são deslocalizados e formam um "mar" onde se movem livremente. Ele também pode ser expresso pela mecânica quântica: alguns elétrons (geralmente há um a sete por átomo) são organizados em orbitais com vários centros que se estendem pela superfície do metal.
Da mesma forma, os elétrons retêm uma certa localização no metal, embora a distribuição de probabilidade da nuvem de elétrons tenha uma densidade mais alta em torno de alguns átomos específicos. Isso se deve ao fato de que quando uma determinada corrente é aplicada, eles manifestam sua condutividade em uma direção específica.
Fundamentos da teoria do mar de elétrons
A teoria do mar de elétrons oferece uma explicação simples para as características das espécies metálicas, como resistência, condutividade, ductilidade e maleabilidade, que variam de um metal para outro.
Foi descoberto que a resistência conferida aos metais se deve à grande deslocalização que seus elétrons apresentam, o que gera uma força de coesão muito alta entre os átomos que os formam.
Desse modo, a ductilidade é conhecida como a capacidade de certos materiais de permitirem a deformação de sua estrutura, sem ceder o suficiente para se quebrar, quando submetidos a determinadas forças.
Offshoring em camadas
Tanto a ductilidade quanto a maleabilidade de um metal são determinadas pelo fato de que os elétrons de valência são deslocalizados em todas as direções na forma de camadas, o que faz com que eles se movam um sobre o outro sob a ação de uma força externa, evitando a quebra da estrutura metálica mas permitindo a sua deformação.
Da mesma forma, a liberdade de movimento dos elétrons deslocalizados permite que haja um fluxo de corrente elétrica, fazendo com que os metais tenham uma condutividade elétrica muito boa.
Além disso, esse fenômeno de livre movimento dos elétrons permite a transferência de energia cinética entre as diferentes regiões do metal, o que promove a transmissão de calor e faz com que os metais manifestem uma grande condutividade térmica.
Teoria do mar de elétrons em cristais metálicos
Os cristais são substâncias sólidas que possuem propriedades físicas e químicas - como densidade, ponto de fusão e dureza - estabelecidas pelo tipo de força que faz com que as partículas que os constituem se mantenham unidas.
De certa forma, os cristais do tipo metálico são considerados como tendo as estruturas mais simples, pois cada "ponto" da rede cristalina foi ocupado por um átomo do próprio metal.
Nesse mesmo sentido, determinou-se que geralmente a estrutura dos cristais metálicos é cúbica e está centrada nas faces ou no corpo.
No entanto, estas espécies também podem ter forma hexagonal e apresentar um empacotamento bastante compacto, o que lhes confere aquela enorme densidade que lhes é característica.
Por esse motivo estrutural, as ligações que se formam nos cristais metálicos são diferentes das que ocorrem em outras classes de cristais. Os elétrons que podem formar ligações são deslocalizados por toda a estrutura do cristal, conforme explicado acima.
Desvantagens da teoria
Nos átomos metálicos, existe uma pequena quantidade de elétrons de valência em proporção aos seus níveis de energia; ou seja, há um número maior de estados de energia disponíveis do que o número de elétrons ligados.
Isso implica que, como há uma forte deslocalização eletrônica e também bandas de energia parcialmente preenchidas, os elétrons podem se mover através da estrutura reticular quando são submetidos a um campo elétrico externo, além de formar o oceano de elétrons que suporta a permeabilidade da rede.
Assim, a união dos metais é interpretada como um conglomerado de íons carregados positivamente acoplados por um mar de elétrons (carregados negativamente).
Porém, existem características que não são explicadas por esse modelo, como a formação de certas ligas entre metais com composições específicas ou a estabilidade de ligações metálicas coletivas, entre outras.
Essas desvantagens são explicadas pela mecânica quântica, porque tanto essa teoria quanto muitas outras abordagens foram estabelecidas com base no modelo mais simples de um único elétron, ao tentar aplicá-lo em estruturas muito mais complexas de átomos multieletrônicos.
Referências
- Wikipedia. (2018). Wikipedia. Recuperado de en.wikipedia.org
- Holman, JS e Stone, P. (2001). Química. Recuperado de books.google.co.ve
- Parkin, G. (2010). Ligação Metal-Metal. Recuperado de books.google.co.ve
- Rohrer, GS (2001). Estrutura e ligação em materiais cristalinos. Recuperado de books.google.co.ve
- Ibach, H. e Lüth, H. (2009). Física do Estado Sólido: Uma Introdução aos Princípios da Ciência dos Materiais. Recuperado de books.google.co.ve