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Química

Ligação Metálica

Sara Nahra
Publicado por Sara Nahra
Última atualização: 11/10/2018

Introdução

A ligação metálica é aquela formada exclusivamente por átomos metálicos (do mesmo elemento ou de elementos diferentes). Estes átomos apresentam de um a três elétrons livres na camada de valência, que se encontram afastados do núcleo. Por isso, a força de atração exercida pelo núcleo sobre os elétrons é fraca, fazendo com que estes não permaneçam ligados a um átomo particular no sólido.

Esses elétrons podem se movimentar por todo o metal, formando um mar de elétrons ou uma nuvem eletrônica. Os núcleos dos átomos e os elétrons que não se localizam na camada de valência formam os núcleos iônicos com carga resultante positiva e magnitude igual à carga total dos elétrons de valência por átomo, como mostrado na Figura 1.

Figura 1: Representação esquemática da ligação metálica. 

As bolinhas azuis representam os íons metálicos, enquanto que os sinais negativos em amarelo representam elétrons livres.

As bolinhas azuis representam os íons metálicos, enquanto que os sinais negativos em amarelo representam elétrons livres.

Propriedades dos Compostos Metálicos

Dentre as principais propriedades dos compostos metálicos temos:

  • Os metais são encontrados na fase sólida nas condições ambiente (temperatura de 25°C e pressão de 1 atmosfera), exceto o mercúrio, que é líquido.
  • Apresentam brilho característico.
  • Elevada condutividade térmica e elétrica por causa dos elétrons livres.
  • Apresentam elevados pontos de fusão e ebulição.
  • Maleabilidade (facilidade de se moldar mediante a pressão produzindo chapas e lâminas).
  • Apresentam alta ductibilidade (facilidade de se produzir fios).

Os principais metais utilizados hoje em dia são o ferro (Fe) das ligas de aço, o alumínio (Al) das latinhas de refrigerante, ou ouro (Au) presente nas joias, o cobre (Cu) dos fios condutores, o zinco (Zn) presente nas calhas, o cromo (Cr) usado na cromagem do aço, o magnésio (Mg) muito usado para produzir ligas leves, o chumbo (Pb) presente nas baterias, dentre outros.

Retículo cristalino

Os metais se organizam em células ou retículos cristalinos. Um material cristalino é aquele no qual os átomos encontram-se ordenados sobre longas distâncias atômicas posicionadas sobre uma estrutura tridimensional de pontos chamada rede cristalina. Um material não-cristalino ou amorfo é aquele que não apresenta ordem de longo alcance na disposição dos átomos. A Figura 2 exemplifica um material cristalino (a) e amorfo (b).

Figura 2: Material cristalino (a) e amorfo (b).

Material cristalino (a) e amorfo (b).Material cristalino (a) e amorfo (b).

Há um grande número de diferentes estruturas cristalinas nas quais os metais podem se organizar, dependendo de seus elementos constituintes. Os principais são o cúbico de corpo centrado (CCC), cúbico de faces centradas (CFC) e hexagonal compacto (CFC), como mostra a Figura 3.

Figura 3: Estrutura (a) cúbica de corpo centrado (CCC); (b) cúbica de faces centradas (CFC); (c) hexagonal compacta (HC).

Estrutura (a) cúbica de corpo centrado (CCC); (b) cúbica de faces centradas (CFC); (c) hexagonal compacta (HC).Estrutura (a) cúbica de corpo centrado (CCC); (b) cúbica de faces centradas (CFC); (c) hexagonal compacta (HC).

Como exemplo, temos o ferro (Fe), o vanádio (V), o nióbio (Nb) e o cromo (Cr), que se organizam segundo a estrutura CCC. Já o alumínio (Al), o níquel (Ni), a prata (Ag), o cobre (Cu) e o ouro (Au) apresentam a estrutura CFC. O titânio (Ti), o zinco (Zn), o magnésio (Mg) e o cádmio (Cd) se organizam em retículos de formato HC.

Formação de ligas metálicas

Uma liga metálica é um material composto por mais de um elemento, sendo pelo menos um deles metal e que apresenta propriedades metálicas. O interessante de se produzir ligas metálicas é conseguir propriedades que não seriam possíveis de se obter com seus elementos isolados.

Dentre as principais propriedades que podem ser obtidas com a utilização de ligas metálicas, temos:

  • Diminuição da temperatura de fusão: liga de metal fusível.
     Constituição: Bismuto (Bi), chumbo (Pb), estanho (Sn) e cádmio (Cd).

Aplicação: fusíveis elétricos que se fundem e se quebram, interrompendo a passagem de corrente elétrica.

Fusíveis elétricos.Fusíveis elétricos.

  • Aumento da dureza: liga de ouro de joalheria.
     Constituição: ouro (Au), prata (Ag) e cobre (Cu).

Aplicação: manufatura de joias e peças de ornamento.


 Alianças de ouro.Alianças de ouro.

  • Aumento da resistência mecânica: aço.

Constituição: Ferro (Fe) e carbono (C).

Aplicação: fabricação de peças metálicas que sofrem tração elevada, principalmente em estruturas metálicas.

Correntes de ferro.Correntes de ferro.


Exercícios

Exercício 1
(UFU/2011)

A melhor maneira de inferir sobre o tipo de ligação química predominante em uma determinada substância é analisar algumas de suas propriedades físicas. Em relação às propriedades das substâncias, é incorreto afirmar que:

Ilustração: Rapaz corpulento de camiseta, short e tênis acenando

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