Química

Escola Secundária de Fafe

Estrutura e propriedades

dos metais

1º Turno, Grupo 2

Os metais apresentam propriedades físicas macroscópicas

que sugerem claramente um modelo especial para a ligação que

une os seus átomos – a ligação metálica. Assim, surgiu o Modelo

de ligação metálica.

A ligação metálica

Modelo da ligação metálica

• Este modelo tem os seguintes pressupostos:

o A junção das nuvens eletrónicas dos átomos na rede metálica, permitindo que

os eletrões mais externos não permaneçam apenas na nuvem eletrónica do

seu átomo, mas movimentando-se nas nuvens eletrónicas dos átomos

adjacentes.

o A transformação dos átomos do metal em iões positivos.

o A interação entre os eletrões periféricos deslocalizados que se movimentam

entre “iões” cria uma força ligante que une os átomos entre si na rede

metálica.

o Como existem iões positivos e eletrões livres, a eletroneutralidade do metal

mantém-se. http://www.youtube.com/watch?v=dyX5I_io7bg&feature=related

Propriedades e Características dos

Metais

As propriedades físicas que caracterizam os metais são:

oElevada condutibilidade térmica.

oSuperfície de aspecto brilhante.

oMaleabilidade e ductilidade

oDensidade, dureza e ponto de fusão.

Brilho e Cor

Fig.1 - OuroFig.2 - Cobre

Os eletrões localizados nas superfícies dos objectos metálicos, absorvem e

irradiam a luz, por isso os objetos metálicos, quando polidos apresentam

um brilho caraterístico.

oSe o metal refletir todas as cores do espetro eletromagnético a sua

coloração será prateada;

oSe o metal não refletir todas as cores do espetro eletromagnético,

refletirá uma única cor das radiações absorvidas.

Daí o ouro(Fig.1) ser amarelo e o cobre(Fg.2) avermelhado.

Condutividade elétrica e térmica

Os metais possuem uma enorme capacidade de conduzir calor e corrente

elétrica. Nos metais, a condutividade térmica está relacionada com a

condutividade elétrica, uma vez que os eletrões de condução, além de

transferirem corrente elétrica, transferem também energia térmica.

No entanto, a correlação entre a condutividade elétrica e a térmica só vale

para metais, devido a forte influência dos fotões no processo de

transferência de calor.

No estudo da transferência de calor, condução térmica é a transferência

de energia térmica entre átomos e/ou moléculas vizinhas em uma

substância devido a um gradiente de temperatura.

Noutras palavras, é um modo do fenómeno de transferência térmica

causado por uma diferença de temperatura entre duas regiões em um

mesmo meio ou entre dois meios em contato no qual não se percebe

movimento global da matéria na escala macroscópica.

Fig.3 – Demonstração da condutividade térmica

o Condutividade térmica

Os metais possuem um bom ordenamento na sua estrutura cristalina, e

também eletrões livres que se podem locomover através da rede de átomos.

Os eletrões movimentam-se em virtude das diferenças de potencial

aplicadas nas extremidades deste material. Estas surgem devido à falta de

eletrões em algumas regiões e à sobra de eletrões em outras regiões.

A diferença de potencial está associada às forças de atração entre as

cargas elétricas. Ou seja, a região de carga positiva, onde faltam eletrões,

atrai os eletrões, de carga negativa.

o Condutividade elétrica

A densidade relaciona a massa com o volume. Nutras palavras, define a quantidade de

massa contida por unidade de volume.

Para iguais volumes de diferentes metais, quanto maior for a massa de um deles, maior

irá ser a sua densidade. Já se for para iguais valores de massa, o metal que apresentar

menor volume, irá ser o que possui maior densidade. Para os metais de transição, quanto

maior for o número atómico, maior vai ser a massa da substância, mas como o volume

desta não vai variar de forma significativa, vai implicar um aumento da densidade.

Pode-se calcular a densidade de um metal através da seguinte fórmula:

Densidade

A dureza é a propriedade caraterística dos metais (e de todos os materiais

sólidos), que expressa a resistência a deformações, mas também a resistência a

quando são riscados ou quando ocorre a corrosão desse metal.

Esta propriedade dá a capacidade de resistência aos metais, de forma

permanente, à deformação, quando sujeitos a uma força constante.

Quanto maior a dureza de um metal, maior a capacidade de resistência a

deformações. Existem várias escalas para a medição da dureza de metais tais

como Rockwell (Fig.4) e a Escala de Mohs.

Esta propriedade está diretamente relacionada com as forças de ligação dos

átomos constituintes dos metais.

Dureza

Fig.4 – Método Rockwell

O ponto de fusão de uma substância corresponde à temperatura segundo o

qual essa substância passa do estado sólido para o estado líquido.

Já o ponto de ebulição de uma substância corresponde à temperatura à

qual a substância no estado líquido passa ao estado gasoso.

Os metais podem apresentar variados pontos de fusão e de ebulição.

Ponto de Fusão e Ponto de Ebulição

Fig.5 – Aparelho para determinação de pontos de fusão

No entanto, os metais apresentam valores elevados de fusão e de ebulição.

Isto deve-se ao facto de as ligações metálicas serem muito fortes, ou seja, os

átomos estão intensamente unidos. Deste modo é preciso um valor elevado

de energia térmica para superar as forças de atração entre os átomos.

Fig.6 – Aparelho para determinação de pontos de ebulição

A ductilidade consiste na capacidade de um material, especialmente certos

metais como o ouro, sofre deformação plástica, em contraposição com a

deformação elástica.

Os metais são substâncias extremamente dúcteis, podendo ser estriados em

fios, martelados ou laminados em finas folhas, sem se partirem.

Ductilidade

Fig.7 – Filigrana de ouro

Maleabilidade

Esta propriedade permite que os corpos sejam moldados e deformados, sem que o

material se rompa.

Os metais apresentam assim elevada maleabilidade, sendo que o ouro é o mais

maleável, conseguindo-se obter folhas com uma espessura muito fina (10 milésimos de

milímetro). Outro exemplo é o alumínio com destaque como envoltório conservante de

alimentos.

Esta propriedade nos metais explica-se pelo facto destes apresentarem uma

natureza não direcional, que não se rompe com a distorção, pois o deslocamento dos

átomos não altera, significativamente, as forças de ligação.

Normalmente, a maleabilidade dos metais aumenta com o aumento da

temperatura, pelo que estes são mais facilmente trabalhados a quente.

Fig.8 – Folha de alumínio a conservar alimentos

http://www.youtube.com/watch?v=DZ26-jlLWVo

Em suma: As ligações entre os átomos de um metal são explicadas pelo modelo de ligação

metálica.

Os metais apresentam propriedades macroscópicas, como:

Densos e duros;

Boa condutividade térmica e elétrica;

Maleáveis e dúcteis;

Elevados pontos de fusão e ebulição (para a grande maioria);

Brilho.

E também apresentam propriedades microscópicas, como:

Pequeno número de eletrões de valência;

Baixos valores de energia de primeira ionização;

Baixos valores de afinidade eletrónica.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Liga%C3%A7%C3%A3o_met%C3%A

1lica

http://www.infopedia.pt/$ligacao-metalica

http://sites.poli.usp.br/d/pqi2110/aulas/patricia/Lig%20Metalicas

%20-%20Patricia.pdf

http://www.infoescola.com/quimica/propriedades-dos-metais/

http://livroevt2.no.sapo.pt/central/materiais_materias_primas

/metais/metais.htm

Bibliografia