Os átomos dos metais se unem originando os denominados retículos ou reticulados cristalinos, que são redes ou grades nos quais cada átomo do metal está circundado por 8 a 12 outros átomos do mesmo elemento, sendo, portanto, as atrações iguais em todas as direções.
A seguir temos os reticulados unitários mais comuns e os exemplos dos metais que se apresentam nessas formas:
Na realidade, cada reticulado cristalino dos metais é formado por milhões e milhões de átomos. Essa estrutura explica duas propriedades características dos metais, que são:
- Maleabilidade: Capacidade de reduzir os metais a chapas e lâminas finas. Isso é feito por meio de pressão, martelando-se o metal aquecido ou passando-o entre cilindros laminadores.
Em virtude de sua estrutura, os átomos dos metais podem como que “escorregar” uns sobre os outros, explicando essa característica que é muito importante, afinal de contas é dessa forma que se fabricam peças para veículos, aviões, trens, navios, geladeiras, lâminas para peças de decoração, bandeijas, estatuetas, etc.
- Ductilidade: Capacidade de transformar os metais em fios. Dois exemplos de sua aplicação são os fios de cobre usados em fios elétricos e a utilização de arames.
A sua fabricação é conseguida “puxando” o metal aquecido através de furos cada vez menores. A explicação para isso é semelhante à da maleabilidade, onde se aplica uma pressão adequada em determinada região da superfície do metal, provocando um delizamento das camadas dos átomos:
Mas, o que faz com que esses metais permaneçam unidos em um reticulado?
Bom, para explicar isso existe a denominada “Teoria da nuvem eletrônica” ou“Teoria do mar de elétrons”. Segundo essa teoria, os metais ficam unidos em razão da existência de uma quantidade muito grande de elétrons livres.
Os metais possuem normalmente poucos elétrons na sua camada de valência. Além disso, essa camada costuma ficar bastante distante do núcleo, portanto, os elétrons ficam pouco atraídos a ele, o que facilita que esses elétrons da última camada se deslocalizem, ou seja, tornem-se elétrons livres que transitam entre os átomos do reticulado. Os átomos que perdem os elétrons se tornam cátions, mas eles podem logo receber elétrons e voltar a se tornar átomos neutros.
Esse processo continua indefinidamente e, com isso, o metal se torna um aglomerado de átomos neutros e cátions mergulhados em uma nuvem ou mar de elétrons livres. É exatamente essa nuvem que mantém os metais unidos, formando a ligação metálica.
Essa teoria explica outras características e propriedades dos metais:
- Condutividade elétrica e térmica bastante elevadas: A capacidade de conduzir bem o calor e a eletricidade se deve à presença dos elétrons livres, que permite a transmição rápida de calor e eletricidade através do metal.
Abaixo temos uma figura onde, na parte A, mostra que os elétronslivres podem se mover rapidamente em resposta a campos elétricos, portanto, os metais são bons condutores de eletricidade. Já na parte B, podemos ver que os elétrons livres podem transmitir energia cinética rápida, daí os metais são bons condutores de calor.
- Pontos de fusão e ebulição elevados: A ligação metálica é muito forte, a nuvem de elétrons deslocalizados “segura” os átomos unidos uns aos outros com maior intensidade, com isso é necessária a aplicação de uma maior quantidade de energia para romper suas ligações e fazer com que o metal mude de estado físico;
- Resistência à tração: A grande força da ligação metálica, que mantém os átomos unidos (como explicado no item anterior), faz com que eles se tornem bastante resistentes à tração, sendo usados em cabos de elevadores, de veículos suspensos, e em pontes, edifícios e outras construções, vergalhões de aço são colocados dentro de estruturas de concreto, gerando o concreto armado.
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