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LIGAÇÕES METÁLICAS, Aluno, fiacao-de-cobre, 4, swor-04, Blacksmith-forging…

- - - - A condutividade térmica dos metais é a transferência de calor das partículas mais quentes para as mais frias, de acordo com a lei de Fourier, com sua imobilidade macroscópica. Depende da estrutura do material, sua composição química e o tipo de ligação interatômica. Quanto mais a condutividade térmica dos metais é maior, mais perfeita é a estrutura cristalina que eles têm. Quanto mais o metal tem impurezas, mais distorcida a rede cristalina e menor sua a condutividade térmica.
      - Sua elevada condutividade térmica se dá devido aos elétrons livres, que permitem o trânsito rápido de eletricidade.
    - - Os elétrons do metal podem absorver energia da luz e reemiti-la quando os elétrons voltam do estado excitado ao estado/posição normal. Como a luz de todos os comprimentos de onda (cores) é absorvida e imediatamente reemitida, praticamente toda a luz é refletida, ocasionando o brilho. Ou seja, numa superfície lisa o metal reflete completamente a luz em todos os ângulos (substâncias não metálicas também podem sofrer reflexão total, porém apenas em pequenos ângulos). A cor avermelhada e “dourada” do cobre e do ouro ocorre pela absorção maior de algumas cores em relação a outras.
        Muitos metais emitem elétrons quando expostos à luz, o que é conhecido como efeito fotoelétrico. Outros metais emitem elétrons quando irradiados com radiações de comprimentos de onda curtos e outros quando são aquecidos.
    - - Maleabilidade é uma propriedade física dos metais que define sua capacidade de serem martelados, prensados ou enrolados em chapas finas sem quebrar. Em outras palavras, é propriedade de um metal ser deformado sob compressão para assumir uma nova forma.
      - Ductilidade é a qualidade ou propriedade do que é dúctil, ou seja, do que é flexível, elástico, maleável, que se pode comprimir ou reduzir a fios sem se quebrar.
    - - Teoria dos elétrons livres
        
        Essa teoria, proposta por Drude, em 1900 e aperfeiçoada em 1923 por Lorentz, sugeria que os metais eram constituídos por um retículo de esferas rígidas (íons positivos), “imersas” num ”gás” de elétrons de valência que podiam se mover através dos interstícios existentes no retículo. Esse modelo explica o livre movimento dos elétrons, sendo que a força de coesão resulta da interação dos íons positivos com a nuvem eletrônica. Embora explique de uma maneira qualitativa porque um maior número de elétrons de valência leva a uma maior energia de coesão, os cálculos quantitativos geram resultados muito aquém dos esperados.
      - Teoria da ligação de valência
        
        Tomemos como exemplo um metal simples como o lítio, que possui estrutura cúbica de corpo centrado, com oito vizinhos. Um átomo de lítio tem um elétron na camada mais externa, que pode ser compartilhado com qualquer um de seus vizinhos. O átomo de lítio pode também, caso esteja ionizado, formar duas ligações. Pauling sugeriu que a estrutura real é resultados da mistura de todas as estruturas possíveis. Quanto maior o número de estruturas possíveis, menor será a energia porque a energia de coesão que mantém os átomos unidos é grande. A energia de coesão aumenta do grupo 1 para o grupo 2 e deste para o grupo 13. Isso pode ser explicado pela capacidade crescente dos átomos em formar ligações, dando um número ainda maior de estruturas possíveis. A presença de íons poderia explicar a condutividade elétrica, mas a teoria não é capaz de explicar a condução do calor nos sólidos, o brilho e nem a manutenção das propriedades metálicas no estado líquido ou em solução.
      - Teoria dos orbitais moleculares
        
        Explica a condução de eletricidade em metais e semicondures, além disso, explica a ligação entre átomos em termos de elétrons espalhados ao redor de uma molécula em vez de localizados ao redor dos átomos, em contraste com a teoria da ligação de valência.
      - Teoria das bandas de energia dos cristais
        
        Define a estrutura eletrônica do sólido como um todo. Pode ser aplicado a qualquer tipo de sólido, mas é nos metais onde seus maiores sucessos são refletidos. De acordo com essa teoria, a ligação metálica resulta da atração eletrostática entre os íons carregados positivamente e os elétrons móveis no cristal.
      - Estrutura cristalina dos metais
        
        Condutores, Isolantes e Semicondutores
        
        Semicondutor: Uma substância cuja largura da banda proibida é relativamente pequena (≈ 1eV) é chamada semicondutor. Grafita, uma forma cristalina do carbono, mas com simetria cristalina diferente da do diamante, possui um pequeno valor de EG e por esse motivo é um semicondutor. Os mais importantes semicondutores usados na indústria e em laboratórios são germânio e silício, cujos valores de EG são 0,785eV e 1,21eV, respectivamente, a uma temperatura de 0K. Energias desta ordem não podem, normalmente, ser obtidas de um campo elétrico aplicado e assim, a banda de valência permanece cheia e a banda de condução vazia; portanto, a baixas temperaturas estes materiais são isolantes. Veremos a seguir que a condutividade aumenta com a temperatura. Estas substâncias são conhecidas como semicondutores intrínsecos (puros).
        
        Isolante: A estrutura de bandas de energia da figura 4.51b em um trecho da rede cristalina é indicada esquematicamente na fig. 4.51a. Para o cristal de diamante (carbono) a região que não contém estados quânticos (EG ≈ 6eV); esta grande banda proibida separa a região de valência preenchida da banda de condução vazia. Se aplicarmos um campo elétrico, a energia fornecida ao elétron para que passe da banda preenchida para a banda vazia será muito pequena; sendo assim, não haverá elétrons na banda de condução; portanto, não haverá condução de corrente, e dizemos que o diamante é um isolante.
        
        Um condutor muito pobre de eletricidade é chamado de isolante; um excelente condutor é um metal, e uma substancia cuja condutividade está situada entre estes extremos é um semicondutor. Um material (qualquer) pode ser colocado em uma destas três classes, dependendo de sua estrutura de bandas de energia.
        
        Os íons metálicos estão dispostos segundo um dos três arranjos:
        • cúbico de empacotamento compacto (cubo de face centrada ou FCC);
        • hexagonal compacto ou HCP;
        • cúbico de corpo centrado ou BCC.