Propiedades de los metales
Las propiedades de los metales se explican de manera satisfactoria a través de los modelos de deslocalización electrónica y la teoría de bandas.
- Propiedades mecánicas: los metales tienen la capacidad de deformarse de manera sencilla gracias a la acción de alguna fuerza. Los metales cristalizan en empaquetamientos compactos, y sus enlaces entre átomos no están dirigidos, cosa que permite que los planos de los átomos de puedan desplazar entre sí pasando a ocupar ciertas posiciones equivalentes. Los metales característicamente son dúctiles y maleables, algo que permite, entre otras cosas, la fabricación de hilos de cobre usados para circuitos eléctricos o láminas de acero usadas en la industria del automóvil.
- Conductividad eléctrica y conductividad térmica: Los metales son conocidos como buenos conductores de la electricidad, ya se encuentren en estado sólido como si se encuentran fundidos. La conductividad que poseen los metales baja cuando aumenta la temperatura. Cuando dicha variante aumenta, la amplitud de la vibración de los núcleos aumenta, interfiriendo en gran medida con el movimiento que realizan los electrones, bajando su capacidad de movimiento, y por lo tanto también su conductividad. Algunos metales son particularmente buenos conductores cuando se encuentran a bajas temperaturas, sin ejercer ninguna oposición al paso de la electricidad, pasando a llamarse superconductores. Dicho comportamiento conductor en los metales puede ser justificado gracias a la teoría de bandas. El comportamiento, ya sea conductor, semiconductor, o aislante, se define a través de la diferenta de energía que existe entre las bandas de valencia y las bandas de conducción. En el caso de los aislantes, como puede ser el diamante, la diferencia de energía existente entre ambas bandas es bastante grande, cosa que impide que los electrones pasen a la banda de conducción a través de la excitación térmica. Por el contrario, en el caso de los semiconductores, como pueden ser por ejemplo, el silicio o el germanio, dicha diferencia de energía es considerablemente más pequeña, hecho que facilita el paso de los electrones a la banda de conducción. En este tipo (semiconductores), el alzamiento de la temperatura supone que gran parte de los electrones tengan energía cinética suficiente como para alcanzar la banda de conducción, y a diferencia de los que ocurre en los metales, la conductividad crezca con la temperatura.
Los metales son buenos también en la conducción del calor. La colocación compacta en la que se disponen los átomos en las redes metálicas facilita que las vibraciones provocadas por la agitación térmica, cuando aumenta la temperatura, se propaguen de unos átomos a otros, lo que da sentido a sus altas conductividades térmicas. Dicha conducción se ve también facilitada por la considerada movilidad que poseen los electrones.
- Punto de fusión: Para que un metal se funda se necesita proporcionar la cantidad de energía necesaria para poder llegar a separar los átomos que forman una red metálica. Por lo general, a mayor fuerza dentro de un enlace entre átomos, mayor será también el punto de fusión de dicho metal, pero también influye en esto otros tipos de factores, como puede ser la estructura que tiene la red. Es por ello, que no se ve gran regularidad en los puntos de fusión de los metales, aunque si se sabe que la gran parte de ellos presentan puntos de fusión más bien altos, siendo los valores más bajos aquellos que corresponden al mercurio y al cesio, con -38.9 ºC y 29ºC respectivamente.
- Propiedades ópticas: Cuando se hace incidir a un haz de luz en una superficie de metal, una parte de dicha energía es absorbida por esta, transformándose en energía de tipo térmica. Otra parte de la energía que se hace incidir sobre la superficie metálica es reflejada, causando el característico brillo metálico. Debido a que existen diferentes niveles de energía los cuales se encuentran muy próximos, los electrones tienen la posibilidad de poder absorber radiaciones de todo tipo de frecuencias dentro del espectro visible, por lo cual los metales son opacos. De la misma manera, los electrones emiten también radiaciones de frecuencia igual a la que ha sido incidida, por lo que la superficie del metal consigue reflejar la luz, cosa que explica también el brillo de los metales.
