Algumas das propriedades importantes dos materiais sólidos dependem dos arranjos atômicos geométricos dos átomos, bem como das interações que existem entre os átomos ou moléculas constituintes. Descreva os arranjos atômicos e as interações que existem entre os átomos metálicos.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A questão pede para a gente descrever (1) como os átomos se organizam num metal e (2) quais interações mantêm tudo unido. O conteúdo aqui é Estrutura Cristalina de Metais e Ligação Metálica. Para resolver, vamos precisar entender:
  • Os tipos de rede cristalina mais comuns nos metais (FCC, BCC, HCP).
  • O conceito de ligação metálica (o “mar de elétrons” e íons positivos).

Passo 2

Primeiro, os arranjos atômicos (redes cristalinas):
  1. FCC (Face-Centered Cubic, cúbica de faces centradas)
    • Cada célula tem átomos nos 8 vértices e no centro de cada face.
    • Coordenação (número de vizinhos mais próximos): 12.
    • Exemplos: Al, Cu, Ag, Au.
  2. BCC (Body-Centered Cubic, cúbica de corpo centrado)
    • Átomos nos 8 vértices + 1 átomo no “meio” da célula.
    • Coordenação: 8.
    • Exemplos: Fe (α-Fe), Cr, W.
  3. HCP (Hexagonal Close-Packed, empacotamento hexagonal)
    • Camadas alternadas ABAB, cada átomo tem 12 vizinhos.
    • Exemplos: Mg, Ti, Zn.
Essas redes são “fechadas” porque maximizam a proximidade dos átomos, ocupando o máximo de espaço possível.

Passo 3

Agora, as interações entre os átomos metálicos (ligação metálica):
  • Cada átomo “perde” parcialmente seus elétrons de valência para um mar coletivo de elétrons deslocalizados.
  • Os núcleos positivos (cátions metálicos) ficam imersos nesse mar, atraindo-se eletrostaticamente aos elétrons livres.
  • Essa atração “íon–mar de elétrons” é a ligação metálica, responsável por:
    • Alta condutividade elétrica e térmica (elétrons móveis transportam carga e calor).
    • Maleabilidade e ductilidade (camadas de átomos podem deslizar sem quebrar a ligação).
    • Brilho metálico (elétrons refletem luz na superfície).

Resposta

Os metais cristalizam preferencialmente em redes FCC, BCC ou HCP, otimizando o empacotamento atômico (coordenações 8 ou 12). A ligação metálica ocorre porque átomos cedem elétrons a um “mar” coletivo, unindo os cátions metálicos pela atração eletrostática entre núcleos e elétrons deslocalizados. Essa combinação de arranjo compacto e mar de elétrons explica as propriedades típicas dos metais.

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