Faça a representação do modelo de ligação metálica gás de elétrons “livres” e com este explique por que os metais são excelentes condutores elétricos. Em sua resposta utilize os requisitos para haver condução elétrica.

Passo 1

O enunciado pede que a gente represente o modelo de ligação metálica baseado no “gás de elétrons livres” e, a partir desse modelo, explique por que metais são excelentes condutores elétricos. O conteúdo aqui é química/física do estado sólido, especificamente ligação metálica e condução elétrica. Para resolver, precisamos (1) desenhar simbolicamente como os átomos metálicos cedem elétrons e formam um reticulado de cátions imerso num mar de elétrons; (2) listar os requisitos para haver condução elétrica; (3) mostrar como o modelo satisfaz esses requisitos.

Passo 2

No modelo de gás de elétrons livres, cada átomo metálico M doa elétrons para um “mar” coletivo. Simbolicamente:
M;longrightarrow;M^+;+;e^-
Os íons M^+ formam um reticulado cristalino regular, enquanto os elétrons ,e^- ficam deslocalizados, ocupando todo o sólido como num gás quântico degenerado. Esse “mar de elétrons” é a representação característica do modelo.

Passo 3

Para ocorrer condução elétrica, precisamos de dois requisitos básicos:
  1. Portadores de carga móvel (elétrons ou íons) disponíveis em número suficiente.
  2. Níveis de energia livres para esses portadores se deslocarem quando aplicamos um campo elétrico (isto é, bandas parcialmente preenchidas ou sobreposição de banda de condução e valência).

Passo 4

No modelo metálico:
– Há altíssima densidade de elétrons livres, pois cada átomo cede pelo menos um elétron ao “mar”.
– Esses elétrons ocupam bandas de energia contínuas e parcialmente preenchidas, de modo que uma pequena diferença de potencial desloca muitos elétrons.
– A forte deslocalização (ausência de ligação pontual) e a superposição de bandas garantem que não haja gap proibitivo, facilitando o movimento sob campo elétrico.
Assim, o metal atende simultaneamente aos requisitos de ter portadores em grande quantidade e níveis de energia acessíveis, resultando em baixíssima resistência e excelente condutividade elétrica.

Resposta

Metais são excelentes condutores porque, no modelo de gás de elétrons livres, formam-se cátions M^+ em um reticulado imerso num mar de elétrons deslocalizados, o que fornece grande quantidade de portadores livres e bandas de energia parcialmente preenchidas, permitindo que os elétrons respondam quase sem barreiras a um campo elétrico aplicado.

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