Como podem ser explicadas as elevadas condutividades elétrica e térmica dos metais em termos do modelo de “nuvem de elétrons” da ligação metálica? E a ductilidade?
Passo 1
O enunciado pede para explicar, à luz do modelo de “nuvem de elétrons” da ligação metálica, por que os metais apresentam (1) elevadas condutividades elétrica e térmica e (2) boa ductilidade. O conteúdo envolvido é o modelo de elétrons livremente compartilhados em um retículo cristalino metálico e sua influência nas propriedades macroscópicas.
Passo 2
No modelo de nuvem de elétrons, cada átomo metálico doa alguns elétrons de valência para um “mar” ou “nuvem” de elétrons deslocalizados que preenche todo o sólido. Esses elétrons se comportam como partículas livres ou quase livres, capazes de responder imediatamente a um campo elétrico externo. Como resultado:
- Condutividade elétrica: basta aplicar um campo elétrico para que os elétrons livres adquiram movimento ordenado, gerando corrente com baixa resistência.
- Condutividade térmica: esses mesmos elétrons transportam energia cinética de regiões mais quentes para mais frias com alta eficiência, pois colidem pouco com os íons fixos e trocam energia rapidamente entre si.
Passo 3
A ductilidade (facilidade de deformação plástica sem fratura) também decorre da nuvem eletrônica. Os íons positivos formam camadas em um retículo metálico, e a nuvem de elétrons fornece uma “cola” eletrônica que mantém coesas as camadas, mesmo quando elas deslizam umas sobre as outras. Como não há ligações diretas e rígidas entre pares específicos de átomos, o deslizamento de planos cristalinos ocorre sem rompimento brusco, permitindo que o metal se deforme plasticamente.
Resposta
Em metais, a deslocalização dos elétrons de valência em uma nuvem livre explica (a) as altas condutividades elétrica e térmica — pois esses elétrons movem carga e energia com grande mobilidade — e (b) a ductilidade — porque a nuvem de elétrons mantém o retículo unido enquanto permite que camadas atômicas deslizem sem fraturar.