Sobre as propriedades dos materiais metálicos, responda:
Por que tais materiais apresentam alta densidade e altos pontos de fusão?
Por que tais materiais apresentam alta densidade e altos pontos de fusão?
Passo 1
O enunciado pergunta por que os materiais metálicos têm alta densidade e altos pontos de fusão. O conteúdo envolve a estrutura cristalina dos metais (empacotamento atômico) e a natureza da ligação metálica (elétrons deslocalizados).
Passo 2
Para entender a alta densidade, lembramos que densidade é
onde
é a massa total de átomos e
é o volume ocupado. Nos metais, os átomos se organizam em estruturas compactas (por exemplo, empacotamento cúbico de faces centradas ou empacotamento hexagonal), com número de coordenação
. Isso faz com que o volume por átomo seja bem pequeno.
Além disso, muitos metais têm elevado número atômico, logo cada átomo traz massa atômica relativamente grande. Com grande e
pequeno, o resultado é uma densidade
alta.
Além disso, muitos metais têm elevado número atômico, logo cada átomo traz massa atômica relativamente grande. Com
Passo 3
Quanto ao alto ponto de fusão, ele deriva da força da ligação metálica. Nessa ligação, os elétrons valência ficam deslocalizados, formando um “mar de elétrons” que envolve íons metálicos positivos. A energia de coesão — energia necessária para separar completamente os íons do retículo — é grande, pois cada íon interage com muitos vizinhos (alta coordenação) através dos elétrons livres.
Para fundir o metal, é preciso fornecer energia térmica suficiente para vencer essa forte coesão. Como a ligação metálica é intensa, o ponto de fusão fica elevado.
Para fundir o metal, é preciso fornecer energia térmica suficiente para vencer essa forte coesão. Como a ligação metálica é intensa, o ponto de fusão fica elevado.
Resposta
Os metais apresentam alta densidade porque possuem átomos pesados arranjados em estruturas cristalinas compactas (volume por átomo pequeno e massa atômica elevada). Têm altos pontos de fusão porque a ligação metálica — caracterizada por um “mar de elétrons” deslocalizados envolvendo muitos íons positivos — é muito forte, exigindo grande aporte de energia térmica para romper o retículo.