TEORIA DEL MARE DI ELETTRONI: FONDAMENTI E PROPRIETÀ - CHIMICA - 2026

La teoria del mare di elettroni è un'ipotesi che spiega un fenomeno chimico eccezionale che si verifica nei legami metallici tra elementi con bassa elettronegatività. È la condivisione di elettroni tra diversi atomi legati da legami metallici.

La densità elettronica tra questi legami è tale che gli elettroni sono delocalizzati e formano un "mare" dove si muovono liberamente. Può anche essere espresso dalla meccanica quantistica: alcuni elettroni (di solito ce ne sono da uno a sette per atomo) sono disposti in orbitali con più centri che si estendono sulla superficie metallica.

Allo stesso modo, gli elettroni mantengono una certa posizione nel metallo, sebbene la distribuzione di probabilità della nuvola di elettroni abbia una densità maggiore attorno ad alcuni atomi specifici. Ciò è dovuto al fatto che quando viene applicata una certa corrente manifestano la loro conduttività in una direzione specifica.

Fondamenti della teoria del mare degli elettroni

La teoria del mare di elettroni offre una semplice spiegazione alle caratteristiche delle specie metalliche come resistenza, conduttività, duttilità e malleabilità, che variano da un metallo all'altro.

Si è scoperto che la resistenza conferita ai metalli è dovuta alla grande delocalizzazione che presentano i loro elettroni, che genera una forza di coesione molto elevata tra gli atomi che li formano.

In questo modo, la duttilità è nota come la capacità di alcuni materiali di consentire la deformazione della loro struttura, senza cedere abbastanza da rompersi, quando sono soggetti a determinate forze.

Offshoring stratificato

Sia la duttilità che la malleabilità di un metallo sono determinate dal fatto che gli elettroni di valenza sono delocalizzati in tutte le direzioni sotto forma di strati, il che fa sì che si muovano uno sopra l'altro sotto l'azione di una forza esterna, evitando la rottura della struttura metallica ma permettendone la deformazione.

Allo stesso modo, la libertà di movimento degli elettroni delocalizzati permette che ci sia un flusso di corrente elettrica, rendendo i metalli hanno un'ottima conduttività di elettricità.

Inoltre, questo fenomeno di libera circolazione degli elettroni consente il trasferimento di energia cinetica tra le diverse regioni del metallo, che favorisce la trasmissione del calore e fa manifestare ai metalli un'elevata conducibilità termica.

Teoria del mare di elettroni nei cristalli metallici

I cristalli sono sostanze solide che hanno proprietà fisiche e chimiche, come densità, punto di fusione e durezza, stabilite dal tipo di forze che fanno sì che le particelle che li compongono si tengano insieme.

In un certo senso, si ritiene che i cristalli di tipo metallico abbiano le strutture più semplici, perché ogni "punto" del reticolo cristallino è stato occupato da un atomo del metallo stesso.

In questo stesso senso, è stato determinato che generalmente la struttura dei cristalli metallici è cubica ed è centrata sulle facce o sul corpo.

Tuttavia, queste specie possono anche avere una forma esagonale e avere un imballaggio abbastanza compatto, che conferisce loro quell'enorme densità che è loro caratteristica.

Per questo motivo strutturale, i legami che si formano nei cristalli metallici sono diversi da quelli che si verificano in altre classi di cristalli. Gli elettroni che possono formare legami sono delocalizzati in tutta la struttura cristallina, come spiegato sopra.

Svantaggi della teoria

Negli atomi metallici c'è una piccola quantità di elettroni di valenza in proporzione ai loro livelli di energia; cioè, è disponibile un numero maggiore di stati energetici rispetto al numero di elettroni legati.

Ciò implica che, poiché vi è una forte delocalizzazione elettronica e anche bande energetiche che sono state parzialmente riempite, gli elettroni possono muoversi attraverso la struttura reticolare quando sono soggetti a un campo elettrico dall'esterno, oltre a formare l'oceano di elettroni che supporta la permeabilità della rete.

Quindi l'unione dei metalli viene interpretata come un conglomerato di ioni caricati positivamente accoppiati da un mare di elettroni (caricati negativamente).

Tuttavia, ci sono caratteristiche che non sono spiegate da questo modello, come la formazione di alcune leghe tra metalli con composizioni specifiche o la stabilità di legami metallici collettivi, tra gli altri.

Questi inconvenienti sono spiegati dalla meccanica quantistica, perché sia ​​questa teoria che molti altri approcci sono stati stabiliti sulla base del modello più semplice di un singolo elettrone, cercando di applicarlo a strutture molto più complesse di atomi multielettronici.

Riferimenti

1. Wikipedia. (2018). Wikipedia. Estratto da en.wikipedia.org
2. Holman, JS e Stone, P. (2001). Chimica. Recupero da books.google.co.ve
3. Parkin, G. (2010). Incollaggio metallo-metallo. Recupero da books.google.co.ve
4. Rohrer, GS (2001). Struttura e legame nei materiali cristallini. Recupero da books.google.co.ve
5. Ibach, H. e Lüth, H. (2009). Fisica dello stato solido: un'introduzione ai principi della scienza dei materiali. Recupero da books.google.co.ve