Propriedades dos metais

Metais

Os metais possuem muitas propriedades características deles, que faz com que ele tenha uma grande funcionalidade no nosso dia-a-dia. Essas propriedades vêm do tipo da estrutura e do tipo de ligação dos metais.

Propriedades dos metais:

Condutividade Térmica e Elétrica

Os metais possuem elétrons livres em suas ligações metálicas, o que permite um trânsito rápido de temperatura e calor. É por este motivo que os metais são bons condutores de calor e temperatura.

Esta propriedade dos metais é muito útil em nossas vidas, como por exemplo, aquecer uma panela de ferro ou conduzir eletricidade até nossas casas.

Resistência

Os metais resistem bastante quando são tracionados com forças que tendem alongar ou torcer uma barra ou fio metálico. Estas propriedades vêm do fato, de que, a ligação metálica e muito forte, ou seja, mantém os átomos bem unidos.

Esta propriedade é muito utilizada em construções civis, onde é colocado vergalhões de aço dentro de uma estrutura de concreto para torná-la mais resistente (concreto armado). Outra aplicação desta propriedade é vista nos cabos de elevadores.

Ponto de fusão e de ebulição altos

Os metais fundem e fervem em temperaturas geralmente bem elevadas, devido à ligação metálica ser muito forte, como mencionado na propriedade anterior, os átomos são intensamente unidos.

Esta propriedade é muito importante, pois é graças a ela que podemos construir caldeiras, reatores, filamentos de lâmpadas, onde ocorrem aquecimentos intensos.

Elementos que são metais:

semi-metais

O grupo dos semimetais ou metalóides nunca foi especificado pela IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry – União Internacional de Química Pura e Aplicada), sendo estes, hoje, considerados ametais oumetais. Entretanto, deve-se considerar que a classificação ametal é um tanto radical, pois determinados elementos possuem características físicas e químicas que lembram os metais.

Constituiam o grupo dos semimetais os seguintes elementos: Boro, Silício, Germânio, Arsênio, Antimônio, Telúrio ePolônio. Alguns autores ainda encaixam o Astato como um semimetal, enquanto outros o permanecem na classe não-metal.

O ponto-chave da dualidade metal-ametal destes elementos provinha de diversos fatores: O Boro possui baixacondutividade elétrica, entretanto estabelece ligações com ametais; o Silício (famoso por ser um semicondutor) possui boa condutividade térmica e brilho, mas também apresenta baixa condutividade elétrica em relação aos demais metais. Ou seja, o grande problema dos semimetais é a presença de características que lhes conferem a classificação de metal e também de ametal.

Porém, como a classificação metálica é bem restrita à maleabilidade, ductilidade, condutividade elétrica e térmica, além do brilho característico, da elasticidade e da tenacidade, os elementos que não atendem a todas essas características não são verdadeiros metais.

Semicondutores

O grupo dos metalóides ainda apresenta outra grande disfunção físico-química quando comparado ao grupo metálico: as Bandas de Condução e Bandas de Valência. Para o entendimento desses dois conceitos, observe os exemplos:

• Ouro: Bom condutor de eletricidade

• Silício: Não conduz a eletricidade tão bem quanto o Ouro, mas não a impede

• Carbono: Isolante Elétrico

As Bandas de Condução e Valência estão presentes em qualquer átomo. Inicialmente, na Banda de Valência concentram-se os elétrons, e na de Condução há um espaço vazio. Porém, nos condutores (metais) a distância entre essas Bandas é nula e as duas se entrecruzam, permitindo então que os elétrons dêem saltos quânticos da Banda de Valência para a de Condução (onde corrente elétrica é gerada), ou seja, nos metais as duas Bandas possuem elétrons, sendo a de Valência totalmente cheia e a de Condução parcialmente cheia.

Nos isolantes esse fato não ocorre, uma vez que a distância entre as duas Bandas é muito grande, logo a de Condução é vazia. Sendo que, para um elétron saltar de uma Banda para a outra é necessária certa quantidade de energia (elétron-Volt, eV).

Circuito integrado

Perceba no gráfico que, o requerimento de energia cresce com a distância entre a Banda de Condução e a Banda de Valência (BC e BV). Esse requerimento de energia pode ser dado submetendo o material a algum campo elétrico: nos condutores, a quantidade de energia necessária para que haja passagem de eletricidade é pequena, nos semicondutores é media e nos isolantes é alta. Ou seja, para que um filete de Carbono transmita a mesma corrente elétrica que passa em um filete de Ouro, é necessário aplicar umatensão elétrica (ou ddp – diferença de potencial elétrico -, medido em Volts) maior entre seus terminais.

O diagrama do meio pode ser utilizado para representar o Silício. Repare que as Bandas de Condução e de Valência não estão tão próximas como no condutor, mas também não estão tão separadas como no isolante. Daí a classificação de semicondutor. Uma vez que o silício necessita de mais energia que o Ouro (condutor) e menos que o Carbono (Isolante) para que no material circule uma corrente de mesma intensidade.

Os semicondutores são bastante utilizados em circuitos integrados de computadores (Chips). Além do Silício, são utilizados em escala bem menor o Germânio e o Arsênio (sob forma de arseniato de gálio).

Fontes:

ATKINS Peter, JONES Loretta. Princípios de Química: questionando a vida moderna e o meio ambiente, São Paulo – SP: Editora Bookman, 2006. 3ª Edição. 968 págs.

MAHAN Bruce M., MYERS Rollie J. Química: um curso universitário, São Paulo – SP: Editora Edgard Blücher LTDA, 2005. 4ª tradução americana, 7ª reimpressão. 592 págs.

GUALTER José Biscuola, NEWTON Villas Boas, HELOU Ricardo Doca. Tópicos de Física 3: Eletricidade, Física moderna, Análise dimensional, São Paulo – SP: Editora Saraiva, 2007. 16ª Edição. 399 págs.

não metais

s Não metais (ou Ametais) formam uma das três categorias de elementos químicos