Enlace metálico

El oro se puede batir hasta formar láminas tan finas que la luz las atraviesa. Los enlaces metálicos se doblan en vez de romperse.

Un cable de cobre lleva la electricidad a tu casa, una sartén de aluminio reparte el calor por su base y un clip de acero se dobla sin partirse. Estos hechos cotidianos se deben a la forma en que los átomos metálicos se enlazan entre sí. No es la transferencia del enlace iónico ni el reparto por parejas del enlace covalente, sino una tercera disposición en la que los electrones externos pertenecen a todo el trozo de metal a la vez.

Un mar de electrones

Los átomos metálicos tienen pocos electrones externos, poco sujetos, y una electronegatividad baja. Cuando muchos átomos metálicos se empaquetan juntos, esos electrones externos dejan de estar ligados a un átomo concreto. Se mueven entre todos los átomos, y lo que queda es una red regular de iones metálicos positivos dentro de una nube compartida de electrones negativos. La atracción entre los iones y la nube de electrones es el enlace metálico. Los químicos suelen llamar a la nube mar de electrones, y dicen que los electrones están deslocalizados, es decir, que no están fijos en un lugar.

Lo que explica el mar de electrones

La conductividad es lo primero. Conecta una pila a un cable de cobre y los electrones libres se desplazan hacia el polo positivo: eso es una corriente eléctrica. Esos mismos electrones móviles llevan rápido el calor de una parte caliente del metal a otra fría. El brillo es otra consecuencia: los electrones libres absorben y vuelven a emitir la luz en la superficie, y eso da a los metales su brillo de espejo.

La maleabilidad es la más útil. En un cristal iónico, al deslizar una capa quedan enfrentadas cargas iguales y el cristal se rompe. En un metal, cuando las capas de iones se deslizan unas sobre otras, el mar de electrones simplemente fluye a su alrededor y lo sigue manteniendo todo unido. Por eso los metales se pueden martillar en láminas (son maleables) y estirar en hilos (son dúctiles). El oro es el caso extremo y se puede batir en láminas tan finas que se ve la luz a través de ellas.

Fuerte, pero no igual de fuerte

La fuerza del enlace metálico varía mucho, y los puntos de fusión lo demuestran. El wolframio (tungsteno), con muchos electrones en el mar, se funde a 3695 K, unos 3422 °C, y por eso se usaba en los filamentos de las bombillas. El mercurio se funde a unos −39 °C y es líquido en el alféizar de una ventana. El galio se funde a unos 29.8 °C, así que un trozo puede fundirse en tu mano. El sodio y el potasio, metales del grupo 1 con un solo electrón externo cada uno, son tan blandos que se cortan con un cuchillo y se funden por debajo de 100 °C (el sodio a unos 98 °C y el potasio a unos 63 °C).

Como al mar de electrones no le importa exactamente qué iones rodea, los metales se mezclan con facilidad formando aleaciones. El acero es hierro con una pequeña cantidad de carbono. El bronce es cobre con estaño, y el latón es cobre con zinc. Los átomos de distinto tamaño dificultan que las capas se deslicen, así que las aleaciones suelen ser más duras y resistentes que los metales puros de los que están hechas.

El enlace metálico también explica dónde están los metales en la tabla periódica. Los átomos con pocos electrones externos y baja electronegatividad, a la izquierda y en el centro, ceden esos electrones a un mar compartido cuando se empaquetan juntos. Los no metales de la derecha sujetan sus electrones con demasiada fuerza para eso, así que se enlazan compartiendo por parejas. Los metaloides de la escalera quedan en medio: el silicio sujeta sus electrones lo bastante fuerte para ser un mal conductor, pero lo bastante flojo para que el calor, la luz o un poco de impureza añadida liberen algunos, y así funciona un semiconductor.