El Enlace en los Metales

La Teoría de Orbitales Moleculares, desarrollada en un capítulo anterior, puede emplearse para explicar las propiedades de los sólidos (iónicos, metálicos y moleculares). Un sólido se puede considerar formado por una serie de átomos unidos entre sí mediante enlaces de tipo covalente. Esta idea tiene la ventaja, desde un punto de vista químico, de tratar al sólido como una especie no muy diferente a las pequeñas moléculas covalentes. La aproximación es aceptable para describir el enlace en sólidos metálicos así como para explicar las propiedades que presentan estos compuestos como el brillo, la maleabilidad y las conductividades térmicas y eléctricas. Todas estas propiedades son el resultado de la contribución de los electrones de cada átomo en la formación de un "mar de electrones". El brillo y las propiedades eléctricas derivan de la movilidad que poseen dichos electrones. La alta conductividad térmica observada en un metal es también una consecuencia de la movilidad electrónica porque un electrón puede colisionar con un átomo que esté vibrando y en la colisión el átomo transfiere su energía al electrón, el cual puede, a su vez, transferirla a otro átomo de cualquier parte del sólido. La facilidad con la que los metales pueden ser deformados es otra de las consecuencias de la movilidad de los electrones, ya que este "mar de electrones" puede ajustarse fácilmente y de forma rápida a las deformaciones del sólido sin modificar el enlace entre los átomos.
La conducción electrónica es característica de los sólidos metálicos y de los semiconductores. Para distinguir entre un metal y un semiconductor se utiliza el consiguiente criterio basado en la dependencia de la conductividad eléctrica con la temperatura.

• Un conductor metálico es aquella sustancia cuya conductividad eléctrica disminuye al aumentar la temperatura.
• Un semiconductor es aquella sustancia cuya conductividad eléctrica aumenta al hacerlo la temperatura.

Un sólido aislante es una sustancia que presenta una baja conductividad eléctrica; sin embargo cuando su conductividad se puede medir, ésta aumenta con la temperatura, como ocurre en los semiconductores. A todos los efectos se pueden considerar dos comportamientos eléctricos básicos, el metálico y el semiconductor.

Figura 1. Variación de la conductividad con la temperatura.

Los valores típicos de la conductividad eléctrica de los metales están en el rango de 10-10⁵ ohm^-1 cm^-1 y los aislantes presentan conductividades menores de 10^-12 ohm^-1 cm^-1. Los semiconductores presentan conductividades intermedias (10^-5-10² ohm^-1cm^-1). Un superconductor es una clase especial de material que presenta resistencia eléctrica cero por debajo de su temperatura crítica. La Figura 1 muestra la variación de la conductividad frente a la temperatura absoluta para estas sustancias.