De um modo geral, os átomos dos metais apresentam somente 1, 2 ou 3 elétrons na camada de valência, e como essa camada se encontra afastada do núcleo atômico, atrai poucos elétrons. Como consequência disso, os elétrons têm a facilidade de escapar do átomo e transitar livremente pelo reticulado cristalino, que é uma estrutura geométrica formada pelo agrupamento de átomos metálicos. Nesse trânsito de elétrons, os átomos constantemente se transformam em cátions, ao perderem elétrons, ou voltam à forma de átomos nêutrons, ao ganharem elétrons. Assim, o metal seria um aglomerado de átomos imersos numa nuvem eletrônica.
A nuvem eletrônica forma uma espécie de eletrosfera única entre todos os átomos agrupados no retículo, de maneira que os elétrons possam se mover livremente e acabar estabilizando esses átomos. De acordo com tal teoria, então, a nuvem de elétrons livres (também chamada de mar de elétrons ou gás de elétrons) funciona com uma ligação metálica, estabelecendo a união entre os átomos de metais.
Esse modelo de nuvem eletrônica proposto explica algumas propriedades inerentes aos metais. São elas:
- Condutibilidade – quando um metal é aquecido ou recebe alguma carga eletrônica, ocorre um aumento da energia dos elétrons. Através da nuvem eletrônica, os elétrons livres passam essa energia uns para os outros rapidamente, o que torna os metais bons condutores de calor e corrente elétrica. Graças a essa importante propriedade, os metais são utilizados na fabricação de fios elétricos, principalmente.
- Elevados pontos de fusão e ebulição – a nuvem eletrônica forma uma ligação muito forte entre os átomos, conservando-os intensamente unidos. Logo, para essas ligações sejam restabelecidas e os metais passem do estado sólido para o líquido ou do líquido para o gasoso, é necessária uma grande quantidade de calor. Isso explica os altos pontos de fusão e ebulição dos metais. O tungstênio (W), por exemplo, deve ser submetido a uma temperatura de aproximadamente 3680 °C para se fundir, e devido a isso, é empregado na produção de materiais que precisam resistir a altas temperaturas, como os filamentos de lâmpadas.
- Maleabilidade e ductibilidade – as ligações metálicas apresentam a mesma intensidade para qualquer direção, por isso, a maioria dos metais podem sofrer alterações na sua forma sem que a estrutura cristalina seja destruída e mantendo a união entre os átomos. Em virtude dessa configuração, os metais sólidos podem ser reduzidos em fios, chapas e lâminas muito finas, que podem ser usadas na construção civil, na fabricação de veículos, eletrodomésticos, navios, trens, entre outas aplicações.
- Resistência à tração – a forte união entre os átomos metálicos os torna muito resistentes à tração, razão pela qual os metais são usados na fabricação de vergalhões, cabos de elevadores e de veículos suspensos.
Referências: http://educa.fc.up.pt/ficheiros/trabalhos/687/documentos/747/Modelo%20at%F3mico%20da%20N%FAvem%20electr%F3nica.pdf http://interna.coceducacao.com.br/ebook/pages/1606.htm