- Fondamentaux de la théorie de la mer d'électrons
- Délocalisation par couches
- Théorie de la mer d'électrons dans les cristaux métalliques
- Inconvénients de la théorie
- Références
La théorie de la mer d'électrons est une hypothèse qui explique un phénomène chimique exceptionnel qui se produit dans les liaisons métalliques entre des éléments à faible électronégativité. C'est le partage d'électrons entre différents atomes liés par des liaisons métalliques.
La densité électronique entre ces liaisons est telle que les électrons se délocalisent et forment une «mer» où ils se déplacent librement. Il peut également être exprimé par la mécanique quantique: certains électrons (il y en a généralement un à sept par atome) sont disposés en orbitales avec plusieurs centres qui s'étendent sur la surface du métal.
De même, les électrons conservent un certain emplacement dans le métal, bien que la distribution de probabilité du nuage d'électrons ait une densité plus élevée autour de certains atomes spécifiques. Cela est dû au fait que lorsqu'un certain courant est appliqué, ils manifestent leur conductivité dans une direction spécifique.
Fondamentaux de la théorie de la mer d'électrons
La théorie de la mer d'électrons offre une explication simple aux caractéristiques des espèces métalliques telles que la résistance, la conductivité, la ductilité et la malléabilité, qui varient d'un métal à l'autre.
On a découvert que la résistance conférée aux métaux est due à la grande délocalisation que présentent leurs électrons, ce qui génère une force de cohésion très élevée entre les atomes qui les forment.
De cette manière, la ductilité est connue comme la capacité de certains matériaux à permettre la déformation de leur structure, sans céder suffisamment pour se rompre, lorsqu'ils sont soumis à certaines forces.
Délocalisation par couches
Tant la ductilité que la malléabilité d'un métal sont déterminées par le fait que les électrons de valence sont délocalisés dans toutes les directions sous forme de couches, ce qui les fait se déplacer les uns sur les autres sous l'action d'une force extérieure, évitant la rupture de la structure métallique mais permettant sa déformation.
De même, la liberté de mouvement des électrons délocalisés permet un flux de courant électrique, ce qui confère aux métaux une très bonne conductivité électrique.
De plus, ce phénomène de libre mouvement des électrons permet le transfert d'énergie cinétique entre les différentes régions du métal, ce qui favorise la transmission de chaleur et fait manifester aux métaux une grande conductivité thermique.
Théorie de la mer d'électrons dans les cristaux métalliques
Les cristaux sont des substances solides qui ont des propriétés physiques et chimiques - telles que la densité, le point de fusion et la dureté - qui sont établies par le type de forces qui font que les particules qui les composent tiennent ensemble.
D'une certaine manière, les cristaux de type métallique sont considérés comme ayant les structures les plus simples, car chaque "point" du réseau cristallin a été occupé par un atome du métal lui-même.
Dans ce même sens, il a été déterminé que généralement la structure des cristaux métalliques est cubique et est centrée sur les faces ou sur le corps.
Cependant, ces espèces peuvent aussi avoir une forme hexagonale et avoir un tassement assez compact, ce qui leur confère cette énorme densité qui les caractérise.
Pour cette raison structurelle, les liaisons qui se forment dans les cristaux métalliques sont différentes de celles qui se produisent dans d'autres classes de cristaux. Les électrons qui peuvent former des liaisons sont délocalisés dans toute la structure cristalline, comme expliqué ci-dessus.
Inconvénients de la théorie
Dans les atomes métalliques, il y a une petite quantité d'électrons de valence proportionnellement à leurs niveaux d'énergie; c'est-à-dire qu'il existe un plus grand nombre d'états d'énergie disponibles que le nombre d'électrons liés.
Cela implique que, comme il y a une forte délocalisation électronique et aussi des bandes d'énergie qui ont été partiellement remplies, les électrons peuvent se déplacer à travers la structure réticulaire lorsqu'ils sont soumis à un champ électrique de l'extérieur, en plus de former l'océan d'électrons. qui prend en charge la perméabilité du réseau.
Ainsi, l'union des métaux est interprétée comme un conglomérat d'ions chargés positivement couplés par une mer d'électrons (chargés négativement).
Cependant, il existe des caractéristiques qui ne sont pas expliquées par ce modèle, comme la formation de certains alliages entre des métaux de compositions spécifiques ou la stabilité des liaisons métalliques collectives, entre autres.
Ces inconvénients sont expliqués par la mécanique quantique, car cette théorie et de nombreuses autres approches ont été établies sur la base du modèle le plus simple d'un seul électron, tout en essayant de l'appliquer dans des structures beaucoup plus complexes d'atomes multiélectroniques.
Références
- Wikipédia. (2018). Wikipédia. Récupéré de en.wikipedia.org
- Holman, JS et Stone, P. (2001). Chimie. Récupéré de books.google.co.ve
- Parkin, G. (2010). Collage métal-métal. Récupéré de books.google.co.ve
- Rohrer, GS (2001). Structure et liaison dans les matériaux cristallins. Récupéré de books.google.co.ve
- Ibach, H., et Lüth, H. (2009). Physique du solide: une introduction aux principes de la science des matériaux. Récupéré de books.google.co.ve