Sólidos metálicos

Hablemos un poco sobre los sólidos metálicos.  Y aquí hay un ejemplo de cómo se ve un sólido   metálico: tienden a ser brillantes como éste,  algunos dirían lustroso. Algunos de ustedes   podrían pensar que tal vez sea algún tipo de  aluminio o plata, pero resulta que esto es sodio,   nuestro viejo amigo sodio, que vimos uniéndose  con cloro para formar cloruro de sodio y sodios   iónicos; también puede unirse consigo mismo con  enlaces metálicos. Podrían pensar que esto que   está aquí es plata o algo así, pero en realidad  resulta que es calcio. Y sé lo que están pensando:   ¿no es el calcio un tipo de polvo blanco  calcáreo? Bueno, no, esos son compuestos   formados con calcio, como el óxido de calcio. Pero  esto justo aquí es calcio puro, y la razón por la   que tiene que estar en este contenedor es porque  es altamente reactivo con el oxígeno, así que no   hay oxígeno en el contenedor sino algún tipo de  gas inerte. Pero cuando el calcio sólo se une   consigo mismo mediante enlaces metálicos, de los  que hablaremos en un momento, también se ve algo   similar, con este aspecto brillante metálico  o lustroso. ¿Y qué creen que es esto? Bueno,   esto es algo que estamos acostumbrados a asociar  con metales: esto es oro; pero una vez más pueden   ver que tiene esta propiedad brillante. Entonces,  ¿qué tienen los metales o los sólidos metálicos   que les permiten ser brillantes de esta manera  y tener otras propiedades que estamos a punto   de ver? Y para entender esto, sólo tenemos que ver  la tabla periódica de los elementos. Y la mayoría   de los elementos de la tabla periódica es en  realidad alguna forma de metal. Tenemos en rojo,   justo aquí, este grupo de elementos, sin  incluir hidrógeno, estos son metales alcalinos,   y por acá están los metales alcalinotérreos, los  metales de transición, los metales posteriores   a la transición, los metaloides. Realmente, sólo  esto que vemos en amarillo y azul no son metales.   Entonces, ¿cómo se forman los metales sólidos  cuando sólo tenemos una muestra pura de ellos?   Bueno, la idea general es que, por ejemplo,  los metales alcalinos todos tienen 1 electrón   de valencia, y para tener una capa externa estable  es mucho más fácil para ellos regalar ese electrón   de valencia. Y es por eso que a menudo vemos que  estos elementos participan en enlaces iónicos;   se puede minimizar con bastante facilidad, pero si  tenemos una muestra pura de ellos pueden aportar   electrones a un mar de electrones, uno cada uno.  Estos metales alcalinotérreos tienen 2 electrones   de valencia, también pueden ser ionizados o, si  hay una muestra pura como en el calcio, cada átomo   de calcio puede contribuir con 2 electrones de  valencia a un mar de electrones. Y los metales   de transición aquí, tienen una capacidad similar  para contribuir con electrones de valencia,   y en general podemos ver que los sólidos  metálicos tienen cationes, estos cationes   cargados positivamente en un mar de electrones.  Entonces tenemos todos estos electrones aquí.   Dibujaré todas estas cargas negativas en las que  se encuentran. ¿De dónde vienen esos electrones?   Bueno, si tuviéramos metales alcalinos, cada uno  de esos átomos podría aportar 1 electrón a ese   mar, porque realmente no quiere ese electrón  de valencia. Si estamos hablando de metales   alcalinotérreos, cada uno podría aportar 2  electrones a ese mar. Ahora que tenemos esta   carga positiva en este mar de electrones,  ¿qué piensan acerca de las propiedades?,   ¿qué tan bueno creen que será esto en la  conducción de electricidad o calor? Y muchos de   ustedes podrían adivinar que si vemos un cable,  los cables están hechos de metales, porque son   excelentes para conducir electricidad o tienden  a ser excelentes para conducir electricidad,   porque tienen todos estos electrones que pueden  moverse. Y si aplicamos un voltaje, comenzarán   a moverse y conducirán electricidad. Estos  electrones también pueden ser buenos para conducir   energía térmica o calor. Ahora, ya hablamos de que  tienen la propiedad de ser brillantes y lustrosos,   ¿pero qué tan fácil sería doblarlos? Hablamos  antes de sólidos iónicos, mencionamos que   pueden ser fuertes pero quebradizos, tan pronto  como tratamos de cambiarlos un poco se pueden   romper. Pero, ¿qué creen que va a pasar aquí  si empujo muy fuertemente esta parte superior   hacia la izquierda? ¿Creen que esto se quebrará o  creen que será maleable o fácil de doblar? Bueno,   si tenemos un sólido metálico puro, en realidad  será bastante maleable; si sólo tomo esta parte   superior y la empujo hacia la izquierda de esta  manera no pasa nada, tenemos esos cationes que   todavía están en ese mar de electrones. Y esto  generalmente se cumple para los sólidos metálicos,   son muy maleables, no son quebradizos; de hecho,  tanto es así que muchas veces queremos que sean   un poco más rígidos, queremos que sean un poco más  duros. Y es por eso que hacemos cosas como agregar   otros elementos al sólido metálico. Por ejemplo,  el hierro puro es razonablemente maleable,   pero si queremos hacerlo más fuerte podemos  pegar átomos de carbono en el medio, por ejemplo:   podría poner un átomo de carbono allí, un átomo de  carbono allá, y de esa manera interrumpir un poco   el mar de electrones para que no sea tan maleable,  será más fuerte y más rígido. Por el momento   dejamos aquí el tema. Esto es sólo una extensión  de lo que ya hemos aprendido sobre metales y   enlaces metálicos, para que se den cuenta de  por qué la mayoría de los elementos de la tabla   periódica que nos son familiares tienen algunas de  estas propiedades cuando están como sólidos puros.