Características metálicas

RKA3JV Neste vídeo eu quero discutir o que é um metal, o que são os metais, o que significa a natureza metálica. Primeiro, vamos pensar nos metais encontrados no nosso dia a dia ou em coisas que associamos a metais. Os elementos que chamamos de metais no dia a dia são, por exemplo, o ferro, o níquel, o cobre, a prata, o ouro, o alumínio. Já vimos estes elementos antes e eles apresentam características metálicas. Pense o que é comum entre eles e comum com outros elementos que apresentam a natureza metálica. Tem-se que são substâncias brilhantes e não foscas, uma vez que refletem uma quantidade considerável de luz que incide sobre eles. O que chamamos, inclusive, de brilho metálico. Outra associação que diz respeito ao metal é sua alta densidade. Se pegarmos um bloco de metal e o jogarmos na água imaginamos ele afundando e não flutuando. Também associamos metais a pontos de fusão alto, de modo que eles se apresentam no estado sólido quando em temperatura ambiente. Como veremos, isso é válido para todos os metais, exceto o mercúrio, que também é brilhante e denso, mas é líquido sob temperatura ambiente. Outra coisa que diz respeito a eles é a maneira como podemos trabalhar com eles, uma vez que eles são altamente maleáveis, isto é, podemos dobrá-los e lhes conferir formas diferentes, como uma lâmina de alumínio que pode ser dobrada e não irá quebrar. Mesmo o ferro, embora exija muita pressão, também é maleável. Lembre-se da lapidação feita com ouro, prata e cobre, muito comum na confecção de joias. Se aplicarmos pressão sobre um metal é mais fácil ele dobrar do que quebrar. Os metais também apresentam em comum sua capacidade de conduzir eletricidade, ou seja, sua condutibilidade elétrica. Um lugar onde você consegue encontrar metais é no interior de seus aparelhos eletrônicos, como em cabos, que geralmente são de cobre, ou em outros componentes constituídos de materiais que incluem ouro, prata. Essas são algumas das propriedades associadas a metais. Agora, vamos pensar sobre o que ocorre a nível atômico, de modo a permitir que os metais tenham tais propriedades. Assumamos o cobre, por exemplo. Imagine um átomo de cobre. Digamos que este é o núcleo do cobre, em vermelho. E isto é uma nuvem eletrônica ao seu redor, que representa os elétrons presentes em seus orbitais na camada de valência do átomo. Esta nuvem, onde há elétron se movendo, representa uma região de probabilidade de densidade eletrônica, ou seja, onde provavelmente iremos encontrar os elétrons deste átomo. Agora, imagine um bloco de cobre repleto de átomos também de cobre, cada um com seu núcleo e sua respectiva nuvem eletrônica. O que confere aos metais sua maleabilidade e a sua compatibilidade elétrica, isto é, a capacidade dos elétrons se moverem, é essencialmente a condição na qual um átomo compartilha seus elétrons com átomos adjacentes. Ao compartilhar elétrons, tem-se que os elétrons mais externos ao núcleo apresentam uma atração dividida entre todos os núcleos adjacentes. E, portanto, são suscetíveis a serem movidos. Se colocarmos uma diferença de potencial, isto é, uma voltagem, estabelecendo neste ponto o polo negativo e neste ponto o polo positivo, os elétrons tendem a se afastar do polo negativo e se aproximar do polo positivo. Com os elétrons sendo compartilhados, ou seja, apresentando maior liberdade de locomoção, estabelece-se um fluxo de elétrons do polo negativo ao polo positivo. Com estes elétrons relativamente livres, se movendo de um lado para o outro, de uma nuvem para outra, temos o que chamamos de mar de elétrons. É por isso que temos fios feitos de cobre. O mar de elétrons também é o que permite ao metal ser maleável. Se alguém aplicar uma força aqui e aqui, substâncias rígidas tenderiam a rachar bem nesta linha aqui, mas não é isso que acontece com os metais, pois, devido ao mar de elétrons, esta parte irá se dobrar mais para cá e essa aqui mais para lá. Realocando as suas nuvens eletrônicas sem que a ligação metálica se rompa. Recomendo que você pause este vídeo e pense quais são os elementos da tabela periódica propensos a formar este mar de elétrons, a compartilhar elétrons consigo mesmo. Este é o mesmo princípio usado na energia de ionização ou de eletronegatividade. Então, dê uma pausa no vídeo. Então, assumindo que você já tentou descobrir, quais são os elementos mais aptos a compartilhar elétrons? Já vimos que o lado esquerdo da tabela periódica dos elementos, como no grupo 1, os elementos têm apenas um elétron na camada de valência. Seria difícil para eles conseguir compartilhar elétrons e completar sua última camada. Se eles perdessem os elétrons de valência, podem atingir um estado de estabilidade. Logo, eles tendem a doar elétrons. Ao contrário, se considerarmos os elementos do lado direito, como os halogênios, resta-lhes apenas um elétron para completar a última camada. Assim, os halogênios são ávidos, tendem a receber elétrons e, portanto, são eletronegativos. Já os gases nobres estão completos e tendem a não compartilhar elétrons com ninguém, uma vez que já estão estáveis. Outra coisa que já comentamos é que: ao descermos os elementos de um mesmo grupo, seus átomos ficam maiores. E, desta maneira, note que o último, o 55º elétron do césio, por exemplo, está muito mais fracamente atraído ao núcleo por estar mais longe do que o terceiro elétron do lítio. Então, como vimos, os elementos do canto inferior esquerdo da tabela têm menor energia de ionização. Isto é, não é necessária muita energia para lhes tirar elétrons, de modo que eles são mais propensos a doarem os elétrons. Portanto, estes são os elementos com maior caráter metálico. Pela mesma lógica, vemos que os elementos do canto superior direito são muito eletronegativos, têm baixa tendência a doar elétrons, têm alta energia de ionização. Logo, estes mesmos elementos apresentam um menor caráter metálico. Algumas coisas devem estar passando pela sua cabeça agora. Começamos pensando nestes elementos que, no dia a dia, são associados a metais. Mas, eu disse que estes daqui de baixo têm natureza metálica ainda mais pronunciada. Considere o cálcio, por exemplo. O que eu e muitas pessoas imaginam do cálcio é que ele se parece um giz branco, muito rígido e, portanto, pouco maleável, sem brilho e um mau condutor de eletricidade. Baseado no que eu disse, ele tem maior natureza metálica que o alumínio, por exemplo. Contudo, temos de lembrar o que consideramos e vemos como cálcio, não é o cálcio puro. Esta substância que parece com giz é, na verdade, o carbonato de cálcio. O cálcio puro, na verdade, se parece com isto aqui. Brilhante, e apresenta, sim, a maleabilidade e a condutibilidade elétrica. A regra é que estes elementos têm alta natureza metálica e estes elementos têm baixa natureza metálica. E o que você deve ter percebido é que a maior parte da tabela periódica é metálica de alguma forma. Se o alumínio é um metal e estes elementos abaixo têm a maior natureza metálica, consequentemente todos estes elementos intermediários são metais também. Os conjuntos referentes aos números quânticos de momento linear 0, 2 e 3, ou seja, os blocos "S", "D" e "F" são todos os metais. Não obstante, boa parte dos elementos de número quântico de momento linear 1, isto é, os elementos pertencentes ao bloco "P", são considerados metálicos, sendo chamados de metaloides. E apenas esta porção da tabela é, com certeza, considerada não metal. O que faz sentido. Gases nobres são gases, não são muito reativos, não efetuam ligações e não formam estruturas. Estes outros, mesmo o carbono, quando efetuam ligações em forma de rede, não conduzem bem a eletricidade, tendem a não ser muito maleáveis. Enfim, eu espero que isso ajude você a entender a natureza metálica e as propriedades da tabela periódica, que tem em seu canto inferior esquerdo um alto caráter metálico, que decai à medida que nos dirigimos ao canto superior direito.