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Capitolo
2
Lo stato solido e lo stato gassoso
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mobili, nessun elettrone singolo è confinato su un particolare ione metallico.
Quando viene applicato un forte voltaggio ad un filo metallico, gli elettroni,
essendo carichi negativamente, fluiscono attraverso il metallo verso il termina-
le positivo del filo.
La elevata conducibilità termica dei metalli viene anche spiegata dalla
presenza degli elettroni mobili. Il movimento degli elettroni in risposta ai
gradienti di temperatura permette il rapido trasferimento di energia cinetica
attraverso il solido.
La capacità dei metalli di deformarsi (la loro malleabilità e duttilità) può
essere spiegata col fatto che gli atomi metallici formano legami con molti
atomi vicini. I cambiamenti nelle posizioni degli atomi metallici in seguito al
cambiamento di forma del metallo sono in parte bilanciati dalla ridistribuzio-
ne degli elettroni.
2.5.2
Il modello degli orbitali molecolari
Sebbene il modello a mare di elettroni lavori sorprendentemente bene nono-
stante la sua semplicità, non spiega però molte proprietà dei metalli. In base
al modello, per esempio, la forza di legame tra gli atomi metallici dovrebbe
costantemente aumentare all’aumentare del numero di elettroni di valenza,
e ciò comporterebbe inevitabilmente un incremento dei punti di fusione.
Comunque, gli elementi vicini al centro della serie dei metalli di transizione,
piuttosto che quelli alla fine, hanno i punti di fusione più alti nei loro rispettivi
periodi. Questo andamento implica che la forza del legame metallico prima
aumenta all’aumentare del numero di elettroni e poi diminuisce.
Per ottenere un quadro più accurato dei legami nei metalli, dobbiamo
tornare alla teoria degli orbitali molecolari. Ricapitoliamo brevemente alcune
regole della teoria degli orbitali molecolari:
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Gli orbitali atomici si combinano per formare gli orbitali molecolari che si
estendono sull’intera molecola.
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Un orbitale molecolare può contenere zero, uno o due elettroni.
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Il numero di orbitali molecolari in una molecola è pari al numero di orbitali
atomici che si combinano per formare gli orbitali molecolari.
Consideriamo come il diagramma degli orbitali molecolari per una catena
di atomi di litio cambia all’aumentare della lunghezza della catena (Figura
2.7). Ogni atomo di litio contiene un orbitale 2s parzialmente riempito nel
suo guscio di valenza. Per Li
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ci sono quattro orbitali molecolari, che vanno
dall’orbitale molecolare a più bassa energia, dove le interazioni orbitaliche
sono completamente di legame, all’orbitale molecolare a più alta energia,
dove tutte le interazioni sono di antilegame.
All’aumentare della lunghezza della catena, il numero di orbitali molecolari
aumenta. Senza considerare la lunghezza della catena, gli orbitali a più bassa
energia sono sempre i più leganti e gli orbitali molecolari a più alta energia