Enlace metálico
El enlace metálico mantiene unidos a los átomos de los metales mediante cationes inmersos en un mar de electrones deslocalizados.
El enlace metálico es la unión química que mantiene juntos a los átomos de un metal: los átomos ceden sus electrones de valencia a una nube común que se extiende por todo el sólido, y los cationes resultantes quedan sujetos por la atracción hacia esa nube. Este tipo de unión explica por qué los metales brillan, conducen la electricidad y se pueden doblar sin romperse.
¿Qué es el enlace metálico?
Es uno de los tres grandes tipos de enlace químico, junto con el iónico y el covalente. Se da entre átomos de elementos metálicos, que tienen pocos electrones en su capa externa y baja energía de ionización, por lo que los pierden con facilidad.
En lugar de formar pares de átomos con electrones compartidos, como en los enlaces covalentes, o transferirlos de un átomo a otro, como en los iónicos, en un metal los electrones externos dejan de pertenecer a un átomo concreto y se mueven por todo el cristal. Se dice que están deslocalizados.
Modelo del mar de electrones
La descripción más sencilla es el modelo del «mar» o «nube» de electrones, propuesto a comienzos del siglo XX por Paul Drude y Hendrik Lorentz:
- Los átomos metálicos pierden sus electrones de valencia y se convierten en cationes ordenados en una red cristalina.
- Los electrones liberados forman un «mar» que rodea a los cationes y se desplaza libremente.
- La atracción electrostática entre cationes positivos y electrones negativos mantiene cohesionado el sólido.
Por ejemplo, en el sodio cada átomo aporta un electrón al mar, y en el aluminio, tres. Cuantos más electrones de valencia aporta el metal, más fuerte suele ser el enlace, y más alto su punto de fusión y su dureza.
Teoría de bandas
Un modelo más completo, basado en la mecánica cuántica, es la teoría de bandas. Al agruparse muchísimos átomos, sus orbitales atómicos se combinan en orbitales moleculares tan numerosos y próximos en energía que forman bandas continuas. En un metal, la banda de valencia está parcialmente llena o se solapa con la banda de conducción, de manera que los electrones pueden moverse a niveles de energía superiores con un aporte mínimo. Esta es la razón de su alta conductividad eléctrica. En los aislantes, en cambio, hay una brecha de energía grande entre ambas bandas.
Estructuras cristalinas de los metales
Los cationes se empaquetan de forma compacta, y los metales adoptan sobre todo tres estructuras:
| Estructura | Abreviatura | Ejemplos |
|---|---|---|
| Cúbica centrada en el cuerpo | BCC | Hierro (a temperatura ambiente), sodio, potasio, cromo |
| Cúbica centrada en las caras | FCC | Cobre, aluminio, oro, plata, níquel |
| Hexagonal compacta | HCP | Magnesio, cinc, titanio |
Propiedades derivadas del enlace metálico
Conductividad eléctrica y térmica
Los electrones libres transportan la carga cuando se aplica una diferencia de potencial y también transfieren la energía cinética de unas zonas a otras, por eso los metales son buenos conductores de la electricidad y del calor. La plata, el cobre y el oro son los mejores.
Maleabilidad y ductilidad
Cuando se golpea o se estira un metal, los planos de cationes se deslizan unos sobre otros, pero el mar de electrones sigue envolviéndolos y la cohesión no se rompe. Por eso los metales se pueden laminar (maleabilidad) y convertir en hilos (ductilidad). Un cristal iónico, en cambio, se rompe, porque el deslizamiento enfrenta cargas del mismo signo.
Brillo metálico
Los electrones libres absorben y reemiten la luz visible de casi todas las longitudes de onda, lo que produce la superficie brillante característica.
Puntos de fusión y ebullición
En general son altos, porque hay que vencer una atracción intensa. El wolframio funde a 3422 °C, el valor más alto de los metales. Hay excepciones: el mercurio es líquido a temperatura ambiente (fusión a −38,8 °C) y el cesio funde a 28,4 °C.
Otras propiedades
- Densidad elevada en la mayoría de los casos.
- Insolubles en agua y en la mayoría de disolventes, aunque se disuelven unos en otros formando aleaciones.
- Pueden perder electrones con facilidad, lo que los hace reductores y sensibles a la corrosión.
Comparación con otros enlaces
| Característica | Metálico | Iónico | Covalente |
|---|---|---|---|
| Partículas | Cationes y electrones libres | Cationes y aniones | Átomos que comparten electrones |
| Conductividad | Alta en estado sólido | Solo fundido o disuelto | Baja, salvo excepciones como el grafito |
| Dureza | Variable, dúctil | Duros y frágiles | Variable (diamante muy duro) |
| Ejemplo | Fe, Cu, Al | NaCl | H₂O, CO₂ |
Ejemplos y aplicaciones
Los materiales metálicos están en toda la vida cotidiana: el cobre y el aluminio en cables, el hierro y el acero en estructuras, el titanio en prótesis y aviones, el oro en joyería y electrónica. Las aleaciones, como el acero (hierro y carbono) o el bronce, modifican la red cristalina para mejorar la dureza y la resistencia, ya que los átomos distintos dificultan el deslizamiento de los planos.
Ejercicios resueltos
1. ¿Cuántos electrones de valencia deslocalizados aportan 23 g de sodio? (M = 23 g/mol; 1 electrón por átomo)
n = 23 g / 23 g/mol = 1 mol de Na. Electrones = 1 mol × 6,022 × 10²³ = 6,022 × 10²³ electrones.
2. ¿Cuántos moles de electrones libres aportan 27 g de aluminio? (M = 27 g/mol; 3 electrones por átomo)
n(Al) = 27 / 27 = 1 mol. n(e⁻) = 1 mol × 3 = 3 mol de electrones (1,807 × 10²⁴ electrones).
3. Indica el tipo de enlace predominante en Fe, NaCl y H₂O.
Fe: metálico (metal con electrones deslocalizados). NaCl: iónico (metal más no metal). H₂O: covalente (dos no metales que comparten electrones).
Preguntas frecuentes
¿Por qué los metales conducen la electricidad?
Porque sus electrones de valencia están deslocalizados y pueden moverse libremente por el cristal al aplicar un campo eléctrico.
¿Por qué los metales son maleables y no se rompen al golpearlos?
Al golpearlos, los planos de cationes se desplazan unos sobre otros, pero el mar de electrones mantiene la cohesión. No se enfrentan cargas iguales como ocurre en un cristal iónico.
¿Qué diferencia hay entre enlace metálico y enlace iónico?
En el metálico los electrones se comparten entre todos los átomos de la red, y en el iónico se transfieren de un átomo a otro formando iones de carga opuesta que se atraen.
¿Entre qué elementos se forma el enlace metálico?
Entre átomos de metales del mismo elemento o de elementos metálicos diferentes, como en las aleaciones.
¿Por qué el mercurio es líquido?
Su enlace metálico es especialmente débil, entre otros motivos por efectos relativistas en sus electrones, por lo que su punto de fusión es muy bajo (−38,8 °C).
Referencias
- Atkins, P. y Jones, L. Principios de química. Editorial Médica Panamericana.
- Chang, R. y Goldsby, K. A. Química. McGraw-Hill.
- Callister, W. D. Introducción a la ciencia e ingeniería de los materiales. Reverté.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2026). «Enlace metálico». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/quimica/enlace-metalico/
