2. Sustancias metálicas

Imagen 5 Scott Edhart, Dominio público

Conductividad de la corriente eléctrica

Su propiedad más característica es la conducción de la corriente eléctrica: por agitación térmica los electrones se mueven desordenadamente en todas direcciones y a lo largo de toda la red, de acuerdo con el modelo del gas electrónico, como ya viste en el tema 1 de esta unidad.

Al someter un trozo de metal a una diferencia de potencial producida por un generador (una pila, por ejemplo), los electrones libres se desplazan hacia el polo positivo de la pila, el de mayor potencial eléctrico, moviéndose en un único sentido dentro del metal. Ese movimiento de electrones es la corriente eléctrica.
Conductores, semiconductores y aislantes
En la tabla siguiente tienes los datos de conductividad de varias sustancias, tomando como referencia unidad la conductividad del plomo. Fíjate en que la variación es muy grande, desde 13,6 de la plata, el mejor conductor, hasta 10-22 del azufre, que es un aislante. Observa los valores del grafito, que tiene una conductividad apreciable y por eso se utiliza para fabricar electrodos, y el silicio, que es un semiconductor, fundamental en la industria electrónica.

 

Otras propiedades

En cuanto al estado físico, son todas sólidas a temperatura ambiente, con excepción del mercurio. El punto de fusión es muy variable, desde el entorno de 50-100 ºC de los alcalinos (28 ºC el cesio), pasando por el estaño, usado en soldadura electrónica, hasta los 3410 ºC del wolframio, utilizado en filamentos de bombillas incandescentes (que poco a poco van cayendo en desuso en favor de las lámparas de bajo consumo).

Su dureza es media o baja, dependiendo de la intensidad del enlace: en general, las más duras tienen puntos de fusión más altos.

Si se trata de átomos pequeños que se ordenan en redes con un elevado índice de coordinación, la densidad es muy elevada en casos como osmio, iridio y platino, superiores a 22 g/cm3 (un cubo de 10 cm de lado de esos metales tiene una masa mayor de 22 kg), aunque en algunos casos como litio, sodio o potasio, flotan en el agua (densidad menor de 1 g/cm3).

No son frágiles como sucede con las sustancias iónicas, sino que resultan maleables y dúctiles, pudiendo cambiar su forma al golpearlos. En algunos casos, incluso se pueden doblar con la mano (hilos de cobre, chapas finas de aluminio, etc). Esto se debe a que al deformar un poco la red se obtiene una estructura espacial de los átomos similar a la inicial (al deformar una red iónica se enfrentaban iones del mismo signo, que al repelerse producían su fractura, como ya has visto antes).

Su calor específico es muy bajo; es decir, se calientan con facilidad al comunicarles energía en forma de calor. Como además los metales conducen muy bien el calor, no sólo aumentan apreciablemente su temperatura, sino que lo hacen muy deprisa. Por esta razón se utilizan en cocina para fabricar cacerolas, ollas y sartenes.

No se disuelven en ningún líquido. En algunos casos, reaccionan químicamente con el liquido y se disuelven, pero al evaporar el líquido no se recupera la sustancia inicial, ya que se han formado otras sustancias. Por ejemplo, el sodio reacciona con violencia con el agua, formándose hidróxido de sodio en disolución y desprendiéndose gas hidrógeno. Al evaporar la disolución, se recupera hidróxido de sodio.

2 Na(s) + 2 H2O(L) → 2 NaOH(aq) + H2(g)
Icono IDevice Objetivos

Vídeo 1 Condora2000, Uso libre

Se denomina superconductividad a la capacidad que poseen ciertos materiales para conducir la corriente eléctrica con una resistencia prácticamente nula, lo que supone pérdidas energéticas mínimas en el proceso, que se realiza en condiciones muy determinadas.

El efecto Meissner permite explicar la levitación a bajas temperaturas. Fíjate en cómo levita el imán al enfriar con nitrógeno liquido.

Una de las aplicaciones prácticas más conocidas de este fenómeno son los trenes magnéticos como el tren magnético-levitante o maglev, que alcanza velocidades de 600 km/h, aproximadamente el doble que los trenes AVE. Se trata de tecnología de última generación, cuyo principal inconveniente es el alto coste de la instalación.

En el vídeo puedes ver un modelo de tren maglev. Observa cómo queda un espacio libre entre el fondo del tren y la vía, ya que una hoja de papel pasa perfectamente.

También puedes ver la explicación del mecanismo en la simulación animada que se presenta a continuación.


Vídeo 2 Tekee812, Uso libre
Simulación 1 Eroski Consumer, Uso educativo